混凝土路面施工技术应用范文

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1预应力混凝土路面施工所需材料

预应力混凝土路面对质量的严要求，就需要有高质量的混凝土：高强度、低收缩和低徐变，以避免因收缩和徐变造成预应力损失。据国外数据统计，28d是预应力混凝土路面的临界线，超过28d后，路面的抗压强度达到最高，为56MPa，且变拉模也最大，为5MPa。

2预应力混凝土路面施工设计

2.1预应力路面设计的基础

2.1.1预应力路面设计基本准则一般在工程中，路面所施加的预应力大小主要是交通荷载、温度、湿度所引起的翘曲约束、板收缩时板底摩擦约束。式中：fp—由预应力引起的混凝土中的压应力；Ft—混凝土的容许弯曲应力(混凝土抗折模量／安全系数)；f△T—由温度差引起的应力；fF—由路基摩阻引起的应力；fL—由荷载引起的弯曲应力。

2.1.2重复荷载与混凝土的疲劳特性上述设计基本准则是基于一种较为理想的状态设定的，但实际中存在车轮荷载的重复作用。在这种重复作用下，尽管荷载应力小于混凝土极限抗弯拉强度，但路面板仍会因疲劳而受破坏。因此在设计时，还须加入混凝土的疲劳特性这一因素。在传统路面板中，混凝土的疲劳特性是用应力比SR来衡量，即为承受多次重复荷载最后达到破坏的应力ft与一次达到破坏的应力fcm的比值。而预应力混凝土路面的应力比是净工作张拉力与净开裂应力的比值。

2.2预应力路面设计

2.2.1预应力路面的结构构造和组合设计与传统路面的差异在于预应力混凝土路面因路面板较长，为防止过度预应力损失和板底的不利约束，就要对基层顶面加铺滑动层减少摩擦系数。（1）临界荷位。目前认为产生最大综合损坏的临界荷位应在路板的纵缝边缘中部。（2）常用的设计程序。因预应力路面的板厚和板端预应力值是未知数，需要一个定量才能求得，以下是常用的设计程序：①收集当地的交通资料。在设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne、基层顶面的综合回弹模量Es、地基反应模置K及基层顶面的摩擦系数μ、混凝土设计强度fcm和混凝土面板最大温度梯度计算值Tg时，可依据传统混凝土路面设计参数的确定方法。②根据当地的环境条件，选择适合的预应力路面板长。一般预应力路面采用矩形，板长范围在90~210m之间。一般的公路预应力面板厚度可略大于相应普通混凝土路面的0.65倍；机场则低一些，约为0.6倍。但就我国而言，因运输繁忙且超载现象普遍存在，建议预应力路面的板厚应为普通混凝土路面板厚的0.7~0.75倍。但目前，各国横向预应力计算的方法不统一，较常用的是当板宽不超过7m时，可不设横向预应力；为了安全，也要求横向上配置一定数量防止开裂、支撑纵向预应力钢索的构造钢筋。横向配置的构造钢筋一般按照我国刚性路面设计规范中的连续配筋混凝土路面的标准，采用螺纹钢筋，其最小配筋率为纵向配筋率β的1/8；且布置上须符合横向钢筋间距不大于80cm，以及横向钢筋应在纵向钢筋之下。

2.2.2预应力路面的接缝设计预应力混凝土路面的接缝设计须遵循七个原则：一是必须能容许板端发生位移，且位移时不被压坏；二是不会应交通荷载产生过大的挠度应力；三是使用的材料要耐磨、抗疲劳和防腐；四是应密封防水以及防止杂物进入；五是应方便进行损坏修补；六是施工程序应与预应力的张拉法相协调；七是建造费应尽量低。在实际处理接缝时，一般在板端接缝下设置钢筋混凝土枕梁，使得接缝处形成较强的地基与路面的连续性。预应力路面的接缝处设计要求是相当高的，其具体形式可参照桥梁中的伸缩缝处理。

2.2.3预应力路面板端部的锚固区设计在工程中，要求板端部的锚固区一方面要保证在张拉钢筋时，混凝土不发生开裂及过大的变形，另一方面也要求锚具下所配置的间接钢筋能满足局部受压承载力。不同钢筋，具有不同的张拉控制应力允许值，具体如表2所示，在设计锚固区时参考使用。

3预应力路面的路基约束

混凝土板面与基层之间必然存在摩阻约束。这一约束阻止面板随着温度和湿度的变化而移动。在设计预应力路面时，应尽量减少这一摩擦阻力。因磨擦阻力是造成预应力损失的最主要因素，也是板长的关键决定因素。目前，国外在减少摩擦阻力方面已经采取不少措施，但摩擦系数仍然是难以确定。即使采用增加滑动层，也发现摩擦系数在1.25~2.0之间。在实际工程施工中，为减少摩擦，会在路面板与基层之间加一层防水纸、砂和油毛毡或砂和聚乙烯薄膜，或者沥青材料作为滑动层。尽管有许多的尝试，但效果仍不尽理想，这是未来预应力混凝土路面施工技术应用须进一步研究解决的重要问题。

4工程案例

基于上述分析，本文选取福建省永武高速公路工A4合同段为例子，进行实际分析。

4.1工程简介福建省永安至武平高速公路（简称永武高速）龙岩A4段155.43km。沿线设姑田、连城、朋口、北村枢纽、才溪、上杭、武平、岩前互通立交8处，闽粤主线收费站1处，服务区4对。A4段地质条件复杂，施工难度大，10多项重难点工程遍布全线，地处75°以上山坡上的6座隧道，占永武路全线隧道长的三分之一。2014年7月，福建省交通运输厅组织对永武高速公路龙岩段竣工验收，工程建设项目综合等级为优良，并颁发了竣工验收鉴定证书。

4.2预应力路面设计应用A4路段采用的是预应力混凝土路面设计。为简便说明，本文选取的板长为其中一段，板长L为100m。其他参数包括：3单荷载P为100kN，弯拉强度fcm为0.5MPa，弯拉弹性模量Ec为3×104MPa，轮胎压力p为0.7MPa，路面板厚h为20cm，地基反应模量K为2.21MPa，摩擦系数μ为0.8（本次采用砂层为滑动层）。根据本文第二部分设计原理，可计算出：当强度安全系数为1.2时，容许弯拉应力ft=4.2MPa，温度应力fΔT=3.2MPa，路基摩擦阻力引起的应力fF=0.96MPa，荷载应力fL=1.89MPa。综合可得最小预应力fp=1.85MPa。本次采用后张法预应力，其张拉控制应力。

作者：林卓贤 单位：福建西景市政园林建设有限公司