CN110195392B - 一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面及其施工方法，包括水泥混凝土、V型预应力筋、补强钢筋、锚固区以及滑动层，其中双向预应力筋弯曲成V型沿道路行车方向分布于水泥混凝土中，补强钢筋布置在预应力路面两端预应力筋空白区域。V型预应力筋张拉采用二次张拉，并按照对称张拉的原则先从路面一端到另一端依次张拉单向预应力筋，再返回依次张拉反向预应力筋；本发明不仅可以用于平直路段路面的铺筑，具有普通斜向预应力混凝土路面的优点，还可以适应平曲线路段的道路线形。V型的预应力筋布置方式减小普通斜向预应力混凝土路面两端无法布置预应力筋的区域面积，优化路面受力状态；固定形态的预应力筋，方便施工安装定位。
Description
技术领域
本发明涉及水泥混凝土路面领域，尤其涉及一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面。
背景技术
水泥混凝土路面具有强度高、承载能力强、稳定性好和使用寿命长等优势，能够承受大吨位和大流量的道路交通荷载。然而普通水泥混凝土路面由于温度和施工条件的影响，需要设置大量的接缝，成为普通水泥混凝土路面的薄弱点。接缝破坏了路面的连续性和平整度，影响了行车舒适性。同时，接缝是路面积水下渗的通道，在交通荷载的作用下容易引起唧泥、板底脱空、碎裂、错台等病害，影响了路面的耐久性。另外，接缝需要进行填缝处理，增加了养护的工作量和施工的复杂性，影响了路面交通的正常运营。
预应力混凝土路面通过施加预压应力，抵消了部分荷载和温度等因素在混凝土板内产生的拉应力，可以有效地避免裂缝的产生。同时，预应力混凝土路面板较长，接缝数量少，所需的钢筋量少，路面板在具有同等承载能力的情况下厚度只有普通水泥混凝土路面厚度的40%-60%，可以提高行车平顺性和公路造价的经济性。然而，目前的纵向和斜向预应力混凝土路面多应用于平直路段，没有考虑平曲线线形对预应力混凝土路面的影响。
在平曲线路段，传统的纵向预应力筋必须弯曲成圆弧形以适应道路平曲线，增加了施工难度，同时，由于线形因素的影响，预应力混凝土路面两侧中间区域存在拉应力。另外，纵向预应力混凝土路面需要预留后浇带以张拉预应力筋，由于后浇带无法施加预应力，成为路面的薄弱点。因此，传统的纵向预应力混凝土路面无法适用于平曲线路段。
专利CN 205329463 U公开了斜向预应力混凝土路面，其预应力筋为斜向平直布置，路面板两端较大区域无法布置预应力筋，导致该区域存在拉应力。而且，由于道路线形的弯曲，平直的斜向预应力筋在路面外侧的间距会越来越大，而在路面内侧的间距会越来越小，甚至出现重合。因此，该发明的斜向预应力路面无法适应平曲线路段的铺筑。本发明提出了不同的预应力筋布置方案，不仅适用于平直路段，也适用于平曲线路段，减少了板端补强钢筋的用量。另外，本发明锚固区采用三角形固定装置，相比该发明的U型固定装置，其预留锚固区更小，减少了混凝土收缩对封锚的影响；预应力筋采用缓粘结预应力钢绞线，有利于预应力的传递和荷载的分散。
专利文献CN 105862538 A公开了装配式斜向缓粘结预应力混凝土路面结构，同样只适用于平直路段。该发明同样是斜向布置平直预应力筋，无法适用于平曲线路段，且路面板预留的孔道较多，当路面宽度较大而预应力筋间距较小时，容易在板端出现孔道重叠。该发明中混凝土路面板构造及施工工艺均存在很大差异，采用现场浇筑的方式施工，路面板无需预留钢筋孔道，也不存在凹槽和凸键。
发明内容
为了解决背景技术中提出的问题，本发明的目的是提供一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面及其施工方法。本发明可以用于平直路段路面的铺筑，具有普通斜向预应力混凝土路面的优点，还可以适应平曲线路段的道路线形，可以减小普通斜向预应力混凝土路面两端无法布置预应力筋的区域面积，优化路面受力状态，方便施工安装定位。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案：
一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，包括一组路面板，其特征在于：所述路面板包括水泥混凝土（1）、V型预应力筋（3）、补强钢筋（4）、锚固区（5）和滑动层（2），所述V型预应力筋（3）在水泥混凝土（1）中沿道路行车方向呈双向分布；所述补强钢筋（4）布置在路面板两端预应力筋空白区域；用于V型预应力筋（3）张拉操作的锚固区（5）为路面板两侧预留的三角形区域，V型预应力筋（3）的两端与锚固区（5）连接；滑动层（2）位于预应力混凝土路面下方。
所述的V型预应力筋是无粘结预应力筋或缓粘结预应力筋。无粘结预应力筋为用防腐润滑脂和高密度聚乙烯护套涂包的钢绞线，缓粘结预应力筋为用缓凝粘合剂和高密度聚乙烯护套涂包的钢绞线。
所述的V型预应力筋中部嵌套有V型PVC管以固定预应力筋成V型，V型的夹角为60-90°，布置在1/2板厚偏下3cm的范围内，间距为50cm-100cm。
所述的V型PVC管内表面涂有环氧树脂以粘附预应力筋。
所述的锚固区为路面板两侧预留的三角形区域，用于预应力筋后张拉操作。V型预应力筋与三角形的边垂直连接。
所述的路面两端预应力筋空白区域布置补强钢筋，补强钢筋为由公称直径10-14mm的普通螺纹钢筋间隔25-35cm组成的双向补强钢筋网。
所述的水泥混凝土下方铺有1-2cm的细沙或3-4cm沥青整平层和聚乙烯薄膜组成的滑动层，以减少路面板与基层的摩擦。
所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面施工步骤如下：
1）施工准备。对路基和基层的工程质量进行检测与验收。
2）架立模板。模板底面与基层顶面紧贴，局部低洼处（空隙）事先用水泥砂浆铺平。模板安装完毕后检查接头处的高差和模板内侧是否有错位。
3）铺设滑动层。将基层表面清理干净，用1-2cm厚细砂或3-4cm细粒沥青混合料对基层顶面整平，其上铺设聚乙烯薄膜。
4）布置预应力筋和补强钢筋。根据设计要求，将预应力筋布置在指定位置并校准；路面板板端布置补强钢筋网，覆盖预应力筋分布不均匀的区域。
5）混凝土浇筑。路面一次性摊铺完成，振捣混凝土要防止模板移动和预应力筋位置改变。
6）拆模养护。混凝土浇筑后第二天进行拆模，并覆盖土工布每天洒水养护，直到养护期（约2周）满。
7）预应力筋张拉。预应力筋张拉采用二次张拉，并按照对称张拉的原则先从路面一端到另一端依次张拉单向预应力筋，再返回依次张拉反向预应力筋。第一次张拉前进行混凝土试件的抗压强度试验，平均抗压强度达到了设计强度的30%以上，张拉应力宜为0.3倍张拉控制应力。第二次张拉时，抗压强度达到设计强度的75%，张拉应力宜为1.03倍张拉控制应力。
8）封锚。锚固后应切除过长的预应力筋，并用高强水泥砂浆封锚。
本发明除了具有普通斜向预应力混凝土路面的优点外，还具有以下优点和效果：
（1）预应力筋形态固定，方便施工安装定位。
（2）减少了普通斜向预应力混凝土路面两端预应力筋布置的空白区域，改善了预应力混凝土路面端部的受力状态，减少补强钢筋的数量。
3）可以适应平曲线路段的道路线形，控制合理的预应力水平。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的V型预应力筋结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
如图1和图2所示，为本发明一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面的结构，包括一组路面板，路面板包括、水泥混凝土1、滑动层2、V型预应力筋3、补强钢筋4、锚固区5和滑动层2。V型预应力筋在水泥混凝土中沿道路行车方向呈双向分布；补强钢筋布置在路面板两端预应力筋空白区域；用于V型预应力筋张拉操作的锚固区为路面板两侧预留的三角形区域，V型预应力筋的两端与锚固区连接；滑动层位于预应力混凝土路面下方。
在路面板下方铺有滑动层，一般为1-2cm厚，厚度优选为1cm。在基层施工完成后，需要利用细砂或沥青材料对基层顶面进行整平，然后铺置一层或两层聚乙烯薄膜。目的是减小路面板与基层的摩擦系数，从而减少预应力损失以及路面板温度应力。
由于路面板两端斜向预应力筋分布不均匀，需要在板端布置补强钢筋。补强钢筋4优选为间距30cm的Φ12的螺纹钢筋组成的双向补强钢筋网，搭在预应力筋上方。
V型预应力筋呈V型沿道路行车方向双向分布在路面板中，优选为1/2板厚偏下10cm的位置处。预应力筋与路面边线的夹角一般为30-45°，可以为路面提供纵向和横向的预压应力。由于路面板长度一般比宽度大，所以夹角优选为30°。为了满足锚固端张拉空间的需要和保证预应力分布均匀，相邻预应力筋间距一般为50cm-100cm，优选为80cm。
锚固区是为预应力筋张拉操作预留的空间，优选为三角形区域，并保证预应力筋与三角形的边垂直，锚固区的具体大小应该根据锚具尺寸确定。
适用于平曲线路段的预应力混凝土路面施工步骤如下：
1）施工准备。对路基和基层的工程质量进行检测与验收。
2）架立模板。模板底面与基层顶面紧贴，局部低洼处（空隙）事先用水泥砂浆铺平。模板安装完毕后检查接头处的高差和模板内侧是否有错位。
3）铺设滑动层。将基层表面清理干净，用1-2cm厚细砂或3-4cm细粒沥青混合料对基层顶面整平，其上铺设聚乙烯薄膜。
4）布置预应力筋和补强钢筋。根据设计要求，将预应力筋布置在指定位置并校准；路面板板端布置补强钢筋网，覆盖预应力筋分布不均匀的区域。
5）混凝土浇筑。路面一次性摊铺完成，振捣混凝土要防止模板移动和预应力筋位置改变。
6）拆模养护。混凝土浇筑后第二天进行拆模，并覆盖土工布每天洒水养护，直到养护期（约2周）满。
7）预应力筋张拉。预应力筋张拉采用二次张拉，并按照对称张拉的原则先从路面一端到另一端依次张拉单向预应力筋，再返回依次张拉反向预应力筋。第一次张拉前进行混凝土试件的抗压强度试验，平均抗压强度达到了设计强度的30%以上，张拉应力宜为0.3倍张拉控制应力。第二次张拉时，抗压强度达到设计强度的75%，张拉应力宜为1.03倍张拉控制应力。
8）封锚。锚固后应切除过长的预应力筋，并用高强水泥砂浆封锚。
本发明预应力筋形态固定，方便施工安装定位。可以适应平曲线路段的道路线形，控制合理的预应力水平。
Claims (10)
1.一种适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，包括一组路面板，其特征在于：所述路面板包括水泥混凝土（1）、V型预应力筋（3）、补强钢筋（4）、锚固区（5）和滑动层（2），所述V型预应力筋（3）在水泥混凝土（1）中沿道路行车方向呈双向分布；所述补强钢筋（4）布置在路面板两端预应力筋空白区域；用于V型预应力筋（3）张拉操作的锚固区（5）为路面板两侧预留的三角形区域，V型预应力筋（3）的两端与锚固区（5）连接；滑动层（2）位于预应力混凝土路面下方。
2.根据权利要求1所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：所述的V型预应力筋（3）为无粘结预应力筋或缓粘结预应力筋，无粘结预应力筋是用防腐润滑脂和高密度聚乙烯护套涂包的钢绞线，缓粘结预应力筋是用缓凝粘合剂和高密度聚乙烯护套涂包的钢绞线。
3.根据权利要求1所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：在V型预应力筋（3）中部嵌套有用来固定V型预应力筋（3）形态的V型PVC管（6）。
4.根据权利要求3所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：所述的V型PVC管（6）内表面涂有用来粘附V型预应力筋（3）的环氧树脂。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：所述的V型预应力筋（3）的V型夹角为60-90°，分布在1/2路面板板厚偏下3cm的范围内，相邻预应力筋间距为50cm-100cm。
6.根据权利要求1所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：所述的补强钢筋（4）为网状结构，由公称直径为10-14mm的普通螺纹钢筋构成，钢筋间距为25cm-35cm。
7.根据权利要求1所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：所述的滑动层（2）为1-2cm厚的细沙或3-4cm沥青整平层与聚乙烯薄膜构成，位于预应力混凝土路面下方，以减少路面板与基层的摩擦。
8.根据权利要求1所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面，其特征在于：锚固区（5）为路面板两侧预留的三角形区域，V型预应力筋（3）与三角形的边垂直连接。
9.一种权利要求1所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面的施工方法，其施工步骤如下：
1）施工准备；对路基和基层的工程质量进行检测与验收；
2）架立模板；模板底面与基层顶面紧贴，局部低洼、空隙处事先用水泥砂浆铺平，模板安装完毕后检查接头处的高差和模板内侧是否有错位；
3）铺设滑动层；将基层表面清理干净，用1-2cm厚细砂或3-4cm细粒沥青混合料对基层顶面整平，其上铺设聚乙烯薄膜；
4）布置V型预应力筋和补强钢筋；根据设计要求，将预应力筋布置在指定位置并校准；路面板板端布置补强钢筋网，覆盖V型预应力筋分布不均匀的区域；
所述的V型预应力筋为无粘结预应力筋或缓粘结预应力筋，无粘结预应力筋是用防腐润滑脂和高密度聚乙烯护套涂包的钢绞线，缓粘结预应力筋是用缓凝粘合剂和高密度聚乙烯护套涂包的钢绞线；
5）混凝土浇筑；路面一次性摊铺完成，振捣混凝土要防止模板移动和预应力筋位置改变；
6）拆模养护；混凝土浇筑后第二天进行拆模，并覆盖土工布每天洒水养护，直到养护期满；
7）V型预应力筋张拉；V型预应力筋张拉采用二次张拉，并按照对称张拉的原则先从路面一端到另一端依次张拉单向V型预应力筋，再返回依次张拉反向V型预应力筋；
8）封锚；锚固后应切除过长的预应力筋，并用高强水泥砂浆封锚。
10.根据权利要求9所述的适用于平曲线路段的预应力混凝土路面的施工方法，其特征在于：步骤7）中，V型预应力筋张拉采用二次张拉，第一次张拉前进行混凝土试件的抗压强度试验，平均抗压强度达到了设计强度的30%以上，张拉应力宜为0.3倍张拉控制应力；第二次张拉时，抗压强度达到设计强度的75%，张拉应力宜为1.03倍张拉控制应力。
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