大面积混凝土地坪传力装置的研究与应用

大面积混凝土地坪传力装置的研究与应
用
摘要：目前现代工业厂房对大面积地面的平整度、抗裂性要求越来越高，承重混凝土地面为改善板边的支承状况、防止错台的出现，需在伸缩缝处设置传力装置。

而水泥混凝土路面自身特点以及施工特点与大面积混凝土地坪的不同，造成了传力杆在前者中应用相当广泛且效果突出而在后者应用中出现一些问题，为解决这些问题，经分析研究后对传力杆进行了改进，设计一种新型传力装置，应用于大面积混凝土地坪中，使其在功能和施工方面优于传力杆。

关键词：大面积混凝土地坪；传力杆；传力板；伸缩缝
现代工业厂房对大面积地面的平整度、抗裂性要求越来越高，尤其对大面积的承重工业厂房地面。

普通砼地面依靠设置伸缩缝来降低温度和湿度应力,但是伸缩缝的存在破坏了地面的整体性。

为保证接缝的传荷能力, 承重混凝土地面通过在伸缩缝处设置传力装置，将水平荷载从一块板传递到另一块板，从而改善板边的支承状况、防止错台的出现。

在水泥混凝土路面工程中，国外各种接缝损坏预估模型显示，传力杆的设置与否对接缝碎裂影响最大，设置传力杆后，路面总造价增加5%~8%，但接缝寿命可增加一倍以上，可见传力杆的设置对提高接缝寿命有显著效果。

因受水泥混凝土路面横缝处设置传力杆的影响，目前大部分混凝土地面设置的传力装置为圆钢，可以滑动，以便使接缝在板块胀缩时可以张开和闭合。

一、存在的问题
水泥混凝土路面自身特点以及施工特点与大面积混凝土地坪的不同，造成了传力杆在前者中应用相当广泛且效果突出而在后者应用中出现一些问题，具体如下：
（一）路面宽度一定，长度方向无线延伸，可简化为线，因此路面的伸缩缝主要考虑横向伸缩缝，传力杆设置于横缝中。

大面积混凝土地坪一般宽度大，且长宽比较小，为典型的面状结构。

混凝土地坪在受环境影响伸缩时，不能仅考虑单向的伸缩，而应按双向伸缩考虑（如图一所示），若仅在单向设置传力杆，则另一方向设置拉杆时无法满足自由伸缩，不设置拉杆又不能保证板块间的错台等现象；若在双向设置传力杆，则在板块边角处双向传力杆将限制板块的伸缩（如图二所示），产生较大应力，进而产生裂缝，或由于板块承受的荷载不同，板块与基层的摩擦阻力不同，所处环境的不同，以及其他约束力的影响，可能导致相邻板块间的伸缩方向不同（如图三所示），传力杆限制收缩后，同样会产生较大应力，进而产生裂缝。

图一：混凝土板双向伸缩
图二：设置双向传力杆容易在板角产生较大应力
图三：相邻板块间伸缩方向不同产生较大应力
（二）传力杆的安装质量要求高，根据传力杆的功能可知，每根传力杆必须在竖向和水平方向与伸缩方向平行。

若出现不平行的情况，则会增加伸缩阻力，严重时将限制伸缩，当板中应力过大时在其他薄弱处产生裂缝。

水泥混凝路面施工宽度一定，可分幅施工，单次施工横缝短，且有专用传力杆支架，非施工缝处设置传力杆在摊铺机中有专门的装置，传力杆方向和质量易于控制。

在大面积混凝土地坪施工中，单次施工混凝土地坪面积大，伸缩缝长，传力杆数量多，在安装过程中，混凝土浇筑过程中，振捣过程中，都有可能使传力杆移位，无论是竖向还是水平移位都会产生伸缩阻力，传力杆数量多将导致累计伸缩阻力大，进而很难达到理想效果。

二、解决措施
对上述问题分析后发现，如何解除传力装置水平双向约束，限制相邻板块间竖向相对位移，简化传力杆质量控制是解决问题的要点。

经研究后发现，若把传力杆加以改进，使其由圆钢变为平板的形式，则能够解决上述问题。

（一）解除传力杆水平双向约束
传统道路传力杆为圆钢，将圆钢变为钢板的传力装置（以下简称传力板）后（如图四所示），安装传力板和传力板套时，使传力板与板套间预留留一定间隙，在混凝土收缩过程中间隙将会增大，传力板与板套间的间隙使混凝土板沿伸缩缝水平方向能有一定的相对位移（如图五所示），且传力板最根本的设计意图为使相邻混凝土板沿垂直于伸缩缝方向自由伸缩，因此可解决第一个问题，解除传力装置的水平双向约束。

（二）限制相邻板间的竖向相对位移
经查阅相关资料，结合传力杆的工作原理和受力分析，得知传力杆在道路使用过程中受力相当复杂，主要受剪力和弯矩。

而抵抗弯矩和剪力可调整钢板厚度和截面满足需求。

此外，传力板相对于传力杆在混凝土板中传力的接触面积大，从而应力小，避免应力过大而使混凝土破坏。

（三）简化传力杆质量控制
传统传力杆质量控制相当复杂，其中控制难点是每根传力杆都要求在竖向和水平方向均与伸缩方向平行。

根据传力板的设计意图，以及传力板的构造特点可知，对于上述两个难点在传力板施工质量控制中，只需保持传力板板面平行地坪面即可（一般地坪面为水平面），因此传力板的质量控制相对于传力杆工作量减少一半。

图四：传统传力杆和新型传力
图五：传力板与板套间预留间隙
结语
随着社会的发展，人们对工程的质量要求越来越高，大面积地坪混凝土的平整度控制和裂缝控制一直备受关注，伸缩缝处理的好坏影响着平整度和裂缝控制情况，而传力装置的设置直接影响伸缩缝质量以及地面的整体性。

传统道路传力杆因路面自身特点以及施工特点与大面积混凝土地坪的不同而不完全适合在后者中使用，经分析研究后对传力杆进行了改进，改进后的传力板，既能满足传力的功能，又能减少传力杆应用于大面积混凝土地坪中出现的问题，还能使其相对于传力杆施工更方便。

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作者简介：王利民，（1988.02-）男，湖北武汉人，本科学历，工程师。

研究方向：建筑市政工程施工。