CN102071615A - 连续配筋水泥混凝土路面裂缝间距控制方法 - Google Patents

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Abstract

连续配筋水泥混凝土路面的裂缝控制方法采用规则化混凝土板体的裂缝间距，达到降低配筋率和减少路面病害的双重效果，该方法具体为：采用L型变形钢片作为路面裂缝的诱导发生器，沿公路的延长方向每隔2~4m在路面的水泥中横向安装一个L型变形钢片，该L型变形钢片在绑扎钢筋网的同时放置于路面板板底。本发明以一种简易的L型变形钢筋人为控制裂缝间距，使得裂缝间距保持在一个相对较高的合适水平，一方面可以降低甚至避免“Punchout”破坏的出现，另一方面也可以适当地减少钢筋用量，节约工程造价。本装置可以保证混凝土的均匀断裂以及断裂后相邻板体的竖向传力。

Description

连续配筋水泥混凝土路面裂缝间距控制方法
技术领域
本发明是一种用于控制连续配筋水泥混凝土路面（CRCP）裂缝间距的方法，属于公路路面结构技术领域。
背景技术
连续配筋水泥混凝土路面是高性能混凝土路面的重要类型之一，其纵向连续配置足够数量的钢筋，施工时不设接缝，但在降温和干缩作用下会产生许多横向随机裂缝。由于钢筋的约束作用，CRCP的裂缝能继续保持紧密接触，使裂缝宽度很小，确保了荷载的传递，防止雨水侵入锈蚀钢筋和侵蚀基层。
连续配筋水泥混凝土路面既有相较于沥青路面承载力高、耐久和养护维修少的特点，又避免了普通水泥混凝土路面中常见的唧泥、错台和断板等病害。在连续配筋路面上加铺沥青层组成的复合式路面更整合了混凝土路面的高强和沥青路面的行车舒适双重特性，只需对沥青表面磨耗层做简单维护便可复原路面服务质量，具有全寿命周期内的良好经济性。此外，我国从20世纪80年代开始的大规模公路基础设施建设中，大量使用的是普通水泥混凝土板。到目前，这些混凝土板基本都达到了各自的使用年限而需要改造升级。由于普通水泥混凝土板长期使用破坏后的路面裂缝很大，容易导致加铺路面反射裂缝的形成，加速路面服务性能的降低。连续配筋路面由于整体性高、裂缝间距小则很好地解决了这些问题。连续配筋水泥混凝土路面虽然单次投入高，但其服务年限长，全寿命内的社会经济评价优异。随着国民经济的发展和社会资源可持续发展的需求，连续配筋路面应用前景广阔。
混凝土浇筑完成后，其干缩和温缩所导致的体积变形大小是一定的，钢筋的加入只是起到重新分配裂缝形态（裂缝形式、间距和大小）的作用。对路面使用性能最直接的影响因素是裂缝间距和裂缝大小，而控制它们的关键因素即是配筋率。配筋率一般在0.6%~0.8%之间，寒冷地区取高值，特殊情况可放宽。根据国内外使用经验，连续配筋水泥混凝土路面裂缝间距（板长）一般在1.0m~2.5m之间。配筋率越高，裂缝间距越小，裂缝宽度也越小；配筋率越低，裂缝间距越大，裂缝宽度也越大。并且，当裂缝间距较小时，路面常常会出现特有的“Punchout”破坏。连续配筋混凝土路面铺设时混凝土不像普通水泥混凝土一样通过锯缝控制裂缝位置，它任由混凝土裂缝的自由生成，因此对裂缝的控制只能是一种统计意义上的，无法作确定性的保证。因此，在配筋率计算时必须要保证最小板长的配筋率要求。大板长板段的钢筋往往不能充分发挥作用，造成钢筋的浪费。如果可以人为控制裂缝间距，使得裂缝间距保持在一个相对较高的合适水平，一方面可以降低甚至避免“Punchout”破坏的出现，另一方面也可以适当地减少钢筋用量，节约工程造价。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种连续配筋水泥混凝土路面裂缝间距控制方
法，规则化混凝土板体的裂缝间距，达到降低配筋率和减少路面病害的双重效果。
技术方案本发明的连续配筋水泥混凝土路面裂缝间距控制方法具体如下，
采用规则化混凝土板体的裂缝间距，达到降低配筋率和减少路面病害的双重效果，该方法具体为：采用L型变形钢片作为路面裂缝的诱导发生器，沿公路的延长方向每隔2~4m在路面的水泥中横向安装一个L型变形钢片，该L型变形钢片在绑扎钢筋网的同时放置于路面板板底。
所述的L型变形钢片分3个部分，第一个部分是底板，该部分横向设置；第二个部分是V形板，该部分竖向设置，该竖向设置的V形板的下端连接底板的一
端，该竖向设置的V形板的上端连接第三部分的竖向直板。
所述的L型变形钢片中，该竖向设置的V形板的上端连接第三部分的竖向直板，底板的横截面长度为5cm，V形板的横截面长度为路面截面高度h的3/15，其中，V形板与底板相连接的一条边的横截面长度为路面截面高度h的2/15，V形板与竖向直板相连接的一条边的横截面长度为路面截面高度h的1/15，V形板与竖向直板夹角为15度，竖向直板的横截面长度为1cm。
有益效果：本发明预期得到一种综合普通水泥混凝土路面板尺寸规则性的连续配筋水泥混凝土路面，方便设计计算和施工。
（1）横向降低钢片处的混凝土截面面积，保证诱导路面裂缝的发生，规则化路面裂缝间距，方便降低路面配筋率；
（2）钢片的竖向波纹型构造兼顾了裂缝处的竖向传力。
附图说明
图1为L型变形钢片的三维构造示意图；
图2为L型变形钢片的横截面尺寸图，其中钢片厚度3mm，变形钢筋的上端1cm为保证混凝土起始开裂方向为竖向。
具体实施方式
一般水泥混凝路面的切缝深度为板厚的1/4~1/5，类此，本发明L变形钢筋的竖向高度为1/5h+1cm，与普通水泥路面切缝深度相当，保证路面的等距规则开裂。横向5cm和偏折角15度是人为所定，5cm是为大致保证L变形钢安放时的自稳定性，15度是兼顾板体竖向传力和施工和易性。角度太大，施工拌合不易，角度太小，竖向传力能力不够。
在路面钢筋绑扎的同时每隔一定距离（2~4m）安装L型变形钢片。
计算和证明：
我国《公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40—2002》规定连续配筋水泥混凝土路面计算中，配筋设计先假设配筋率，然后分别计算裂缝间距、裂缝宽度和钢筋应力值，以规范规定的范围值为准，反复调整配筋率直至三项指标满足要求。
（1）横向裂缝平均间距计算公式：
                              （1）
Figure 720513DEST_PATH_IMAGE002
                                        （2）
                              （3）
Figure 668932DEST_PATH_IMAGE004
——横向裂缝平均间距(m)；
Figure 935965DEST_PATH_IMAGE005
——钢筋刚度贡献率(％)，按式(2)计算确定；
Figure 197182DEST_PATH_IMAGE006
——配筋率(％)；
Figure 866061DEST_PATH_IMAGE007
——钢筋弹性模量(MPa)，；
——混凝土弹性模量(MPa)；
Figure 426803DEST_PATH_IMAGE009
——钢筋直径(mm)；
Figure 429394DEST_PATH_IMAGE010
——粘结刚度系数(MPa／mm)；
Figure 15097DEST_PATH_IMAGE011
——随系数φ和λc 而变的系数；
Figure 179362DEST_PATH_IMAGE012
——混凝土温缩应力系数；
Figure 420987DEST_PATH_IMAGE013
——混凝土抗拉强度标准值(MPa)；
Figure 273274DEST_PATH_IMAGE014
——混凝土线膨胀系数；
Figure 651166DEST_PATH_IMAGE015
 ——设计温差，为混凝土的平均养护温度与设计最低温度之差，可近似取为所在地区的日平均最高气温与最低气温之差；
Figure 251912DEST_PATH_IMAGE016
 ——连续配筋混凝土干缩应变。
（2）裂缝宽度计算公式：
                                                   （4）
——裂缝缝隙宽度(mm)；
——裂缝宽度系数，可由钢筋刚度贡献率φ值和b 值查规范图得到；其他符号意义同前。
（3）钢筋应力
                       
Figure 939059DEST_PATH_IMAGE020
                      （5）
Figure 889698DEST_PATH_IMAGE021
——钢筋应力(MPa)；
Figure 834520DEST_PATH_IMAGE022
——钢筋温度应力系数，可由钢筋刚度贡献率φ值和b 值查图得到；
Figure 187004DEST_PATH_IMAGE023
——钢筋线膨胀系数；其他符号意义同前。
由于规范公式的参数都是建立在经验统计的基础上，无法针对本发明进行应用。但从式（1）可以看出，配筋率和板长（裂缝间距）成反比，板长越大，配筋率越小。本发明一旦试验有效，可重新通过计算和实体工程进行新的规范制定。
取板宽10m，如果每隔2.5m布置一个裂缝发生器，则每延米上钢板造成的截面增量大约仅为10*0.1*0.0003/2.5=0.012%，可以肯定完全赶不上纵向钢筋的配筋率减小值。

Claims (1)

1.一种连续配筋水泥混凝土路面的裂缝控制方法，其特征在于采用规则化混凝土板体的裂缝间距，达到降低配筋率和减少路面病害的双重效果，该方法具体为：采用L型变形钢片作为路面裂缝的诱导发生器，沿公路的延长方向每隔2~4m在路面的水泥中横向安装一个L型变形钢片，该L型变形钢片在绑扎钢筋网的同时放置于路面板板底。
    2. 根据权利要求1所述的连续配筋水泥混凝土路面的裂缝控制方法，其特征在于所述的L型变形钢片分3个部分，第一个部分是底部（1），该部分横向设置；第二个部分是V形板（2），该部分竖向设置，该竖向设置的V形板（2）的下端连接底部（1）的一端，该竖向设置的V形板（2）的上端连接第三部分的竖向直板（3）。
    3. 根据权利要求1所述的连续配筋水泥混凝土路面的裂缝控制方法，其特征在于所述的L型变形钢片中，该竖向设置的V形板（2）的上端连接第三部分的竖向直板（3），底板（1）的横截面长度为5cm，V形板（2）的横截面长度为路面截面高度h的3/15，其中，V形板（2）与底板（1）向连接的一条边的横截面长度为路面截面高度h的2/15，V形板（2）与竖向直板（3）向连接的一条边的横截面长度为路面截面高度h的1/15，V形板（2）与竖向直板（3）夹角为15度，竖向直板（3）的横截面长度为1cm。
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