CN111636272A - 蜂窝型装配式路面结构及铺装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蜂窝型装配式路面结构及铺装方法，该路面结构包括自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板、蜂窝型芯板以及蜂窝型路面底板，相邻的蜂窝型芯板之间通过传力杆连接，相邻蜂窝型路面底板的连接处形成扩展凹槽，扩展凹槽内设置有扩展连接板，扩展连接板与蜂窝型芯板上下紧固连接并通过扩展连接板将相邻两个蜂窝型芯板之间连接；本发明采用传力杆和扩展连接板配合从横向和纵向上通过剪力的形式来传递路面板之间荷载，具有良好的传荷能力，以及提供面板温度膨胀和收缩空间，可有效将车辆荷载传递至相邻路面板，使之共同承担上部车辆荷载，减小了车辆荷载在边角处应力集中而导致的面板损坏，提高塑料路面路用性能。

Description

蜂窝型装配式路面结构及铺装方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种蜂窝型装配式路面结构及铺装方法。

背景技术

随着社会经济发展，交通量越来越大，对交通路网提出的要求越来越高。尤其是在经济发达地区，对道路建设和养护维修的速度要求甚高，道路建设与经济发展息息相关。装配式塑料路面利用再生工程塑料工厂化预制道路板，现场安装，这不仅提供了道路结构形式的新思路，快速完成道路的建设和修复工作。但装配式塑料路面板之间相互独立，建成后塑料道路整体性不足，故需提出一种装配式蜂窝型装配式路面接缝设置方法使得路面板之间更好关联，增强其板间接缝传荷能力，减小荷载作用于面板边角时的应力集中，以提高装配式蜂窝型装配式路面路用性能。

目前，我国装配式塑料道路的发展处于起步阶段，接缝设置方法更是鲜有研究，存在较多不足。主要缺点如下：

1、现有的路面接缝设置主要针对水泥混凝土路面，面板之间常通过设置拉杆和嵌挤材料来传递车辆荷载。因为水泥混凝土在现场常温下就可完成浇模塑形，这种接缝方式可较好适用于水泥混凝土路面。由于塑料材料熔融成型工艺复杂，对生产条件要求高，塑料路面板无法在现场设置拉杆并浇筑成型，故设置拉杆传力杆1的方式不适用与塑料路面板。

2、现有装配式路面常采用搭接式企口缝，但这种接缝形式的传荷能力不稳定，在相邻板之间可能存在传荷能力差异，容易发生损坏。

3、对于装配式蜂窝型装配式路面现无传荷能力优良，安装便捷的接缝形式。

针对现有装配式蜂窝型装配式路面接缝设计的不足，本发明提出了一种针对装配式蜂窝型装配式路面的接缝设置方法，采用新型组合式接缝，将塑料路面板块之间关联成有效整体，提高接缝传荷能力，使得路面板之间通过接缝而协同抵抗荷载，减小了路面板边角处的应力集中，延长其使用寿命，开创了塑料路面接缝的新形式。

发明内容

为了克服现有的塑料装配式路面所存在的不足，本发明提供了一种蜂窝型装配式路面结构，其主要是借助扩展连接板3和传力杆1的配合增加了路面单元模块之间的传荷能力，并提高面板单元之间的关联性和路面整体性。

同时，本发明还提供了上述蜂窝型装配式路面的铺筑方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种蜂窝型装配式路面结构，其包括自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8，所述相邻的蜂窝型芯板7之间通过传力杆1连接，通过传力杆1分散相邻蜂窝型路面板边角之间的荷载；所述蜂窝型路面底板8小于蜂窝型芯板7的底部，使相邻蜂窝型路面底板8的连接处形成扩展凹槽，所述扩展凹槽内设置有扩展连接板3，扩展连接板3与蜂窝型芯板7上下紧固连接并通过扩展连接板3将相邻两个蜂窝型芯板7之间连接。

进一步限定，所述蜂窝型芯板7的侧壁上开设有传力孔2，所述传力杆1设置在相邻蜂窝型芯板7之间的传力孔2内。

进一步限定，所述传力杆1在蜂窝型芯板7的传力孔2延伸长度为10-15cm，安装位置在距蜂窝型路面底板8底面6-40cm的高度，相邻传力杆1之间的水平间距为10-35cm。

进一步限定，所述相邻的蜂窝型芯板7之间的缝隙5大小为5-10mm。

进一步限定，所述蜂窝型芯板7是由外固定框和设置在外固定框内的蜂窝型网板组成；所述外固定框的侧部开设有与传力杆1卡接的侧孔，所述蜂窝型网板的网孔边长为15-25cm，蜂窝型网板的网孔壁厚为4-8cm。

进一步限定，所述蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8的厚度之比为1.5-3:5-10:1。

进一步限定，所述扩展连接板3包括由十字形连接板和固定连接栓4，所述固定连接栓4设置在十字形连接板的上表面边沿处，并可延伸至蜂窝型芯板7的底部，与蜂窝型芯板7固定连接。

上述的蜂窝型装配式路面的铺装方法，其包括以下步骤：

1)单元预制

在20-30℃条件下，将原料废旧塑料、填料、玻璃纤维、阻燃剂、偶联剂、润滑剂按照比例为60:20:10:5:3:2混合，按照蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8的结构要求分别成型，脱模，将蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8的边缘处自上而下粘结固定成路面单元模块；

2)路基施工

路基采用分层填筑法，压实厚度为15-20cm，压实后路基模量应不小于50MPa；

3)扩展连接板3安置

清理压实后的路基表面杂物，保证路基表面平整，将扩展连接板3按设计要求铺设在路基上，并安置整齐；

4)定位安装

将路面单元模块放置在两两扩展连接板3之间，对齐，使扩展连接板3卡入扩展凹槽内；

5)传力杆1安置

将传力杆1涂抹滑石粉或润滑剂并安放至单元模块的侧部使其将两两路面单元模块连接，分散相邻路面单元模块边角之间的荷载，重复安装至蜂窝型装配式路面拼装完成。

上述步骤(5)拼装完成后的蜂窝型装配式路面中相邻路面单元模块之间的间距为5-10mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用传力杆1和扩展连接板3配合从横向和纵向上通过剪力的形式来传递路面板之间荷载，具有良好的传荷能力，以及提供面板温度膨胀和收缩空间，可有效将车辆荷载传递至相邻路面板，使之共同承担上部车辆荷载，减小了车辆荷载在边角处应力集中而导致的面板损坏，同时将路面结构在边角处底板基础扩大，减小了边角应力集中和板角竖向位移，提高塑料路面路用性能。

2、本发明的路面结构采用拼接成型，无需熔融浇模成型，施工简单便捷。

3、本发明的扩展连接板3通过固定连接栓4对蜂窝型芯板7进行定位和连接，将两两独立的面板单元连接成整体，提高塑料路面整体性和拼装效果。

附图说明

图1为本发明的蜂窝型装配式路面结构示意图。

图2为图1的蜂窝型装配式路面板的装配示意图。

图3为图1的蜂窝型装配式路面板的底部拼接示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

本发明的蜂窝型装配式路面结构，参见图1和2，包括自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8，相邻的蜂窝型芯板7之间通过传力杆1连接，通过传力杆1分散相邻蜂窝型路面板边角之间的荷载；蜂窝型路面底板8小于蜂窝型芯板7的底部，使相邻蜂窝型路面底板8的连接处形成扩展凹槽，扩展凹槽内设置有扩展连接板3，扩展连接板3与蜂窝型芯板7上下紧固连接并通过扩展连接板3将相邻两个蜂窝型芯板7之间连接。

其中，蜂窝型路面顶板6的平面尺寸为(2-5m)×(2-5m)×(8-15cm)，蜂窝型芯板7平面尺寸为(2-5m)×(2-5m)×(20-48cm)，蜂窝型芯板7中蜂窝形(正六边形)边长为15-25cm，蜂窝型芯板7中蜂窝形壁厚4-8cm，蜂窝型路面底板8平面尺寸为(2-5m)×(2-5m)×(4-8cm)。蜂窝型装配式路面板整体在工厂预制完成。优选蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8的厚度之比为1.5-3:5-10:1，保证其结构强度更好。

上述的蜂窝型装配式路面的铺装方法，由以下步骤实现：

1)单元预制

在20-30℃条件下，将原原料废旧塑料、填料、玻璃纤维、阻燃剂、硅烷偶联剂、润滑剂硬脂酸丁酯按照比例为60:20:10:5:3:2混合，按照蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8的结构要求分别成型，脱模，将蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7以及蜂窝型路面底板8的边缘处自上而下粘结固定成路面单元模块；

2)路基施工

路基采用分层填筑法，压实厚度为15-20cm，压实后路基模量应不小于50MPa；

3)扩展连接板3安置

清理压实后的路基表面杂物，保证路基表面平整，将扩展连接板3按设计要求铺设在路基上，并安置整齐；

4)定位安装

将路面单元模块放置在两两扩展连接板3之间，对齐，使扩展连接板3卡入扩展凹槽内；

5)传力杆1安置

将传力杆1涂抹滑石粉或润滑剂并安放至单元模块的侧部使其将两两路面单元模块连接，分散相邻路面单元模块边角之间的荷载，重复安装至蜂窝型装配式路面拼装完成。

本发明的硅烷偶联剂可以选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ－氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、乙烯基三丁酮肟基硅烷中任意一种。

上述阻燃剂选自六溴环十二烷或十溴二苯乙烷。

实施例1

本实施例的蜂窝型装配式路面结构由自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7、蜂窝型路面底板8组成，其中，蜂窝型路面顶板6为正方形结构，其平面尺寸为2m×2m×8cm，蜂窝型芯板7也为正方形结构，其平面尺寸为2m×2m×20cm，蜂窝型芯板7中蜂窝形(正六边形)边长为15cm，蜂窝型芯板7中蜂窝形壁厚4cm，蜂窝型路面底板8平面尺寸为1.4m×1.4m×4cm。

所述相邻的蜂窝型芯板7之间通过传力杆1连接，通过传力杆1分散相邻蜂窝型路面板边角之间的荷载，其中传力杆1截面形状为圆形，直径为4-10cm，用高强塑料制成，可减小荷载传递过程中局部应力集中，传力杆1在相邻面板的安置数量由面板长宽决定，安置间距范围为10cm。蜂窝型芯板7的侧壁上开设有传力孔2，所述传力杆1设置在相邻蜂窝型芯板7之间的传力孔2内，传力杆1在蜂窝型芯板7的侧板上安装位置距蜂窝型路面底板8底面为6cm的高度。蜂窝型芯板7之间的接缝传荷能力由传力杆1的直径、数量和安置高度共同决定。传力孔2直径比传力杆1直径小2mm以内，传力杆1和传力孔2均在工厂预制完成，现场拼装，二者之间微小缝隙采用聚氨酯填充，以保证接缝传力性能。相邻的蜂窝型芯板7之间的缝隙5大小控制在5-10mm，由路面板平面尺寸大小适度调整。

本实施例的蜂窝型芯板7是由外固定框和设置在外固定框内的蜂窝型网板组成；外固定框的侧部开设有与传力杆1卡接的侧孔，所述蜂窝型网板的网孔边长为15cm，蜂窝型网板的网孔壁厚为4cm。蜂窝型路面底板8小于蜂窝型芯板7的底部，使相邻蜂窝型路面底板8的连接处形成扩展凹槽，所述扩展凹槽内设置有扩展连接板3，扩展连接板3与蜂窝型芯板7上下紧固连接并通过扩展连接板3将相邻两个蜂窝型芯板7之间连接。参见图3，扩展连接板3是由十字形连接板和固定连接栓4组成，固定连接栓4设置在十字形连接板的上表面边沿处，并可延伸至蜂窝型芯板7的底部，与蜂窝型芯板7固定连接。扩展连接板3厚度与蜂窝型路面底板8厚度保持一致，厚度范围为4-8cm，十字形连接板与蜂窝型路面底板8的接触面保留5mm空隙以满足的塑料板温度膨胀。固定连接栓4比蜂窝型芯板7中蜂窝孔(正六边形)内面边长小1-2cm，固定连接栓4的高度为4cm，扩展连接板3的主要作用是：一路面板施工拼装过程中对路面板进行定位，路面板使用过程中限制路面板单元过大位移；二是在路面板边角处扩大受力面积，防止应力集中，减小板角竖向位移。

实施例2

本实施例的蜂窝型装配式路面结构由自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7、蜂窝型路面底板8组成，其中，蜂窝型路面顶板6为正方形结构，其平面尺寸为5m×5m×14cm，蜂窝型芯板7也为正方形结构，其平面尺寸为5m×5m×40cm，蜂窝型芯板7中蜂窝形(正六边形)边长为25cm，蜂窝型芯板7中蜂窝形壁厚4cm，蜂窝型路面底板8平面尺寸为4.4m×4.4m×8cm。

所述相邻的蜂窝型芯板7之间通过传力杆1连接，通过传力杆1分散相邻蜂窝型路面板边角之间的荷载，其中传力杆1截面形状为圆形，直径为4-10cm，用高强塑料制成，可减小荷载传递过程中局部应力集中，传力杆1在相邻面板的安置数量由面板长宽决定，安置间距范围为35cm。蜂窝型芯板7的侧壁上开设有传力孔2，所述传力杆1设置在相邻蜂窝型芯板7之间的传力孔2内，传力杆1在蜂窝型芯板7的侧板上安装位置距蜂窝型路面底板8底面为40cm的高度。蜂窝型芯板7之间的接缝传荷能力由传力杆1的直径、数量和安置高度共同决定。传力孔2直径比传力杆1直径小2mm以内，传力杆1和传力孔2均在工厂预制完成，现场拼装，二者之间微小缝隙采用聚氨酯填充，以保证接缝传力性能。相邻的蜂窝型芯板7之间的缝隙5大小控制在10mm，由路面板平面尺寸大小适度调整。

本实施例的蜂窝型芯板7是由外固定框和设置在外固定框内的蜂窝型网板组成；外固定框的侧部开设有与传力杆1卡接的侧孔，所述蜂窝型网板的网孔边长为25cm，蜂窝型网板的网孔壁厚为8cm。蜂窝型路面底板8小于蜂窝型芯板7的底部，使相邻蜂窝型路面底板8的连接处形成扩展凹槽，所述扩展凹槽内设置有扩展连接板3，扩展连接板3与蜂窝型芯板7上下紧固连接并通过扩展连接板3将相邻两个蜂窝型芯板7之间连接。扩展连接板3是由十字形连接板和固定连接栓4组成，固定连接栓4设置在十字形连接板的上表面边沿处，并可延伸至蜂窝型芯板7的底部，与蜂窝型芯板7固定连接。扩展连接板3厚度与蜂窝型路面底板8厚度保持一致，厚度范围为8cm，十字形连接板与蜂窝型路面底板8的接触面保留10mm空隙以满足的塑料板温度膨胀。固定连接栓4比蜂窝型芯板7中蜂窝孔(正六边形)内面边长小1-2cm，固定连接栓4的高度为8cm，扩展连接板3的主要作用是：一路面板施工拼装过程中对路面板进行定位，路面板使用过程中限制路面板单元过大位移；二是在路面板边角处扩大受力面积，防止应力集中，减小板角竖向位移。

对本实施例进行传荷能力试验，受荷载板板角竖向位移为0.81mm，未受荷载板板角竖向位移为0.61mm，测得接缝传荷系数为75.9％，传荷能力优良。

实施例3

本实施例的蜂窝型装配式路面结构由自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7、蜂窝型路面底板8组成，其中，蜂窝型路面顶板6为正方形结构，其平面尺寸为3m×3m×15cm，蜂窝型芯板7也为正方形结构，其平面尺寸为3m×3m×48cm，蜂窝型芯板7中蜂窝孔(正六边形)边长为25cm，蜂窝型芯板7中蜂窝形壁厚4cm，蜂窝型路面底板8平面尺寸为2.4m×2.4m×6cm。

其他部件及其构造和连接关系与实施例2相同。

对本实施例进行传荷能力试验，受荷载板板角竖向位移为0.89mm，未受荷载板板角竖向位移为0.729mm，测得接缝传荷系数为81.9％，传荷能力优良。

实施例4

本实施例的蜂窝型装配式路面结构由自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7和蜂窝型路面底板8组成，其中，蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7和蜂窝型路面底板8均为正六边形结构即蜂窝型结构。蜂窝结构板材具有许多优越的性能，从力学角度分析，封闭的六角等边蜂窝结构相比其他结构，能以最少的材料获得最大的受力。此外，中空的蜂窝型结构可极大的减小路面板自重，方便施工。为增大路面板之间的传荷能力，以及提高面板单元之间的关联性和路面整体性，本发明提出一种蜂窝型装配式路面接缝设置装置及其施工方法，实现装配式蜂窝型装配式路面更好的路用性能。相邻的蜂窝型芯板7之间通过传力杆1连接，通过传力杆1分散相邻蜂窝型路面板边角之间的荷载；蜂窝型路面底板8小于蜂窝型芯板7的底部，使相邻蜂窝型路面底板8的连接处形成扩展凹槽，扩展凹槽内设置有扩展连接板3，扩展连接板3与蜂窝型芯板7上下紧固连接并通过扩展连接板3将相邻两个蜂窝型芯板7之间连接。

其中，蜂窝型路面顶板6的边长为4m，厚度为12cm，蜂窝型芯板7的边长为4m，厚度为27cm，蜂窝型芯板7中蜂窝孔(正六边形)边长为18cm，蜂窝型芯板7中蜂窝孔壁厚6cm，蜂窝型路面底板8的边长为3.4m，厚度为6cm。

蜂窝型路面顶板6、蜂窝型芯板7和蜂窝型路面底板8采用塑料制成，其原材料塑料模量均为5000MPa，蜂窝型装配式路面板整体在工厂预制完成。

传力杆1由高强塑料模量为5000MPa的高强塑料制成，其直径为6cm，可减小荷载传递过程中局部应力集中，高强塑料传力杆1在相邻面板的安置数量20根，高强塑料传力杆1在蜂窝型芯板7的侧板上安置高度为距蜂窝型路面底板8底面22cm。接缝传荷能力由高强塑料传力杆1的直径、数量和安置高度共同决定。蜂窝型芯板7侧边孔直径比高强塑料传力杆1直径小1mm，高强塑料传力杆1和蜂窝型芯板7侧面开孔均在工厂预制完成，现场拼装，二者之间微小缝隙采用聚氨酯填充，以保证接缝传力性能。接缝间隙宽度为8mm，由路面板平面尺寸大小适度调整。

对本实施例进行传荷能力试验，受荷载板板角竖向位移为0.98mm，未受荷载板板角竖向位移为0.84mm，测得接缝传荷系数为85.7％，传荷能力优良。

Claims (9)

1.一种蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，包括自上而下层叠设置的蜂窝型路面顶板(6)、蜂窝型芯板(7)以及蜂窝型路面底板(8)，所述相邻的蜂窝型芯板(7)之间通过传力杆(1)连接，通过传力杆(1)分散相邻蜂窝型路面板边角之间的荷载；所述蜂窝型路面底板(8)小于蜂窝型芯板(7)的底部，使相邻蜂窝型路面底板(8)的连接处形成扩展凹槽，所述扩展凹槽内设置有扩展连接板(3)，扩展连接板(3)与蜂窝型芯板(7)上下紧固连接并通过扩展连接板(3)将相邻两个蜂窝型芯板(7)之间连接。

2.根据权利要求1所述的蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，所述蜂窝型芯板(7)的侧壁上开设有传力孔(2)，所述传力杆(1)设置在相邻蜂窝型芯板(7)之间的传力孔(2)内。

3.根据权利要求2所述的蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，所述传力杆(1)在蜂窝型芯板(7)的传力孔(2)延伸长度为10-15cm，安装位置在距蜂窝型路面底板(8)底面6-40cm的高度，相邻传力杆(1)之间的水平间距为10-35cm。

4.根据权利要求1所述的蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，所述相邻的蜂窝型芯板(7)之间的缝隙(5)大小为5-10mm。

5.根据权利要求1所述的蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，所述蜂窝型芯板(7)是由外固定框和设置在外固定框内的蜂窝型网板组成；所述外固定框的侧部开设有与传力杆(1)卡接的侧孔，所述蜂窝型网板的网孔边长为15-25cm，蜂窝型网板的网孔壁厚为4-8cm。

6.根据权利要求1所述的蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，所述蜂窝型路面顶板(6)、蜂窝型芯板(7)以及蜂窝型路面底板(8)的厚度之比为1.5-3:5-10:1。

7.根据权利要求1所述的蜂窝型装配式路面结构，其特征在于，所述扩展连接板(3)包括由十字形连接板和固定连接栓(4)，所述固定连接栓(4)设置在十字形连接板的上表面边沿处，并可延伸至蜂窝型芯板(7)的底部，与蜂窝型芯板(7)固定连接。

8.权利要求1～7任一项所述的蜂窝型装配式路面的铺装方法，其特征在于包括以下步骤：

1)单元预制

在20-30℃条件下，将原料废旧塑料、填料、玻璃纤维、阻燃剂、偶联剂、润滑剂按照比例为60:20:10:5:3:2混合，按照蜂窝型路面顶板(6)、蜂窝型芯板(7)以及蜂窝型路面底板(8)的结构要求分别成型，脱模，将蜂窝型路面顶板(6)、蜂窝型芯板(7)以及蜂窝型路面底板(8)的边缘处自上而下粘结固定成路面单元模块；

2)路基施工

路基采用分层填筑法，压实厚度为15-20cm，压实后路基模量应不小于50MPa；

3)扩展连接板(3)安置

清理压实后的路基表面杂物，保证路基表面平整，将扩展连接板(3)按设计要求铺设在路基上，并安置整齐；

4)定位安装

将路面单元模块放置在两两扩展连接板(3)之间，对齐，使扩展连接板(3)卡入扩展凹槽内；

5)传力杆(1)安置

将传力杆(1)涂抹滑石粉或润滑剂并安放至单元模块的侧部使其将两两路面单元模块连接，分散相邻路面单元模块边角之间的荷载，重复安装至蜂窝型装配式路面拼装完成。

9.权利要求8所述的蜂窝型装配式路面的铺装方法，其特征在于，所述步骤(5)拼装完成后的蜂窝型装配式路面中相邻路面单元模块之间的间距为5-10mm。

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