探讨超薄水泥混凝土路面研究与应用[筑路施工机械化].pdf

RM CM 本刊 特稿 S p e c ia l S to ry 超薄水泥 混凝土路面研究与应用 Re s e a r c h a n d Ap p l i c a t i o n o f l J l 瓤 翟 一 1 1 3 i W h i t e t o p pi l a g a V e l 1 1 e 1 1 1 李炜 马螽长安大学 公路学院 陕西 西安 7 1 0 0 6 4 0引言 在 旧沥 青路 面 养 护过 程 中 通 常 采 用 沥青 混合 料 和水 泥 混凝 土 两 类 材 料进 行罩 面 处理 以恢复 或 提 高 路面 使 用性 能 沥青 混 合料 罩面 层 具 有 表 面 平 整 无 接 缝 噪 音 低 行 车舒 适 振 动小 养 护 维修 简 便等 优 点 但 也存 在 温度 敏 感性 强 水 损害 严 重 抗 剪 能力 弱 建 设 成本 高 对 旧路 承 载 能力 要 求高 等 不 足 另 外 在 行 车 荷 载 作 用 下 原 有路 面 的部 分病 害 极 易 反射 到沥 青罩 面 层 造 成使 用 寿命 较 短 等 问题 水 泥 混凝 土 罩面 层具 有 使 用 寿 命 长 受 水 损 害 程 度 相 对 较 低 抗 剪 切 能力 强 对 旧路承 载 能 力 要 求低 旧路原 有病 害 反射 率低 等优 点 但 也有 接缝 多 噪音 相 对 较 大 振 动 大 开 放 交 通 较 迟 维 修 困 难 等 缺 点 通 常 的 水 泥 混 凝 土罩 面 面层 厚 度 均较 大 1 0 4 5 c m 且 存 在 使 用 材 料 较 多 接 缝 间距 较宽 后期 维修 难度 大 等不 足 水 泥 混凝 土罩 面 层 一旦 遭 到破 坏 修复 将 非 常 困难 道 路 工作 者 在 解 决上 述 问题 的过 程 中 结 合 既 能节 约资 源 又 能 满足 使 用 要求 的 原 则 研 究 出 了一种 新 型 快速 有 效 的 旧沥 青路 面修 复 技 术 超 薄 水 泥 混 凝 土 路 面 面 层 黏结 在 已有 旧路 面上 所 形成 的 路 面结 构 1 厂 r W路面 的产生 为解 决 日益严 峻 的资 源紧缺 问题 提 出 了新 的思 路 为 占大多 数 的低 交通 量 较 轻载 重 的道 路 路面 维 修 提供 了一 种 有效 的技术 措施 1超薄水泥混凝土路面 2 国外对I r r W的研究与应用 超 薄 水 泥 混 凝 土 Ul t r a T h i n Wh i t e t o p p i n g 简 g UT W 路面 是指 厚 度 为5 0 1 0 0 I T I1 T I 接 缝 间距较 J 通 常为0 6 1 8 m 的水泥 混凝 土 作 为2 0 世 g 9 0 年 代 初 期诞 生 的 一 种 新型 路面 结构 I f T w在 国外 的 相 关 研 究与 应 用 已经 十 分广 泛 美 国 先后 有3 0 多个 州 铺筑 了试验 路 RM CM 本 刊 特 稿S p e c ia 1 S to ry 共 同 研 究UT W 路 面 各 州 和 地 方 道 路机 构推 广 使用I 爪 V 路 面 2 0 0 0 年 在 美 国的3 2 个州 共修筑 了2 3 4 个 UT W工 程 总面 积 约6 3 l 0 s 其 中最 大 的 实体 工程 为在 田纳 西州 S a v a n n a h Ha r d in机场 的停 机 坪 出 租车 道和 跑道 上修 筑 了约6 1 0 0 0 l1 1 2 厚 度 为 1 0 c m的uT w 路 面 截止 到 2 0 0 0 年年 底 美 国 已修 筑 I I T w路 面 约2 2 X l O 6 m2 中国 对I 路 面 已经进 行 了近 1 0 年 的探 索与 研究 对I J T W路 面荷 载应 力 结构 设计 方 法 I 厂 r w混凝 土 性 能等进 行 了系统 研 究 取得 了 较 成 熟 的成 果 并 结 合 国 内的施 工 特 点 修 筑 了I 厂 r w路面 试验 段 在 一 些地 区 的 旧路养 护 中也 进 行 了 实 际应 用 为I J 1 v 路 面在 中国 的推 广 应 用提 供 了详尽 的理 论依据 3 1 国内研究现状 相 比国外 I 7T W 路面 在 国 内的 研 究起 步 较 晚 长安 大学 率 先在 国 内开 展 了关 于 UTW路 面 的 研 究 在理 论 计 算与 分析 室 内试 验和 试 验 路研 究 的基 础 上 参 照 公路 水泥 混凝 土 路面 设 计规 范 的有 关规定 借 鉴 国内 外路 面 设计 方法 提 出 了 UTW 路 面 设 计 理 论 与 方 法 并 在 陕 西省 铜川 和 浙江 省 新 昌县修 筑 了 I 爪 v 试验 路 对其 路用 性 能进行 了 长 期观 测 进 一步 完善 了1 爪 v 路 面 设计理 论 长 安 大 学 的具 体 研 究 内容 主 要 包 括 以下 几 个 方 面 首 先 根 据 UT W 路 面 的 特 点 利 用 有 限 元 法 计 算 分析 了路 面 结构 荷 载应 力 和 温 度应 力 提 出路 面板 厚 度 板 平面 尺 寸 板接 缝 间距 面 板 的弯拉 弹 性 模 量 与 综 合 地 基 弹 性 模 量 比 Ee E 层 间接 触状 况对 荷 载应 力 和 温 度应 力 影 响 综合 荷 载应 力 分析 结 果 计 算并 绘制 了在完 全连 续 接 触状 况 下板 底 弯拉 应 力计 算诺谟 图 和 层 间 滑动 接 触 时荷载 应 力 影 响 系 数 诺 谟 图 推荐 了层 间完 全连 续 接 触 状 况 下平 面尺 寸修 正 系数Kn 对 温 度应 力计 算 分析 表 明 1 厂 r v 路 面 板 在 使 用过 程 中 的温度 翘 曲应 力 远 小 于荷 载 应力 在 设计 中 可暂 不 考 虑 其 次 在 上 述计 算 的基 础 上 提 出以路 面板 的疲 劳 断裂作 为1 厂 r w 路面 的主 要破 坏模 式 以控 制 行车 荷载 反 复作 用在 板 内所 产 生 的荷 载 疲劳 应 力 不大于 混凝 土 弯拉 强度 作 为路 面板 厚 度 设计 的标 隹 设计 方 法选 用板 纵 缝边 缘 中部 作 为 临界 荷 位 利 用推 荐诺 谟 图计 算 标准 轴 载 作 用下 的最 大荷 载 应力 设计 使 用 年限为1 0 1 5 年 最 后 利用计 算与 试 验结 果 确 定 了相 关设 计参 数 提 出了I 丌w路面板厚 度计算 方 由于I 兀 v 路面 具 有 改善路 面 使 用 性 能 提 高承 载 能力 的 良好 特 点 和 广 阔 的应 用前 景 近 年来 国 内其 他 一 些 科 研 单 位 也 相 继 对uT w 路 面开 展 了相 关研 究 其 中具 有 代表 性 的是 同济 大 学采 用 三 维有 限 元计 算 和 足 尺 试 验 对UT w 路 面 进 行 了 结 构性 能试 验 和 评 价 4 同济 大学 的研 究 成果 包括 采 用 三维 有 限元 方法计 算 了I J T w路 面结 构 的荷 载应 力 通 过 计 算确 定 了UT w 路 面 的 设计 荷位 为 纵缝 边 缘 中部 并 且 进 一 步 对UT W 路 面 结 构 的 脱 空 进 行 了计 算 分析 探 讨 了板 底 未脱 空 时 板 受力 特性 及 板 分别 出 现不 同程 度 的纵 缝边 缘 脱 空 横缝 边 缘脱 空和 板 角 脱 空情 况 下 的混 凝 土板 受力 特 性 在理 论 分析 的基础 上修 建 了足 尺 试 验路 通过 分 析试 验 路 弯沉 变 化 及 动态 模 量 对 路面 整体 承 载 能 力 进行 了分析 和 评价 通过 裂 缝观 察 及 结构 性 能评 价 对 方案进 行 了比 较 分析 借 鉴水 泥 混凝 土路 面 设计 规范 在 考 虑疲 劳 及可 靠度 的基础 上 提 出 了考 虑 温度和 荷 载 综合 影 向的I 7 1 w 路面 结构 设计 计 算公 式和 结 构 设 计 方 法 3 2 国内应用情况 2 0 0 1 年 长 安 大 学 与 陕西 省铜 川 公 路 管理 局联 合 率 先在 中 国成 功地 修 筑 了首I 广 r W 路面 试验 路 图 1 从 目前 使 用状 况 看 性 能 良 好 试 验 路 位 于 国 道2 1 0 线 陕 西 省 铜 川 市境 内K1 6 7 5 1 8 K1 6 7 8 1 8 处 3 0 0 r n 为 一般 二 级 公 路 改建 于 1 9 9 o 1 o 月 旧路面 结构 为2 c r n 沥 青封 面 5c l n 沥青 渣油 碎 石 4 2 c ml 0 石 灰 土基 层 1 9 9 2 年 对局 部 段 落进 行 了2 c m沥青 罩面 中 修 对 旧路 调查 得 出交通 等 级 为 中 等 交 通 日平 均 混 合 交 通 量 为5 2 7 辆 平 整 度 和 承 载 能 力 状 况 良 好 P CI 值 为4 5 4 9 路 面 破 损 评 价 为次级 急需维修 为 了 分 析 对 比 不 同 因 素 对 I 厂 r w 路面使 用性 能的影 响 路面板 T 面尺 寸 分别 选取 n 9 mX0 9 1 T I 1 1 mX1 1 m和 1 5 m X1 5m三种 路面 图 1 铜川 旧沥 青 路面 I 兀 式验 路 图2 I E l 沥 青路 面处 理 1 1 印 w ww r o a d m c h i n a O F C l 。