浅谈斜向预应力混凝土路面

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1、浅谈斜向预应力混凝土路面　　摘要：普通混凝土路面接缝处易发生挤碎、拱起、错台、唧泥等病害，从而影响路面的行车质量，难以满足高等级公路长期的使用要求。目前减少路面接缝的主要途径是修筑预应力混凝土路面。国内外预应力混凝土路面常采用无粘结预应力筋纵向布置方式，这种施加预应力的方式虽然能在混凝土路面结构中产生一定的预加力，但是对于承受多方面复杂应力的混凝土路面，不能解决其受力后路面开裂等问题，而且不能连续施工。本文提出了斜向预应力混凝土路面，给出了设计准则及设计步骤。关键词：混凝土路面；斜向预应力；设计中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：路面接缝是素水泥混凝土路面和配筋较少的间

2、断钢筋混凝土路面结构缺陷的根源，混凝土路面的许多问题常常发生在接缝处，反过来又影响了路面的行车质量。解决路面接缝问题的一种方法是连续钢筋混凝土路面；另一种方法是预应力混凝土路面。7连续钢筋混凝土路面一般允许出现裂缝，尽管在这种路面结构中配有大量的纵向钢筋使这些裂缝挨的很紧，但随着时间的推移，如果在裂缝宽度发展到比较宽的情况下，仍会出现破碎，有时甚至出现错台，并因此会影响路面行车的舒适性。因此解决裂缝的有效方法是预应力混凝土路面。国外从上世纪40年代后期开始对预应力混凝土路面的研究和应用，取得了大量的科研成果，我国是从1997年开始对预应力混凝土路面进行研究。这种纵向预应力混凝土路

3、面虽然能在路面结构中产生一定的预加力，但是对于承受复杂应力的混凝土路面不能解决其受力后路面开裂等问题，且无粘结预应力筋的有效张拉长度一般不超过60m，要铺筑100～200m的预应力混凝土路面板，就必须用连接器将预应力筋连接起来，以使预应力传递连续。因此，纵向预应力技术从理论和施工工艺上很难适应混凝土路面大面积铺筑。针对纵向预应力混凝土路面的缺点，本文提出了斜向预应力水泥混凝土路面的新技术，即在水泥混凝土路面两侧同时施加双向预应力（如图1），克服路面各方向力的影响，使路面在较长范围内不设置缩缝，这样可以实现不用连接器而一次性建造长度超过100m的连续混凝土路面，也可以彻底解决水泥混

4、凝土路面由于接缝产生的损害现象，有效地延长水泥混凝土路面的使用寿命。斜向预应力混凝土路面在理论与设计上是全新的探索。图1斜向预应力路面示意图1斜向预应力混凝土路面的优势相比于传统纵向预应力混凝土路面，斜向预应力混凝土路面有以下优点：7（1）斜向预应力混凝土路面比单一方向的预应力更适合路面的受力状况，使路面板的受力特性得到改善。（2）由于采用斜向布预应力筋方式，预应力筋张拉在路面两侧进行，避免了留设后浇带，实现了预应力混凝土路面施工的连续性，并简化了施工程序。（3）斜向预应力混凝土路面只需在路面锚固区布置少量构造钢筋，大大节省了钢筋用量。2斜向预应力混凝土路面设计2.1设计准则一般

5、认为，路面中所施加的预应力大小主要由以下3个因素决定:交通荷载、温度和湿度引起的翘曲约束、板收缩期间的板底摩擦约束。对预应力混凝土路面而言，路面板厚度和板内预应力应满足式（1）的要求：（1）式中：——由预应力引起的混凝土中的纵向预压应力；——混凝土弯拉强度标准值；——由荷载引起的弯曲应力；——由温度差引起的应力；——由路基摩阻引起的应力；——可靠度系数。72.2斜向预应力筋布置间距图2预应力筋布置示意图通过对斜向预应力筋进行受力分析，可得出预应力筋布置间距计算如式（2）所示。（2）式中：—预应力筋张拉控制应力；—总预应力损失值；—预应力筋截面面积；—混凝土路面板厚度；—斜向预应力

6、筋间水平距离；—斜向预应力筋沿路面纵向的间距；—斜向预应力筋纵向倾角。由上式分析可知，斜向预应力筋的间距与倾角有关，越大，斜向预应力筋间水平距离越小，斜向预应力筋沿路面纵向的间距越小，预应力筋布置越密集；越小，斜向预应力筋间水平距离越大，斜向预应力筋沿路面纵向的间距越大，预应力筋布置越稀疏。因此，设计斜向预应力混凝土路面时，在保证预压应力满足设计要求的前提下，还要从路面的经济性考虑。2.3斜向预应力混凝土路面设计步骤7对于修筑一定长度的斜向预应力混凝土路面，其板厚和施加预应力值的大小均为未知，因此必须给定一个量，才能求解计算。设计方法及具体步骤如下：（1）轴载调查和轴载谱分析收集

7、交通资料，计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数。我国刚性路面设计规范将后轴重100KN定为标准轴载。为形成统一的刚性路面设计体系，在进行斜向预应力路面的设计时，将标准轴载定为100KN。标准轴载累计作用次数计算可按现行规范进行。（2）初拟路面结构和确定材料的设计参数结合路面的交通量、公路等级、环境，根据预应力筋所需的最小保护层厚度，假定一个初始路面板厚。根据当地的环境状况，初拟路面板长，建议在较热和干燥的气候条件下选用较小的长度。根据环境、土基和材料供应情况，选择路面结构