CRC+AC连续配筋混凝土复合式沥青路面配筋优化设计
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混凝土刚柔复合式沥青路面浅究从施工准备、钢筋网制作安装、混凝土滑模摊铺和沥青路面的摊铺等方面。
结合复合式连续配筋混凝土路面的施工技术要点和注意事项,共同为复合式连续配筋混凝土路面在我国高速公路中的推广应用提供了一定的理论和实践基础。
一、连续配筋混凝土复合式路面结构简介1.结构形式连续配筋混凝土刚性基层复合式路面(CRC +AC)是将连续配筋混凝土路面良好的整体强度与沥青混凝土路面良好的行车舒适性相结合的复合式路面,由于CRC没有接缝,所以因混凝土路面接缝而引起的唧泥、错台、断板等病害得到了一定的控制;而且大量配置的纵横向钢筋的强化作用限制了裂缝的宽度和发展,减少了加铺的沥青面层的发生反射裂缝的可能性;同时为沥青面层提供足够强大的荷载承重层。
而其上的沥青面层能缓冲汽车荷载对CRC板的冲击,降低CRC 板的温度应力,减少了CRC板产生裂缝、边缘冲裂等病害,同时也为行驶的车辆提供平坦、舒适的路面。
由此可见连续配筋混凝土刚性基层复合式路面是一种较为理想的刚柔相济的复合式路面结构形式。
2.结构特点CRC+AC复合式路面结构是在弹性半空间地基上,连续配筋混凝土弹性薄板上覆沥青混合料弹性层的复杂结构,承受交通荷载和环境温度变化多种因素的作用;连续配筋混凝土的刚度与其上的沥青混凝土层模量相差很多,收缩变形的累计差异效应也比普通混凝土路面大得多。
在连续配筋混凝土板中配置了连续的纵向钢筋和一定的横向钢筋,所以一般不设置胀缝和缩缝。
混凝土收缩所产生的横向裂缝,也会因为钢筋的作用而受到限制,不会发展过大,因此加铺沥青面层产生反射裂缝的可能性大大降低,反射裂缝不再是其主要的损害形式。
由于沥青混凝土面层摊铺在连续配筋混凝土层上,层间主要靠沥青结合料的粘结力、沥青的内聚力以及沥青混合料与水泥混凝土表层的摩擦力来抵抗层间界面水平剪力,而不像沥青混凝土层内部一样,大量存在集料的嵌挤作用,抗剪能力相对较弱。
二、采用CRCP對端部的处理方式1.关于端部的锚固结构在设置端部锚固过程中时,其所收到的约束连续配筋的混凝土板端部的膨胀在进行设置端部锚固结构时,其约束连续配筋混凝土板端部的膨胀与收缩位移。
连续配筋水泥混凝土路面设计要点概述一、概念连续配筋混凝土路面(Continuously Reinforced Concrete Pavement,以下简称CRCP)是道路工作者为克服普通混凝土路面诸如唧泥、错台等接缝处病害而研究的一种路面,在路面纵向连续配足够数量的钢筋,以控制混凝土路面板纵向收缩产生的裂缝宽度和数量。
同时,横向也配有一定数量的钢筋来支撑纵向钢筋。
在施工时完全不设胀、缩缝(施工缝及构造所需的胀缝除外),形成一条完整而平坦的行车平面,从而改善了汽车行驶的平顺性,同时又增强了路面板的整体强度。
二、特点和优点连续配筋混凝土路面并不是没有裂缝,而是由于纵向连续钢筋的约束,这些裂缝保持紧密接触,裂缝宽度微小,不会破坏路面的整体连续性。
总结来说是一种“带缝工作”模式。
(1)消除了横向接缝,整体性和平整度好,行车平顺舒适。
(2)CRCP耐久性好,使用寿命长。
如果设计、施工得当,养护费用很少,虽然初期投资较高,但全寿命效益是经济合理的。
(3)在路面内增设了纵向和横向钢筋,控制了裂缝宽度,使得裂缝紧密闭合,减少了裂缝剥落,提高了裂缝处的传荷能力。
三、设计要点主要包括路面结构组合设计、CRCP板厚度设计、CRCP板配筋设计、CRCP 接缝与端部设计等。
(1)路面结构组合设计和CRCP板厚度设计,可按普通混凝土路面厚度设计的各项设计参数及规定进行。
其基(垫)层取厚度和面板厚度均与普通混凝土路面的相同。
(2)CRCP板配筋设计指标包括以下3个内容:①横向裂缝平均间距≤1.8m;②缝隙宽度≤0.5mm;③钢筋拉应力≤屈服强度。
配筋设计时通过调整配筋率来同时满足上述三个指标即完成配筋设计。
(3)端部设计:根据CRCP板端部位移分析结果,CRCP端部一般变形量在2~4cm,故与其他类型路面或构造物相连接的端部,应设置锚固结构。
常用的端部锚固结构有以下三种,分别有其对应的使用条件。
钢筋混凝土地梁:适用于土质情况较好的路段,一般设置3~5根矩形地梁锚固,嵌入路基中,通过钢筋与路面联系在一起,依靠被动土压力来约束纵向位移。
市政道路工程连续配筋复合式沥青路面设计研究发表时间:2016-12-08T10:59:40.480Z 来源:《基层建设》2015年第35期作者:王兰棋[导读] 摘要: 市政道路工程是我国的基础设施之一,其建设对我国社会经济的发展具有极大的推动作用。
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司佛山分公司广东佛山 528000 摘要: 市政道路工程是我国的基础设施之一,其建设对我国社会经济的发展具有极大的推动作用。
本文重点是对市政道路工程中的连续配筋复合式沥青路面设计进行研究,该种路面具有承载能力强、使用寿命长等优点,逐渐在市政道路工程中得到应用。
本文结合工程实例,对该种路面的板厚设计、配筋设计、沥青面层设计及端部设计进行了详细的介绍,以望能为类似设计提供参考。
关键词: 市政道路;沥青路面;设计 0 引言随着我国社会经济快速发展,我国的交通业也取得了巨大的发展,市政道路作为我国交通基础设施,其工程的建设也日益增加。
在市政道路工程中,连续配筋复合式沥青路面以其承载力高、整体性好、耐久性强及“零维护”的优点逐渐在路面施工中得到应用。
然而,在沥青路面设计中,仍存在着不少问题,影响到了路面的使用性能及寿命,对此,笔者介绍了沥青路面的设计。
1 概述连续配筋路面(CRCP)是在普通混凝土路面(JCP)基础上,纵横向设置了连续的钢筋,可考虑不设接缝一种路面结构。
相对于JCP,其具有承载力高、整体性好、耐久性强及“零维护”的特点。
连续配筋复合式沥青路面,它发挥了CRCP的承载力、耐久性及AC的舒适性,是一种典型的重载、长寿命路面结构。
该种结构在国外尤其美国已有多年的使用经验,近些年来,在国内的路面改造工程中已开始尝试应用。
某市政道路工程路面破损严重,多处路段呈现大范围的龟裂、坑槽,在对现状道路检测的基础上,经方案比较,提出采用“CRCP+AC”路面结构加铺改造方案。
关于CRCP设计方法,国外主要有美国的AASHTO设计指南,国内主要依据为《公路水泥路面设计规范》(JTGD40-2011)。
CRC+AC连续配筋混凝土复合式沥青路面配筋优化设计
作者:于洋王志祥
来源:《建筑工程技术与设计》2014年第28期
【摘要】针对CRC+AC连续配筋混凝土复合式沥青路面的结构特点,结合实际工程,介绍了CRC+AC复合式路面配筋设计方案,分析了不同配筋率、不同钢筋直径情况下裂缝宽度、裂缝间距和钢筋应力的变化规律,得到了合理的设计方案,为CRC+AC复合式路面的设计提供了理论基础和实践经验。
【关键词】道路工程;复合式路面;连续配筋混凝土;配筋率
引言
连续配筋复合式沥青路面(CRC+AC)是将连续配筋混凝土(Continuously Reinforced Concrete)的高强度、整体性与沥青混凝土(Asphalt Concrete)的行车舒适性相结合的一种新型复合式路面结构。
该路面结构综合了刚性路面和柔性路面的特点,柔中有刚,刚柔相济,承载能力高、整体性能好、使用寿命长、维修费用低,是长寿命路面发展方向之一【1】。
连续配筋混凝土路面面板设计主要涉及两个问题:一是板厚设计,二是配筋设计。
由于板厚设计中不计钢筋对路面承载能力的增强作用,配置钢筋主要用于消除接缝,所以板厚设计比较常规,一般按普通混凝土路面设计。
但配筋设计直接关系到路用性能(裂缝宽度、裂缝间距等)、工程造价等问题,目前的设计方法和规范【2】对CRC+AC路面的介绍较少,尤其是配筋设计,只提到连续配筋混凝土面层纵向配筋要满足三个要求(裂缝平均间距不大于0.5mm;横向裂缝的平均间距不大于1.8m;钢筋所承受的拉应力不超过其屈服强度)。
由此可见,对CRC+AC路面配筋率的进一步研究显得尤为重要。
笔者针对CRC+AC路面的结构特点和现有研究的不足,结合苏州某道路工程,通过分析计算确定了合理的配筋设计方案。
1 工程简介
本工程位于苏州市,是一条城市主干路,设计速度40km/h,标准断面如下:
本工程下穿苏嘉杭高速,下穿段机动车道采用CRC+AC路面。
2 设计方案
本工程交通量大、重型交通较多,尤其是下穿高速公路段,车辆加减速比较频繁、对路面的抗冲击、抗剪切要求较高。
针对实际条件,结合苏州地区路面结构的成功经验,下穿段机动车道路面采用CRC+AC路面结构形式。
根据相关研究【3】及规范【2】,通过分析计算,拟定路面结构形式为:6cmAC-13C+橡胶沥青应力吸收层(AR-SAMI)+24cmCRC面板+SBS改性乳化沥青下封层+20cm水泥稳定碎石+20cm水泥稳定碎石。
3 配筋设计
3.1 纵向配筋设计
根据《公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011》,连续配筋混凝土面层纵向配筋率确定方法以横向裂缝平均间距、平均宽度及钢筋屈服强度为控制标准。
横向裂缝平均间距按规范公式(D.1-1~D.1-9)确定,横向裂缝缝隙平均宽度按规范公式(D.2-1~D.2-5)确定,纵向钢筋应力按规范公式(D.3-1)确定。
设计参数选取:
(1)设计年限内累计轴载作用次数Ne=1000万次(重载交通);
(2)水泥混凝土弯拉强度标准值为5.0Mpa,抗压强度?c=42Mpa,抗拉强度?
t=3.22Mpa,混凝土线膨胀系数αc=10×106/℃,混凝土弹性模量Ec=31000Mpa,混凝土泊松比νc=0.15,混凝土重度γc= 0.024MN/m3(笔者通过计算,并查找有关资料发现《公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011》中γc(KN/m3)的单位错误,应为MN/m3),拟定混凝土板厚hc=24cm,混凝土面层与基层摩阻系数μ=8.9,混凝土面层地面与底面层间的最大负温度梯度Tg=-29.3℃/m,混凝土单位用水量ω0=1800 N/m3;
(3)钢筋采用HRB400螺纹钢筋,屈服强度?XY=400MPa,线膨胀系数αs=9×10-6/℃,埋置深度ζ=0.1m,埋置深度处混凝土温度与硬化时温度的最大温差ΔTξ=20℃;
(4)年平均空气相对湿度80%,采用盖麻布养生,养生条件系数a1=1。
初拟配筋率ρ=0.75%,纵向钢筋直径ds=0.016m,经迭代计算得:
分别取配筋率ρ为0.60%、0.65%、0.70%、0.75%、0.80%、0.85%,纵向钢筋直径ds为12mm、14mm、16mm、18mm、20mm,通过计算得到下表数据:
由上表可见,配筋率相同的情况下,钢筋直径的变化对裂缝平均间距、裂缝平均宽度的影响较大,但对钢筋拉应力的影响很小;钢筋直径相同的情况下,配筋率的变化对裂缝平均间距、裂缝平均宽度的影响较小,但对钢筋应力的影响较大。
综合考虑,配筋率选择0.85%,钢筋直径选择16mm。
纵向钢筋间距:
每延米纵向钢筋根数:
3.2 横向配筋设计
连续配筋混凝土面层的横向配筋原则与钢筋混凝土面层的配筋相同,也可按纵向钢筋用量的1/5~1/8选用【1】。
本工程横向配筋按钢筋混凝土面层的配筋设计。
根据《公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2011》钢筋混凝土面层的配筋量按式(6.2.1)确定:
其中无拉杆的纵缝或自由边之间的距离Ls=7.8m,计算得每延米横向钢筋根数3.1根,横向钢筋间距30.17cm,取30cm。
3.3 钢筋布置
(1)纵向钢筋距面层顶面10cm,横向钢筋位于纵向钢筋之下;
(2)纵向钢筋间距9cm,横向钢筋间距30cm;
(3)横向钢筋斜向设置,与纵向钢筋夹角60°;
(4)纵向接缝内拉杆由加长的横向钢筋代替;
(5)纵向钢筋焊接长度不小于10倍(单面焊)或5倍(双面焊)钢筋直径,焊接位置错开,各焊接端连线与纵向钢筋夹角应小于60°,横向钢筋与纵向钢筋绑扎连接,钢筋绑扎搭接长度为35d。
配筋图图如下:
4 结语
依托实际工程,通过对CRC+AC连续配筋混凝土复合式沥青路面配筋设计的分析,研究了不同配筋率、不同钢筋直径情况下的裂缝宽度、裂缝间距和疲劳应力的变化规律,得到了合理的设计方案,完善了现有研究的不足,为CRC+AC路面的设计提供了理论基础和实践经验。
参考文献
[1] 刘朝晖.连续配筋混凝土复合式沥青路面[M],北京:人民交通出版社,2007.
[2] JTG D40-2011,公路水泥混凝土路面设计规范[S],北京:人民交通出版社,2011.
[3] 杨鸿,孙中阁.连续配筋混凝土路面设计应用[J],城市道桥与防洪,2004.9.
[4] 苏华兴,张志强.连续配筋混凝土路面的发展概况及应用前景[J],公路与汽运,2003.10.
[5] 陈锋锋,黄晓明.连续配筋混凝土路面设计和施工方法的研究[J],华中科技大学学报,2005.3.
[6] 查旭东,张起森.高速公路连续配筋混凝土路面施工技术研究[J],中外公路, 2003.2.。