混凝土路面施工技術(shù)應(yīng)用范文
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預(yù)應(yīng)力混凝土路面對質(zhì)量的嚴要求，就需要有高質(zhì)量的混凝土：高強度、低收縮和低徐變，以避免因收縮和徐變造成預(yù)應(yīng)力損失。據(jù)國外數(shù)據(jù)統(tǒng)計，28d是預(yù)應(yīng)力混凝土路面的臨界線，超過28d后，路面的抗壓強度達到最高，為56MPa，且變拉模也最大，為5MPa。
2預(yù)應(yīng)力混凝土路面施工設(shè)計
2.1預(yù)應(yīng)力路面設(shè)計的基礎(chǔ)
2.1.1預(yù)應(yīng)力路面設(shè)計基本準(zhǔn)則一般在工程中，路面所施加的預(yù)應(yīng)力大小主要是交通荷載、溫度、濕度所引起的翹曲約束、板收縮時板底摩擦約束。式中：fp—由預(yù)應(yīng)力引起的混凝土中的壓應(yīng)力；Ft—混凝土的容許彎曲應(yīng)力(混凝土抗折模量／安全系數(shù))；f△T—由溫度差引起的應(yīng)力；fF—由路基摩阻引起的應(yīng)力；fL—由荷載引起的彎曲應(yīng)力。
2.1.2重復(fù)荷載與混凝土的疲勞特性上述設(shè)計基本準(zhǔn)則是基于一種較為理想的狀態(tài)設(shè)定的，但實際中存在車輪荷載的重復(fù)作用。在這種重復(fù)作用下，盡管荷載應(yīng)力小于混凝土極限抗彎拉強度，但路面板仍會因疲勞而受破壞。因此在設(shè)計時，還須加入混凝土的疲勞特性這一因素。在傳統(tǒng)路面板中，混凝土的疲勞特性是用應(yīng)力比SR來衡量，即為承受多次重復(fù)荷載最后達到破壞的應(yīng)力ft與一次達到破壞的應(yīng)力fcm的比值。而預(yù)應(yīng)力混凝土路面的應(yīng)力比是凈工作張拉力與凈開裂應(yīng)力的比值。
2.2預(yù)應(yīng)力路面設(shè)計
2.2.1預(yù)應(yīng)力路面的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和組合設(shè)計與傳統(tǒng)路面的差異在于預(yù)應(yīng)力混凝土路面因路面板較長，為防止過度預(yù)應(yīng)力損失和板底的不利約束，就要對基層頂面加鋪滑動層減少摩擦系數(shù)。（1）臨界荷位。目前認為產(chǎn)生最大綜合損壞的臨界荷位應(yīng)在路板的縱縫邊緣中部。（2）常用的設(shè)計程序。因預(yù)應(yīng)力路面的板厚和板端預(yù)應(yīng)力值是未知數(shù)，需要一個定量才能求得，以下是常用的設(shè)計程序：①收集當(dāng)?shù)氐慕煌ㄙY料。在設(shè)計車道使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)Ne、基層頂面的綜合回彈模量Es、地基反應(yīng)模置K及基層頂面的摩擦系數(shù)μ、混凝土設(shè)計強度fcm和混凝土面板最大溫度梯度計算值Tg時，可依據(jù)傳統(tǒng)混凝土路面設(shè)計參數(shù)的確定方法。②根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，選擇適合的預(yù)應(yīng)力路面板長。一般預(yù)應(yīng)力路面采用矩形，板長范圍在90~210m之間。一般的公路預(yù)應(yīng)力面板厚度可略大于相應(yīng)普通混凝土路面的0.65倍；機場則低一些，約為0.6倍。但就我國而言，因運輸繁忙且超載現(xiàn)象普遍存在，建議預(yù)應(yīng)力路面的板厚應(yīng)為普通混凝土路面板厚的0.7~0.75倍。但目前，各國橫向預(yù)應(yīng)力計算的方法不統(tǒng)一，較常用的是當(dāng)板寬不超過7m時，可不設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力；為了安全，也要求橫向上配置一定數(shù)量防止開裂、支撐縱向預(yù)應(yīng)力鋼索的構(gòu)造鋼筋。橫向配置的構(gòu)造鋼筋一般按照我國剛性路面設(shè)計規(guī)范中的連續(xù)配筋混凝土路面的標(biāo)準(zhǔn)，采用螺紋鋼筋，其最小配筋率為縱向配筋率β的1/8；且布置上須符合橫向鋼筋間距不大于80cm，以及橫向鋼筋應(yīng)在縱向鋼筋之下。
2.2.2預(yù)應(yīng)力路面的接縫設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土路面的接縫設(shè)計須遵循七個原則：一是必須能容許板端發(fā)生位移，且位移時不被壓壞；二是不會應(yīng)交通荷載產(chǎn)生過大的撓度應(yīng)力；三是使用的材料要耐磨、抗疲勞和防腐；四是應(yīng)密封防水以及防止雜物進入；五是應(yīng)方便進行損壞修補；六是施工程序應(yīng)與預(yù)應(yīng)力的張拉法相協(xié)調(diào)；七是建造費應(yīng)盡量低。在實際處理接縫時，一般在板端接縫下設(shè)置鋼筋混凝土枕梁，使得接縫處形成較強的地基與路面的連續(xù)性。預(yù)應(yīng)力路面的接縫處設(shè)計要求是相當(dāng)高的，其具體形式可參照橋梁中的伸縮縫處理。
2.2.3預(yù)應(yīng)力路面板端部的錨固區(qū)設(shè)計在工程中，要求板端部的錨固區(qū)一方面要保證在張拉鋼筋時，混凝土不發(fā)生開裂及過大的變形，另一方面也要求錨具下所配置的間接鋼筋能滿足局部受壓承載力。不同鋼筋，具有不同的張拉控制應(yīng)力允許值，具體如表2所示，在設(shè)計錨固區(qū)時參考使用。
3預(yù)應(yīng)力路面的路基約束
混凝土板面與基層之間必然存在摩阻約束。這一約束阻止面板隨著溫度和濕度的變化而移動。在設(shè)計預(yù)應(yīng)力路面時，應(yīng)盡量減少這一摩擦阻力。因磨擦阻力是造成預(yù)應(yīng)力損失的最主要因素，也是板長的關(guān)鍵決定因素。目前，國外在減少摩擦阻力方面已經(jīng)采取不少措施，但摩擦系數(shù)仍然是難以確定。即使采用增加滑動層，也發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)在1.25~2.0之間。在實際工程施工中，為減少摩擦，會在路面板與基層之間加一層防水紙、砂和油毛氈或砂和聚乙烯薄膜，或者瀝青材料作為滑動層。盡管有許多的嘗試，但效果仍不盡理想，這是未來預(yù)應(yīng)力混凝土路面施工技術(shù)應(yīng)用須進一步研究解決的重要問題。
4工程案例
基于上述分析，本文選取福建省永武高速公路工A4合同段為例子，進行實際分析。
4.1工程簡介福建省永安至武平高速公路（簡稱永武高速）龍巖A4段155.43km。沿線設(shè)姑田、連城、朋口、北村樞紐、才溪、上杭、武平、巖前互通立交8處，閩粵主線收費站1處，服務(wù)區(qū)4對。A4段地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大，10多項重難點工程遍布全線，地處75°以上山坡上的6座隧道，占永武路全線隧道長的三分之一。2014年7月，福建省交通運輸廳組織對永武高速公路龍巖段竣工驗收，工程建設(shè)項目綜合等級為優(yōu)良，并頒發(fā)了竣工驗收鑒定證書。
4.2預(yù)應(yīng)力路面設(shè)計應(yīng)用A4路段采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土路面設(shè)計。為簡便說明，本文選取的板長為其中一段，板長L為100m。其他參數(shù)包括：3單荷載P為100kN，彎拉強度fcm為0.5MPa，彎拉彈性模量Ec為3×104MPa，輪胎壓力p為0.7MPa，路面板厚h為20cm，地基反應(yīng)模量K為2.21MPa，摩擦系數(shù)μ為0.8（本次采用砂層為滑動層）。根據(jù)本文第二部分設(shè)計原理，可計算出：當(dāng)強度安全系數(shù)為1.2時，容許彎拉應(yīng)力ft=4.2MPa，溫度應(yīng)力fΔT=3.2MPa，路基摩擦阻力引起的應(yīng)力fF=0.96MPa，荷載應(yīng)力fL=1.89MPa。綜合可得最小預(yù)應(yīng)力fp=1.85MPa。本次采用后張法預(yù)應(yīng)力，其張拉控制應(yīng)力。
作者：林卓賢 單位：福建西景市政園林建設(shè)有限公司
