预应力混凝土路面设计探讨

民营科技２０１５年第５期　工程科技　预应力混凝土路面设计探讨　杜天字　（黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司，黑龙江安达１５１４００）　摘要：预应力路面的研究在我国尚属起步阶段，还需不断从试验路的设计及测试中获得数据和经验，以便建立完整的设计规范。　根据国外的设计经验，结合我国水泥混凝土设计规范及试验路的情况，预应力混凝土路面的设计标难应为：以使用年限末期混凝土板　出现疲劳开裂为临界状态，采用国内和国外设计方法相结合进行设计。　关键词：预应力；混凝土路面；设计探讨　１标准轴载和轴载换算　定—个量，方能计算求解。设计步骤为：　２Ｏ、地基反应模量及基层顶面的摩擦系数Ｐ，确定混凝土的设计强度　车辆载荷载的轻重和作用次数的多少是使路面结构遭受损坏的　主要因素，也是混凝土路面设计的主要依据。不同荷载的作用次数，可　按等效原则换算成某一标准轴载的作用次数。我国刚性路面设计规范　１）收集交通资料，根据设计参数的确定方法，计算设计车道使用　年限内的标准铀载累计作用次数ＮＬ，确定基层顶面的综合回弹模量　将后轴重１００ｋＮ定为标准轴载。为形成统一的刚性路面设ｊ寸体系，在　进行预应力路面的设计时，路标准轴载定为１００ｋＮ。　各级轴载Ｐｉ的作用次数Ｎｉ按式（１）换算为标准轴载　的作用次　数Ｎ　：　Ｎ　∑ａ。Ｎ。（Ｐ。・１００）　ｉ＝１　式中，Ｐ＿各级轴载单轴重或双轴重（ｋＮ）；ａ＿轴数系数。单轴时，　ａＦ１；双轴时，ａＦ１Ａ６乘以１０－５Ｐ＃７６７；Ｎ　各级轴载的作用次数（ｎ／ｄ）。　１．１交通分级、设计使用年限和累计作用次数　预应力路面承受的交通，按使用初期设计车道每日通过的标准　轴载作用次数Ｎｓ分为四级；预应力路面的设计使用年限，可采用规范　推荐值，也可按特定使用要求确定；设计使用年限内设计车道的标准　轴载累计作用次数Ｎ　，可按式（２）确定。　Ｎ　堕　（２）　式中，Ｎｓ—使用初期设计车道标准轴载作用次数（ｎ，ｄ）；　—交通　量年平均增长率（％），由调查确定；卜＿设计使用年限；　—年轮轮迹横　向分布系数。　１．２基层顶面当量田弹漠量马、地基反应模量Ｋ及基层项面的摩擦　系数在浇筑混凝土面板之前在基层顶面用刚性承载板进行实测，可得　基层顶面的当量回弹模量Ｅｄ，由此可按式（２）确定承载板直径为　７６ｒａｍ时的标准地基反应模量尺；并对处理过的基层顶面的摩擦系数　进行实测。　１－３　７昆凝土的设计强度。混凝土的设计强度以龄期２８ｄ的弯拉强度　为标准。与普通水泥混凝土路面相比，预应力混凝土路面的极限荷栽　应力由底部拉裂时的弯拉应力转变为顶部环形裂缝的弯拉应力，其破　坏荷载至少为普通混凝土路面破坏荷载的二倍，因此可取安全系数为　ｌＤ￣１．２５，即容许应力可以为很凝土弯拉强度的８０％一１００％。　２预应力路面的结构构造和组合设计　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，可参考我国水泥混凝土设ｉ　见范。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，但考虑到路面　板较薄，为了防止路面的破坏，仍应采用较强的地基，要求与普通混凝　土路面相同。　与普通混凝土路面不同的是，预应力混凝土路面因其板长长，为　防止过多的预应力损失和板底的不利约束，需对基层顶面进行处理，　采用加铺滑动层等措施来减小摩擦系数。　３预应力路面的设计　３．１板的尺寸。预应力路面板一般采用矩形，最合适的板长一般为　９０－２１０ｍ，过长需足够大的预应力以克服板底摩擦阻力和预应力的损　失；过短则需较多的接缝和张拉点，不经济。板宽建议不超过７．２ｍ，否　则，因过大的横向弯拉应力易造成纵向开裂。板厚一般为１　２～２３ｍｍ，　过薄会产生过大的挠度，另外，板厚须结预应力筋提供最小的保护层，　以防开裂和锈蚀。　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　和混凝土面板的最大温度梯度计算值。２）结合路面的交通量和预应力　筋所需的最小保护层，假定—个初始板厚。作为公路来说，预应力路面　板浮应略大于相应素混凝土路面的Ｑ６５倍；作为机场而言，应是０￣６　倍。对于我国公路而言，考虑到运输篆　和超载现象严重，加之施工及　施工管理水平尚待提高，建议预应力路面　板厚的０．７－０．７５倍。３）根据当地的环境状况，选择适当的板长。气候干　燥炎热的地方，建议取小值。　３．２预应力混凝土路面的接缝设计应遵循以下原则：１）接缝必须能　容许板端发生位移，能够不被压坏。２）交通荷载不会使接缝产生过大　的挠度和应力。３）接缓材料必须耐磨、抗疲劳和防腐。４）接缝应密封防　止水和不可压缩的杂物的进入。５）损坏部分的修补应当方便易行。６）　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。一般在板端接缝下没置钢筋泥凝土枕梁，以提供接缝处较强　的地基和路面的连续性。因预应力路面对接缀的要求较高，接缝的形　式选择可参照桥梁中的伸缩缝。　３．３预应力路面板端部锚固区设计。设计时既要保证在张拉钢筋时　锚具下锚固区的｝昆凝土不开裂和不产生过大的变形，又要求计算钱具　下所需配置的间接钢筋须满足局部受压承载力的要求。　１）端部受压截面尺寸验算。为了满足构件端部局部受压区的抗　裂要求，防止该区段混凝土由于施加预应力而出现沿构件长度方向的　裂缝，对配置间接钢筋的混凝土结构构件。２）局部受压承载力计算。锚　固区段配置间接钢筋　钢筋网或螺旋式钢筋）可以有效地提高锚　固区段的局部受压强度，防止局部受压破坏。　４展望　现阶段，仍人缺少对预应力混凝土路面各方面的认识，预应力混　凝土路面的设计理论和施工方法的发展将主要围绕以下几个方面：１）　对各种板长所需的恰当的预应力；２）板的膨胀、收缩和翘曲杼眭；３）板　的承载杼胜，其中包括研究预应力对板的承载能力的影响，以及对板　疲劳特ｌ生等的影响。在确定预应力时，不仅要防止在最不利的情况下　开裂，而且还需考虑混凝土的疲劳特　；４）板与地基的摩擦特ｆ生及处　理方法；５）接缝与排水系统的设计；６）施工程序的发展，是否能使用传　统的铺路做法或经济的方法。　已建的绝大多数预应力混凝土路面都属于“单独型”的，但该类　路面不能做的很长。　如果路基的摩擦问题解决了，并且对“连续型”的路面有了一定　认识，那么修建长达３００ｍ或更长有了一定认识，可从“单独型”和“连　续型”路面的一些特陛中看出：路面可用于路基状况较好的直路上，　“单独型”路面用于路基隋况稍差和曲线路上。　随着预应力混凝土路面的理论体系的成熟和施工技术的发展，　预应力混凝土路面将会有良好的发展前景。　参考文献　『１周定松，１１王莺歌．后张预应力混凝土框架梁设计方法的研究叨．四川　建筑科学研究，２００３（４）：１３１．　『２１赵勇，李伟兴，黄鼎业．后张预应力混凝土结构的次轴力叨．四川建　筑科学研究，２００３（１）：９６．