CN113897862A - 半刚性基层路面养护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半刚性基层路面养护结构，括刻痕方管和张拉架，刻痕方管与各预应力束一一对应设置且位于对应的预应力束上方，刻痕方管预埋在现浇路基中，刻痕方管的长度沿预应力束的长度方向延伸，刻痕方管内充填有缓粘接剂，刻痕方管通过上、下表面设置刻痕线分隔为左半部分和右半部分，刻痕线处对应的厚度小于刻痕方管的壁厚；张拉架有多个，预埋在现浇路基中，沿刻痕方管的长度方向间隔设置，张拉架分别连接在左半部分左侧和右半部分右侧，包括连接杆以及垂直连接在连接杆一端的挡止盘。具有结构简单、成本低、可对裂缝的前中期均进行有效防治的优点。

Description

半刚性基层路面养护结构

技术领域

本发明涉及半刚性基层路面养护结构。

背景技术

半刚性基层路面是指浇筑和铺设在路基或桥梁上以供行车的结构，其包括下部的混凝土层和上部的沥青层，当路面位于宽幅整体结构的路基上或桥梁上时，如对于宽幅的PK组合箱梁,其存在的普遍问题是桥面板混凝土开裂，下部的混凝土层开裂，上部的沥青层因为具有一定的延展性，会首先被拉伸变薄，然后向裂缝下陷，甚至也会开裂，使得后续对于基层路面的养护工作量很大，传统方式多为裂缝发生后的补休养护，工作量很大，费时费力，养护过程不仅影响交通而且很不安全，容易发生交通事故。常见的裂缝为施工期间出现的桥面板纵向裂缝，且裂缝一般沿着预应力管道开展，主要原因是较宽的混凝土梁因为收缩作用，容易在预应力管道等薄弱位置发生开裂。同时，由于混凝土梁的跨度、宽度大，顶、底、腹板及横梁的尺寸均较大，混凝土等级高，因此施工时水化热问题明显，施工方案稍有不合适就会在施工早期因水化热效应产生大量的裂缝。此外由于桥宽较宽，运营阶段在车辆荷载、温度梯度作用以及收缩徐变的综合作用下，若横向预应力配束不当，底板的下缘及横梁均容易出现竖向裂缝。混凝土开裂后会导致桥梁刚度降低，同时引起耐久性问题，缩短桥梁寿命、增加后期养护费用。因此边跨宽箱梁混凝土的防裂是设计、施工中的关键问题。

现有技术对于桥面板的开裂问题尚没有太好的应对方法，多数费时费力且效果不佳，如现有技术中有采用主动填补裂缝的方式，其通过非常复杂的各种结构件，如先浸没在工业胶水中的多孔状中空纤维、在预应力束外套设内外管且充填缓粘接剂、软管、尖刺、喷射孔、薄壁堵板、几字形弹片、内管支柱、外管支柱、加热丝、拉簧、托板等等，大大增加施工和材料成本，而且在使用时无法对在裂缝产生的前期进行干预以阻止裂缝的进一步扩展，而且只能在裂缝产生并显现出来后才进行处理，而且处理方式是需要通过向内外管立柱通电的方式以启动复杂的结构体系，然后才能释放缓粘接剂对产生后的大裂缝进行填充修补。

发明内容

本发明的目的在于提供可在裂缝发生的前期主动防治裂缝、在裂缝产生后自动对裂缝进行修补以实现无人化养护的半刚性基层路面养护结构。

本发明的技术方案如下：

半刚性基层路面养护结构，包括现浇路基及设置在现浇路基中的预应力束，还包括：

刻痕方管，与各预应力束一一对应设置且位于对应的预应力束上方，刻痕方管预埋在现浇路基中，刻痕方管的长度沿预应力束的长度方向延伸，刻痕方管内充填有缓粘接剂，刻痕方管通过上、下表面设置刻痕线分隔为左半部分和右半部分，刻痕线处对应的厚度小于刻痕方管的壁厚；

张拉架，有多个，预埋在现浇路基中，沿刻痕方管的长度方向间隔设置，张拉架分别连接在左半部分左侧和右半部分右侧，包括连接杆以及垂直连接在连接杆一端的挡止盘；

使用时，现浇路基的混凝土收缩时带动张拉架向两侧张拉刻痕方管，刻痕线处受拉，拉力达到设定值时，刻痕方管从刻痕线处裂开，刻痕方管内的缓粘接剂流出以填补裂缝。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，刻痕线由多条交错垂直设置的线段构成，以使通过刻痕线处裂开的左半部分和右半部分形成多个间隔设置的矩形齿板。刻痕线采用此种形式，其垂直裂缝裂开方向的线段部分对应的材料容易开裂，但是与裂缝裂开方向平行的线段部分对应的材料则具有较强的承载能力，从而在裂缝的前期具有更高的承载能力，达到防止裂缝前期开裂的目的。而矩形齿板相互交错的方式则可以具有一定的导向防错位的功能。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，刻痕线为波浪形。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，刻痕方管的材质为钢材。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，刻痕方管的宽度至少是其高度的三倍。这样的设置可以尽量覆盖住可能裂开的区域。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，刻痕方管包括上板、下板、左板和右板，上板和下板上的刻痕线沿在垂直上下方向的平面内的投影重合。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，上板和下板上的刻痕线均由对应板的上、下表面的凹槽构成。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述凹槽的横截面为弧形。

本发明的有益效果：本发明的半刚性基层路面养护结构在使用时，刻痕方管加工时在其上、下板的表面加工凹槽以构成刻痕线，在刻痕方管的两侧连接张拉架后预埋在现浇路基的混凝土内，且对应预应力束设置在预应力束的上方并沿预应力束的延伸方向延伸，刻痕线处的抗拉强度被凹槽破坏使其变为易开裂的薄弱位置，当现浇路基收缩时，由于预应力束处为薄弱环节，裂缝容易在预应力束的上方形成，且形成的裂缝易沿预应力束的长度方向延伸，由于张拉架预埋在现浇路基中，且左、右半部分上的张拉架分别位于预应力束的两侧，混凝土向远离预应力束的两侧收缩时，带动预埋在其中的张拉架，给张拉架一定的拉力，拉力随后传递至刻痕方管上，当刻痕方管的两侧的拉力达到一定程度时，刻痕方管即可从刻痕线处分裂为左半部分和右半部分，在沿刻痕线裂开之前，刻痕方管已经起到了防止裂缝开裂的作用，这个抗拉作用只能维持至一定的程度，在混凝土收缩量较小时，刻痕方管在不分裂的前提下已经克服了混凝土的收缩开裂；但是，当混凝土的收缩量较大时，刻痕方管依靠其刻痕线处的承载以实现抗分裂的功能不再起作用，此时，随着裂缝的增大，混凝土对于张拉架的拉动量较大，在此位移的带动下，刻痕方管的左、右半部分承受较大的位移量，由于刻痕线处厚度较小，承载能力有限，刻痕线处的材料逐渐被张拉变形直至达到其应变极限后裂开，从而分开为左半部分和右半部分，此时，位于刻痕方管中的缓粘接剂从下方的刻痕线开口处流下并逐渐充填至裂缝处，起到被动填充裂缝的作用。可见，本申请的方案中所采用的零部件很少，且无需后续主动操作以激活，而是在裂缝较大时自动激活，从而对裂缝进行填补，而在裂缝较小的前期，该结构则可依靠刻痕线处的材料的承载而对抗裂缝的扩张，即实现前期预防开裂的作用。相对于现有技术，不仅零部件少、成本较低、安装后无需人工通电等操作，而且可在裂缝产生的前中期进行干预，达到防止裂缝进一步扩张的目的。

附图说明

图1为特大型PK箱组合梁的结构示意图；

图2为本发明的半刚性基层路面养护结构的立体结构示意图（仅显示一小段）；

图3为左半部分的立体图；

图4为半刚性基层路面养护结构的使用状态横断面图；

图5为半刚性基层路面养护结构的使用状态的俯视图（仅显示一小段）；

图6为图5中A-A处的剖视图；

图7为图6中B处的局部放大图；

图中：1-预制箱梁，2-钢板，3-梯形箱梁，4-肋板，5-现浇路基，6-预应力束，7-防撞护栏，8-刻痕方管，81-左半部分，82-右半部分，83-刻痕线，84-矩形齿板，85-上板，86-下板，87-凹槽，88-缓粘接剂，9-张拉架，91-连接杆，92-挡止盘，10-沥青混凝土层，S-裂缝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的半刚性基层路面养护结构的一种实施方式：

如图1所示，示出了本实施例中半刚性基层路面养护结构的应用载体，也就是特大型PK箱梁及其上的现浇路基和沥青层的结构。该特大型PK箱梁包括钢筋混凝土材质的预制箱梁1，预制箱梁1架设在桥墩上，预制箱梁1的四周和中部孔壁上均覆盖固定有钢板2，预制箱梁1的底部预埋固定有焊接在底部钢板上的梯形箱梁3，梯形箱梁3是钢构型材；侧面钢板2上焊接有预埋固定在预制箱梁1中的肋板4；顶部钢板位于预制箱梁1顶面的凹槽中，凹槽中现浇有混凝土的现浇路基5，现浇路基5中预埋固定有预应力束6。现浇路基5在路边和路中位置各自设置有防撞护栏7，并在现浇路基5表面上还铺设有沥青混凝土层10。其中现浇路基和沥青混凝土层构成了桥面板。

如图4所示，半刚性基层路面养护结构包括混凝土的现浇路基5、沥青层及预埋在现浇路基5中的预应力束，预应力束包括钢绞线和外面的防护套管，还包括多条刻痕方管8和多个张拉架9。

刻痕方管8与各预应力束一一对应设置且位于对应的预应力束上方，刻痕方管8的材质为钢材。刻痕方管8预埋在现浇路基5中，刻痕方管8的长度沿预应力束的长度方向延伸，即刻痕方管8与预应力束基本呈平行状态，刻痕方管8内充填有缓粘接剂88或工业胶水等液体填充材料，刻痕方管8通过上、下表面设置刻痕线83分隔为左半部分81和右半部分82，刻痕线83处对应的厚度小于刻痕方管8的壁厚。刻痕方管8的宽度至少是其高度的三倍。这样的设置可以尽量覆盖住可能裂开的区域。本实施例中，刻痕线83由多条交错垂直设置的线段构成，以使通过刻痕线83处裂开的左半部分81和右半部分82形成多个间隔设置的矩形齿板84。刻痕线83采用此种形式，其垂直裂缝裂开方向的线段部分对应的材料容易开裂，但是与裂缝裂开方向平行的线段部分对应的材料则具有较强的承载能力，从而在裂缝的前期具有更高的承载能力，达到防止裂缝前期开裂的目的。而矩形齿板84相互交错的方式则可以具有一定的导向防错位的功能。在其他实施例中，刻痕线83也可为波浪形。刻痕方管8包括上板85、下板86、左板和右板，上板85和下板86上的刻痕线83沿在垂直上下方向的平面内的投影重合。上板85和下板86上的刻痕线83均由对应板的上、下表面的凹槽87构成。凹槽87的横截面为弧形。

如图5、6所示，张拉架9有多个，预埋在现浇路基5中，沿刻痕方管8的长度方向间隔设置，张拉架9分别连接在左半部分81左侧和右半部分82右侧，包括连接杆91以及垂直连接在连接杆91一端的挡止盘92。连接杆91可以采用钢筋、挡止盘92可以采用钢板或钢筋搭建的盘装架子。

使用时，现浇路基5的混凝土收缩时带动张拉架9向两侧张拉刻痕方管8，刻痕线83处受拉，拉力达到设定值时，刻痕方管8从刻痕线83处裂开，刻痕方管8内的缓粘接剂88流出以填补裂缝。本发明的半刚性基层路面养护结构在使用时，刻痕方管8加工时在其上、下板86的表面加工凹槽87以构成刻痕线83，在刻痕方管8的两侧连接张拉架9后预埋在现浇路基5的混凝土内，且对应预应力束设置在预应力束的上方并沿预应力束的延伸方向延伸，刻痕线83处的抗拉强度被凹槽87破坏使其变为易开裂的薄弱位置，当现浇路基5收缩时，由于预应力束处为薄弱环节，裂缝容易在预应力束的上方形成，且形成的裂缝易沿预应力束的长度方向延伸，由于张拉架9预埋在现浇路基5中，且左、右半部分上的张拉架9分别位于预应力束的两侧，混凝土向远离预应力束的两侧收缩时，带动预埋在其中的张拉架9，给张拉架9一定的拉力，拉力随后传递至刻痕方管8上，当刻痕方管8的两侧的拉力达到一定程度时，刻痕方管8即可从刻痕线83处分裂为左半部分81和右半部分82，在沿刻痕线83裂开之前，刻痕方管8已经起到了防止裂缝开裂的作用，这个抗拉作用只能维持至一定的程度，在混凝土收缩量较小时，刻痕方管8在不分裂的前提下已经克服了混凝土的收缩开裂；但是，当混凝土的收缩量较大时，刻痕方管8依靠其刻痕线83处的承载以实现抗分裂的功能不再起作用，此时，随着裂缝的增大，混凝土对于张拉架9的拉动量较大，在此位移的带动下，刻痕方管8的左、右半部分承受较大的位移量，由于刻痕线83处厚度较小，承载能力有限，刻痕线83处的材料逐渐被张拉变形直至达到其应变极限后裂开，从而分开为左半部分81和右半部分82，此时，位于刻痕方管8中的缓粘接剂88从下方的刻痕线83开口处流下并逐渐充填至裂缝处，起到被动填充裂缝的作用。可见，本申请的方案中所采用的零部件很少，且无需后续主动操作以激活，而是在裂缝较大时自动激活，从而对裂缝进行填补，而在裂缝较小的前期，该结构则可依靠刻痕线83处的材料的承载而对抗裂缝的扩张，即实现前期预防开裂的作用。相对于现有技术，不仅零部件少、成本较低、安装后无需人工通电等操作，而且可在裂缝产生的前中期进行干预，达到防止裂缝进一步扩张的目的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.半刚性基层路面养护结构，包括自上而下设置的沥青层和混凝土结构的现浇路基，现浇路基中设置有预应力束，其特征在于，还包括：

刻痕方管，与各预应力束一一对应设置且位于对应的预应力束上方，刻痕方管预埋在现浇路基中，刻痕方管的长度沿预应力束的长度方向延伸，刻痕方管内充填有缓粘接剂，刻痕方管通过上、下表面设置刻痕线分隔为左半部分和右半部分，刻痕线处对应的厚度小于刻痕方管的壁厚；

张拉架，有多个，预埋在现浇路基中，沿刻痕方管的长度方向间隔设置，张拉架分别连接在左半部分左侧和右半部分右侧，包括连接杆以及垂直连接在连接杆一端的挡止盘；

使用时，现浇路基的混凝土收缩时带动张拉架向两侧张拉刻痕方管，刻痕线处受拉，拉力达到设定值时，刻痕方管从刻痕线处裂开，刻痕方管内的缓粘接剂流出以填补裂缝。

2.根据权利要求1所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，刻痕线由多条交错垂直设置的线段构成，以使通过刻痕线处裂开的左半部分和右半部分形成多个间隔设置的矩形齿板。

3.根据权利要求1所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，刻痕线为波浪形。

4.根据权利要求1所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，刻痕方管的材质为钢材。

5.根据权利要求1所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，刻痕方管的宽度至少是其高度的三倍。

6.根据权利要求1所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，刻痕方管包括上板、下板、左板和右板，上板和下板上的刻痕线沿在垂直上下方向的平面内的投影重合。

7.根据权利要求6所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，上板和下板上的刻痕线均由对应板的上、下表面的凹槽构成。

8.根据权利要求7所述的半刚性基层路面养护结构，其特征在于，所述凹槽的横截面为弧形。

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