关于预应力混凝土路面的设计研究

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式 中： 为预 应 力筋 间距 （ｍ） ｆ 为 预 Ｙｔ ｃ ； ｓ
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关于预应力混凝土路面的设计研究
赵 丽 娟 黑龙江省 嘉 昌路桥建 筑有 限责任公 司 姓 立 斌 中交隧道局西 安第二工程公 司
应 力筋 中的容 许张 拉 应 力（ 扣除 预 应 力损 失） （ Ｐ ） Ａｓ Ｍ ａｌ 为预 应 力筋截面 积（ ｍ２ ； 为所 ｃ ）ｈ 选 路面板 厚（ ｍ） ｆ 为 由（） 定的预 应 力值 ｃ ；Ｐ ３确 （ ａ。 ＭＰ ） （） ５根据 （） 计算结果 ， 合所 推荐的 临 ４的 结 界荷位 ， 采用有 限元程 序进行验算 ， 算标 准 验 同普通混凝土 路面。 与普 通混 凝 土 路 面不 同， 应 力混 凝 土 为控 制 由荷 载 应 力和 温 度应 力综合 疲劳 作用 预 路 面因其板长 长， 为防止过 多的预 应 力损 失和 所产生的疲劳 断裂， 即 ０９ ｏｓ ｏ ＋ａ ≤１０ 口Ｓ ．５ ≤ Ｌ ｔ ．３ （） ３ 板底的 不利约 束， 对基层顶 面进行处 理 ， 需 采 式 中： 为 标准 轴载 产生的 最大纵 向荷 ｄ Ｌ 用加铺滑动层来减小摩 擦系数。 载 应 力， 等效 温 度梯度所 产生 的最大 横 ｏｔ 为 １１ 临界荷位 ． ａｓ 根据有限 元分析可知 ， 产生最大综 合损坏 向温 度翘 曲应 力 为混 凝土 的等 价抗 弯拉 疲劳 强度， ｓ ｆｍ＋ ｐ ｆ ， ｍ、 Ｆ ｆ含义同 ｏ ＝ ｃ ｆ Ｆｆ ｆ 、 ｐ ｃ 的临界荷位 ， 选用板的纵缝 边缘中部。 应 前。 １２ 推荐设计 程序 ． （） 于横向预 应 力的确 定， 据 （） ６对 根 ５ 的计 由于预 应 力路 面的 板 厚和板 端预 应 力值 均为未 知 ， 因此 ， 必须 给定一 个量 ， 能计 算 算 所得 的最大 横 向应 力与混 凝 土的 容许 弯拉 方 强 度 （ 议 取０ ８ 的 抗 弯拉 强 度 ） 比较 而 建 ．倍 的 求解。 推荐 下列设计 步骤 ： 对于横 向预 应 力各 国意 见不统 一， 一般 认 （ 收集 交通资 料 ， 据普 通混 凝 土路 面 定 。 １ ） 根 设 计参 数 的 确定 方 法 ， 计算 设 计车道 使用 年 为 ， 当板宽不超过７ ｍ时， 不设横向预应 力， 可 要求 在横向配置一定数 量的 限 内的标 准轴 载 累计 作用次 数Ｎｅ 确 定 基层 但 为了安 全起 见， ， 支撑纵 向预应 力钢 索的 顶 面的 综合 回弹 模 量Ｅｓ 地 基反应 模 量Ｋ及 防止开 裂并起到固定 、 、 基层顶面 的摩 擦系数 ， 确定 混凝 土的设 计强 构造 钢筋。 横向钢筋配 置可按 中国刚性 路面设 度ｆ ｃ ｍ和混 凝 土面板 的最 大温 度梯 度计算 值 计规 范中连 续配筋混 凝土路面选用 。 横向钢筋 采用螺 纹钢筋 ， 其最小 配筋率为纵 向配筋率 Ｄ ｒ 。 ｒ ｇ ／。 ①横向钢筋 间距不大 （） 应 力路 面一 般 采用矩 形 ， 合适 的 的 １ ８ 并且布 置应符 合： ２预 最 ０ ｃ ②横向钢筋位于纵 向钢筋之］ 板长一 般为９ － １ ｍ， ０ ２０ 过长需足够大的预 应 干８ ｍ； 力克 服板 底 摩擦 阻 力和 预应 力损 失 ； 过短 则 ， ’ 一 ＿二 ７ ７－（ ・ １ ３— ０ ２ ・ ）× １ ０ ０ 需 较 多的接 缝和 张 拉点 。 根据 当地 环 境状 况 选择 适 当的 板长 。 气候干 燥 炎热的地 方， 议 建 取 小值 。结 合路面 的交 通 量和 预应 力筋所 需 （） ４ 的最 小保护 层， 假定一个初 始板 厚。 一般 地 ， 式 中： ｓ Ｅ 为钢筋 弹性 模量（ ａ； ｓ 为钢 Ｍ Ｐ ） ｆｙ 对于公路 来说 ， 应力路 面板厚应略大 于相应 筋屈服 强度（ ａｔ 预 ＭＰ ） 其余符号同前。 素混 凝土路 面的０ ６ 倍； 于机场 而言， 是 ．５ 对 应 ２ 接缝 设计 、 ０６ 【 。 ．倍 ３ 对于 中国公路而言， 】 考虑 到运输 繁 预 应力混 凝土 路面 的接缝 设计应 遵 循以 ①接 缝 必须能容 许板端 发生位移 ， 能 忙和超载 现象严重 ， 议预应 力路面的板 厚取 下原 则： 建 相应素混 凝土路面板厚的０ ７ ０ ７ 倍。 ．－ ． ５ 够不被 压坏； ②交通荷 载不会使接缝 产生 过大 由式（ ） ６ 进行 计 算 确 定 所需 的预 应 力 值 的挠 度的应 力； ③接缝 材料 必须耐磨 、 抗疲 劳 ｆ （ 中： 力比ｓ 根据Ｎ 查表２ ｐ式 应 Ｒ ｅ 来确定） 。 和防腐 ； ④按 缝应密封 防止 水和不 可压缩 的杂 物 进入 ； ⑤损坏 部分 的修 补应当方便 易行； ⑥ ｌ ｝ ≥ ｌ ｜ 一｝ ｔ 接 缝的 施 工程 序应与预 应力的 张拉 方法相 协 调； ⑦接缝 的建造费用应尽量 低。 ≥ 般 在 板 端 接 缝 下 设 置 钢 筋 混 凝 土 枕 梁 ， 提 供接 缝 处较 强 的地 基和 路面 的连 续 以 （） １ 性 。因预 应力路面对 接缝 的要求较 高， 接缝 的 式中： 符号意义 同前。 形式选择可参照桥梁 中的伸缩缝 。 从预 应 力筋的 实际 间距和 经济 使用 方面 ３ 预应 力路面板端部 锚固区设计 、 锚 固区设计 时 既要保 证在张 拉钢 筋时 锚 考虑 ， 如果求得 的预应 力值ｆ ＞ ． ＭＰ ， ｐ ４５ ａ 则 需 增大路面板 厚， 重新计算 。 具下锚 固区的 混 凝土 不开 裂和 不产生 过大 的 （ 预应 力筋的布置可按下式进行确定 。 ４ ） 变形 ， 又要求计算锚具下所需 配置的 间接 钢筋 ‘ 须满足局 部受压承载 力的要求。 路 基、 垫层、 基层、 路面横 向坡 度、 路肩、 排 水及材 料 选 型与要求等 与普 通混 凝 土路面 相同。 尽管 预应 力路 面在较 弱的地 基上 ， 仍然 表现 出 令人 满 意的 性 能 ， 考虑 到路 面板 较 但 薄 ， 防止路面的破坏 ， 为了 仍采用较强的地基 ，
合 理的预 应 力路面 设计应 妥善地 考虑 下 列 因素 ： ①路面使 用年限和 使用特 征 ； ②交通 量 和交通 组成 ； ③临界 荷位 ； ④混凝土 强度与 疲 劳破 坏 ⑤土基 和基层，即地基 刚度和 基层 顶 面摩阻 系数 ； ⑥荷载 应 力计算方法 ； ⑦预 应 力路面 接缝 设计；⑧板 端锚 固区的 设计；⑨预 应 力损失 的计算 ； ⑩排水设计。 预 应力混凝 土路面的优缺 点 许 多研 究 工作表 明预应 力混 凝土 路面 有 以下几方面的优势 ： （） 面板厚度 只需 传 统混凝 土路 面板 厚 １ 路 的４ ％～６ ％， Ｏ Ｏ 就能提 供很高的承载 力和较 高的 抗 变形 能力 ， 减薄 机 场 道 对 面的厚度非常有利。 （） 应 力混 凝土 路面 由于板 较 长 ， ２预 接缝 数量可大 大减少， 改善了行车 的平稳性 。 （） 应 力的存 在使 路面 板体性 较强 ， ３预 边 角软弱部 分得以改善， 大大减少了 横 向开 裂的 可能 性 ， 提高 了路 面的 耐久 性。 （） ４ 预应 力混凝 土路面的 用筋量少 于除贫 混凝 土外其他路面。 （） ５ 从国外已建路面的使用状况来看 ， 预应 力混凝 土路面几乎３ 年不需大修 ， ０ 养护需 求也 较少 其主要缺点在于： （） １从经 济观 点 来看 ， 虽减 薄 了路面 板 的 厚度 ， 但需 大量的 预应 力筋 腱 ， 施工 工艺较 复 杂， 手工操作的工作量大 ， 以实现 机械化 、自 难 动化施 工， 初期投资较大 。 （） 预应 力混凝 土路 面板可 以做得较 ２虽然 长， 但随 长度的 增加 ， 由路基 约束所 引起的张 拉应 力也随 之增大 。 另外， 的位 移量也会增 板 大， 这对 横向接 缝 的设计要 求很严， 同时对路 基摩擦约束要尽可能 小。 （ 对施工队伍人 员素质要求较 高， ３ ） 并需进 行严格 的质量控 制。 二， 应力混凝 土路面 的设计 预 ｌ 预应 力路面的结构 构造和组合设计 、