（道路与铁道工程专业论文）双绞合钢丝网加筋新老路面结合部应用技术研究.pdf

a p p l i c a t i o nt e c h n o l o g ys t u d yo fj o i n ts e c t i o n b e t w e e nn e wa n de x i s t i n gp a v e m e n tr e i n f o r c e d w i t hd o u b l et w i s t e ds t e e lw i r em e s h b y x i eg e n g b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g l n d i s c i p l i n eo fh i g h w a ya n dr a i l w a ye n g i n e e r i n g l n c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rz h a x u - d o n g m a y , 2 0 1 1 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 汤弘 日期：2 el7 年6 月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“ ) 作者签名：砀两k 导师签 日期： 秒f 年月7 日 b - 酚、跏 i 晕6 黾| 已 摘要 针对老路拓宽改扩建工程中新老路面结合部沥青路面易出现反射开裂、差异 沉降及车辙变形等问题，依托浙江省衢州市开化城关( 独山) 至江西省( 白沙关) 省际公路k 6 + 0 0 0 k 6 + 6 0 0 段全长6 0 0 m 的老路拓宽工程试验路段，通过大量的室 内外试验分析及工程验证，对双绞合钢丝网加筋新老路面结合部的应用技术进行 深入研究。 1 ) 通过双绞合钢丝网、自粘式玻纤格栅、钢塑复合土工格栅以及聚酯长丝土 工布等原材料的物理力学性能试验，结果表明原材料均符合相关规范要求，且双 绞合钢丝网的物理力学性能优于其他加筋材料，据此提出了其工程特性与物理力 学性能参数。 2 ) 通过不同加筋方案的大马歇尔层问结合组合试件的剪切和拉拔试验，结果 表明，双绞合钢丝网与未加筋的层间结合性能相当，按层间结合性能的强弱依次 排列为未加筋 双绞合钢丝网 自粘式玻纤格栅 钢塑复合土工格栅 聚 酯长丝土工布。 3 ) 通过车辙、低温弯曲及冻融劈裂试验评价了各加筋沥青混合料的路用性 能。结果表明，与未加筋相比，各加筋沥青混合料在抗车辙及低温抗裂性能方面 均有显著改善，只有在抗水损害方面有所减弱，双绞合钢丝网总体上具有优良的 路用性能，自粘式玻纤格栅次之，钢塑复合土工格栅一般，聚酯长丝土工布较差， 由此确定了双绞合钢丝网最佳铺设位置。 4 ) 通过确定试验路设计方案，铺筑了试验路，并总结了双绞合钢丝网的施工 工艺。为了检验各加筋沥青路面使用效果，对试验路进行了检测。检测结果表明， 与未加筋相比，除平整度稍有减弱以外，其他均优于普通的沥青路面。总体上， 双绞合钢丝网综合使用性能最佳，自粘式玻纤格栅次之，钢塑复合土工格栅一般， 聚酯长丝土工布较差。 总之，本研究提出的双绞合钢丝网的物理力学性能参数、最佳铺设位置以及 施工工艺等，为双绞合钢丝网加筋新老路面结合部的迸一步推广应用提供了合理 的科学依据并积累了成功经验。 关键词：双绞合钢丝网；加筋；新老路面结合部；物理力学性能；层问结合；路 用性能；施工工艺 一一 a bs t r a c t a c c o r d i n gt ot h ep r o b l e mo fr e f l e c t i o nc r a c k s ，d i f f e r e n t i a ls e t t l e m e n ta n dr u t t i n g f o ra s p h a l tp a v e m e n ti nr e c o n s t r u c t i o na n de x t e n s i o np r o j e c t s ，a n dc o m b i n e dw i t ht h e 6 0 0 mt r i a lr o a do fk 6 + 0 0 0 k 6 + 6 0 0o fl i n k i n gp r o v i n c e sf r o mc h e n g g u a n ( d u s h a n ) o fk a i h u ac o u n t yi n z h e ji a n gp r o v i n c et ob a i s h a g u a no fj i a n g x ip r o v i n c e ，t h e a p p l y i n gt e c h n o l o g i e so ft h ejo i n ts e c t i o nb e t w e e nn e wa n de x i s t i n ga s p h a l tp a v e m e n t r e i n f o r c e db yd o u b l et w i s t e ds t e e lw i r em e s h ( d t s w m ) w e r em a d ea d e e pr e s e a r c h e s w i t hag r e a tq u a n t i t yo fi n d o o ra n do u t d o o re x p e r i m e n t a l a n a l y s e sa n de n g i n e e r i n g v e r i f l c a t i o n 1 ) t h ep h y s i c a l - m e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e so fr a wm a t e r i a l si n c l u d i n gd t s w m ， s e l f - a d h e r e dg l a s sf i b e rg r i l l ，s t e e l p l a s t i cc o m p o s i t eg e o g r i da n dp o l y e s t e r f i l a m e n t g e o t e x t i l ew e r et e s t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h er a wm a t e r i a l sw e r ea c c o r dw i t h t h er e l e v a n ts p e c i f i c a t i o n s ，a n dd t sw mw e r eb o t hm e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n d p h y s i c a lp r o p e r t i e sb e t t e rt h a no t h e rr e i n f o r c e m e n tm a t e r i a l s s ot h ee n g i n e e r i n g c h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ep a r a m e t e r so fp h y s i c a l - m e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e so fd t s w m w e r ep u tf o r w a r d 2 ) t h ec o m b i n e ds p e c i m e n so fi n t e r l a y e rb o n d i n gf o rb i gm a r s h a l lw i t hd i f f e r e n t r e i n f o r c e dp l a n sw e r ep r e p a r e da n dt e s t e db ys h e a ra n dd i r e c te x t e n dt e s t s t h er e s u l t s s h o wt h a tt h ep e r f o r m a n c e so fi n t e r l a y e rb o n d i n gf o rd t s w ma r et h es a m ea st h e u n r e i n f o r c e da s p h a l tm i x t u r e ，a n dt h ep e r f o r m a n c e so f i n t e r l a y e rb o n d i n gf r o mb i gt o s m a l li nt u r n ：u n r e i n f o r c e da s p h a l tm i x t u r e d t s w m s e l f - a d h e r eg l a s sf i b e rg r i l l s t e e l p l a s t i cc o m p o s i t eg e o g r i d p o l y e s t e r f i l a m e n tg e o t e x t i l e 3 ) t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c e so f e a c hr e i n f o r c e d a s p h a l t m i x t u r ew e r e e v a l u a t e dw i t hr u t t i n gt e s t ，b e n d i n gt e s ta tl o wt e m p e r a t u r ea n df r e e z e t h a ws p l i tt e s t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h er e i n f o r c e da s p h a l tm i x t u r e sa r er e m a r k a b l yi m p r o v e di nt h e p e r f o r m a n c e so fa n t i - r u t t i n ga n da n t i c r a c ka tl o wt e m p e r a t u r eb yc o m p a r i n gw i t ht h a t o ft h eu n r e i n f o r c e da s p h a l tm i x t u r e ，a tt h es a m et i m e ，o n l yt h er e i n f o r c e da s p h a l t m i x t u r e sh a v eal i t t l ew e a k e ni na n t i - w a t e r - h a r m o v e r a l lt h er e i n f o r c e d a s p h a l t m i x t u r e sh a v ee x c e l l e n t p a v e m e n tp e r f o r m a n c e s ，t h ed t s w mf i r s t p l a c e ，t h e s e l f - a d h e r e dg l a s sf i b e rg r i l ls e c o n d ，t h es t e e l p l a s t i cc o m p o s i t eg e o g r i dt h i r d ，a n dt h e p o l y e s t e r - f i l a m e n tg e o t e x t i l el a s t s ot h eb e s tp a v i n gl o c a t i o no fd t s w mi s d e t e r m i n e d i i 4 ) t h r o u g hd e t e r m i n i n gt h ed e s i g np l a n so ft h et r i a lr o a d ，t h ef i e l dc o n s t r u c t i o n w e r ec a r r i e do u t ，s ot h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yo fd t s w mw e r es u m m a r i z e d i n o r d e rt ot e s tt h ea p p l i c a t i o ne f f e c t sf o re a c hr e i n f o r c e m e n to fa s p h a l tp a v e m e n t s ，t h e t r i a lr o a dw e r et e s t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h er e i n f o r c e da s p h a l tp a v e m e n t sh a v e b e t t e rp a v e m e n tp e r f o r m a n c e st h a nt h a to ft h eu n r e i n f o r c e da s p h a l tp a v e m e n t ，b u tt h e p a v e m e n ts m o o t h n e s sh a sw e a k e n e ds l i g h t l y o v e r a l l ，t h er e i n f o r c e da s p h a l tm i x t u r e s h a v ee x c e l l e n tp a v e m e n tp e r f o r m a n c e s ，t h ed t s w mf i r s tp l a c e ，t h es e l f - a d h e r e dg l a s s f i b e rg r i l ls e c o n d ，t h es t e e l - p l a s t i cc o m p o s i t eg e o g r i dt h i r d ，a n dt h ep o l y e s t e r - f i l a m e n t g e o t e x t i l el a s t i n b r i e f , t h i ss t u d yp u t s f o r w a r dt h e p a r a m e t e r s o fp h y s i c a l - m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e s ，t h eb e s tp a v i n gl o c a t i o na n dt h ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yf o rt h e d t s w mt op r o v i d et h es c i e n t i f i cb a s i sa n dt h es u c c e s s f u le x p e r i e n c e sf o rl a r g e - a r e a a p p l i c a t i o na n dd i s s e m i n a t i o nf o rt h ed t s w mr e i n f o r c e m e n ti n t h ej o i n ts e c t i o n b e t w e e nn e wa n de x is t i n ga s p h a l tp a v e m e n t k e yw o r d s ：d o u b l et w i s t e d s t e e lw i r em e s h ；r e i n f o r c e m e n t ；j o i n ts e c t i o n b e t w e e nn e wa n de x i s t i n ga s p h a l tp a v e m e n t ；p h y s i c a l - m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c e ；b i n d i n g c o n d i t i o n a m o n gl a y e r s ；p a v e m e n t p e r f o r m a n c e ；c o n s t r u c t i o nt e c h n i q u e s i i l 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论1 1 1 问题的提出1 1 2 国内外研究概况3 1 3 主要研究内容8 第二章原材料性能检验及加筋材料性能试验1 1 2 1 原材料性能检验1 1 2 2 加筋材料性能试验1 3 2 3 双绞合钢丝网的技术特性及性能参数1 8 2 4 小结一2 0 第三章加筋组合试件层问结合试验2 2 3 1 室内试验加筋方案的确定2 2 3 2 层间结合试验原理与方法2 3 3 3 层间结合试验模型与试件制备2 4 3 4 层间结合试件试验及结果分析2 7 3 5 小结3 4 第四章加筋组合试件路用性能试验3 6 4 1 高温稳定性3 6 4 2 低温抗裂性4 1 4 3 水稳定性4 6 4 4 ，j 、结4 8 第五章新老路面结合部加筋施工工艺及效果检测5 0 5 1 试验路方案5 0 5 2 试验路施工5 1 5 3 试验路铺筑过程中存在的问题5 4 5 4 双绞合钢丝网的施工工艺及质量控制5 5 5 5 试验路效果检测5 7 5 6 小结6 2 第六章结论与展望6 4 6 1 主要结论6 4 6 2 研究展望6 6 参考文献6 7 致谢7 2 附录a 攻读学位期间发表论文目录7 3 附录b攻读学位期间参加的科研项目7 4 1 1 问题的提出 第一章绪论 新中国成立初期，我国公路通车里程仅为8 0 7 万公里，有路面里程仅有3 万 公里。改革开放后，我国公路交通步入了快速发展的轨道，不仅通车里程延伸， 而且路面技术等级也得到了很大的提高i lj 。截至2 0 1 0 年底，我国公路通车总里程 达到3 9 8 4 万多公里，比新中国成立初期的8 万多公里增长了将近5 0 倍，其中高 速公路更是发展迅猛，从1 9 8 8 年1 0 月沪嘉高速公路建成通车，到2 0 1 0 年底，高 速公路里程达7 4 万公里，稳居世界第二位，其发展速度在世界上是绝无仅有的。 虽然我国公路的发展成果喜人，但是随着我国经济的高速发展，公路在发展 的同时也出现了两大急需解决的问题，一是高速公路以及干线公路的车流量已经 大大超过了设计时的车流量，导致拥挤增加、车速降低、事故频发，如京珠高速 公路2 0 0 9 年春运期间一度超过设计车流量的两倍，造成行车缓慢，使高速公路变 成了“城市”道路；二是随着运输车辆向大型化、重载化发展和车流量过大，堵 车现象严重、刹车频繁，车辆荷载对路面产生的压、剪应力大于设计值，从而导 致路面还没达到设计年限的三分之一就出现了比较普遍的破坏【lj ，如：沥青路面 的车辙、拥包、裂缝、推移、翻浆等病害，水泥混凝土路面的坑洞、错台、板角 断裂、脱空等病害。这两大问题都需要建设更多的道路或者是在原有路面上进行 改扩建，然而从我国的特殊国情出发“人口众多，土地稀少 ，2 0 0 8 年党中央、 国务院也下达了通知，一定要死守1 8 万亿亩的土地红线，已经不可能也不允许占 用更多的土地来修建新的道路。对原有公路进行改扩建，能有效减少土地的占用、 节约工程投资，符合我国建设集约型社会的要求。因此，从长远来看，对原有公 路进行改扩建是未来道路建设发展的总体趋势。 国内近几年改扩建工程日益增多，而沥青混凝土加铺结构以其强度高、平整 性好、施工速度快、安全经济美观等优点在改扩建工程中得到广泛应用【3 】。但随 着工程的完毕并投入使用，路面出现了因新老路面、路基结合部不均匀沉降而引 起的差异沉降裂缝、新老路面层间滑移而引起的车辙以及大量的反射裂缝。裂缝 的存在不仅使路面结构防水性能降低、路面应力和变形增加、沿裂缝磨耗层产生 破坏，而且也造成了路面结构不连续，整体性降低，使基层所受压力变大，极大 的缩短了路面使用寿命，特别是差异沉降裂缝将导致拓宽部分，沿新老路面结合 部发生滑移、整体深陷、坍塌，导致拓宽的道路整体损坏，甚至旧路基因附加力 偶的存在也相继出现失稳，致使旧路路拱变形、结构层开裂、板底脱空，旧路路 面发生结构性破坏【4 】 【5 1 。而车辙的存在导致雨天路表排水不畅，车辆漂滑、车辆 在超车或变换车道时方向失控，将影响高速行车的安全【5 】。另外，水与车辆相互 作用将形成动水压力与真空吸附力，容易造沥青路面水损害。裂缝和车辙已严重 影响了路面的使用性能和耐久性。 目前针对差异沉降裂缝问题，国内主要集中于对新老路基不协调变形的研究， 认为新老路基的不均匀沉降会引起路面的应力集中并最终导致差异沉降裂缝的产 生，故对拓宽的路基采取了大量的技术措施。实际上，新老路面结合部也是差异 沉降裂缝产生的重要原因之一。而对于新老路面结合部防差异沉降的研究，国内 普遍采用土工合成材料加筋技术。但大量工程实践表明，土工合成材料具有以下 缺点： 1 1 施工固定困难：由于土工合成材料刚度偏小且较为柔软，所以，施工时固 定非常困难，如土工布容易形成气泡空腔，土工格栅包括自粘式玻纤格栅均容易 拱起打折，从而影响层间粘结效果。 2 ) 施工质量控制困难：施工时，土工合成材料容易被施工车辆的轮胎或摊铺 设备的履带粘结卷起、刹车推移或重载碾压而造成拉裂和压断等破坏，导致无法 起到加筋作用。 3 ) 加筋效果有限：土工布因存在气泡及土工格栅因网眼尺寸过小而容易形成 空壳夹层，影响层间粘结，容易造成沥青面层在行车荷载作用下产生推移破坏形 成车辙和开裂。同时，土工合成材料强度有限，一般抗裂效果很难超过3 年。 与此同时，关于反射裂缝和车辙问题的研究，国内道路科研单位采用了许多 新材料和新技术，诸如：在防止反射裂缝问题上增加沥青加铺层厚度、设置应力 吸收夹层、铺筑级配碎石过渡层、设置土工合成材料夹层等；在解决车辙问题上 提高沥青性能、改善集料级配、设置土工合成材料以及改善施工工艺等。并为此 对其进行了大量的研究，也取得了非常多的研究成果，但效果并不十分理想，反 射裂缝、车辙依然广泛存在。 综上所述，新老路面结合部的差异沉降裂缝、反射裂缝以及车辙问题显然已 经成为我国公路改扩建老路拓宽工程中迫切需要研究解决的重大技术课题之一。 为解决上述问题，本课题借鉴国外成功的研究成果及经验一一双绞合钢丝网 加筋技术，该技术在国际上已应用了数十年，通过大量的工程应用及室内研究， 证明其优良的特性能够有效地解决公路中出现的疲劳裂缝、表面车辙、反射裂缝 以及道路拓宽时路面出现的差异沉降裂缝，并且能减薄沥青面层厚度和增加沥青 的耐疲劳性能。但该技术是基于各国的气候、地质情况、交通及筑路材料等特点 得出的，因而具有局限性。同时，对于该技术，在国内还处于起步阶段，研究很 少。所以，有必要借鉴国外的成功经验，结合我国国情，开展应用方便、性能可 靠、价格合理的新型双绞合钢丝网加筋技术的研究。 2 为此，本文结合浙江省衢州市开化城关( 独山) 至江西省( 白沙关) 省际公 路k 6 + 0 0 0 k 6 + 6 0 0 段老路拓宽改建工程试验路的实际情况，针对新老路面结合 部抗反射开裂和抗差异沉降等关键技术问题，通过大量的室内外试验，研究双绞 合钢丝网加筋新老路面结合部的技术指标与参数、设计方案、施工工艺及其加筋 路面的抗开裂、抗水损、抗车辙等性能，对于促进双绞合钢丝网加筋技术的进一 步研究与推广具有重要的现实意义。 1 2 国内外研究概况 公路改扩建工程虽然能大幅节省工程投资、减少土地占用量，但其结合部差 异沉降裂缝和旧路面上加铺层反射裂缝问题十分严重，且随着车辆向大型化和重 载化发展的趋势，沥青面层和水泥混凝土面层出现了较多的早期破坏【6 】。目前为 了解决上述问题，提高改扩建工程的质量，国内已经开展了很多研究，但绝大部 分的研究主要集中在土工合成材料夹层、设置应力吸收夹层、铺筑级配碎石过渡 层、改善级配等，而对钢丝网虽有提及，但很少进行过深入研究。实际在国际上， 特别是欧美开展改扩建工程较早的国家，近十几年来对钢丝网加筋沥青路面研究 较多，且实践证明其优良的特性能够有效的解决改扩建工程中常见的问题。因此， 我国开始关注双绞合钢丝网应用技术的研究。 双绞合钢丝网由双绞合的可调整尺寸的六边形钢丝网孔( s c m 1 0 c m ) 及横向 位置每隔1 6 c m 插入横向加强钢丝组成。其中，网格型号可分为常规型和高强型 两种，常规型的绞合钢丝以及横向加强钢丝的直径分别为2 4 m m 、4 4 m m ，高强 型的绞合钢丝以及横向加强钢丝的直径分别为2 7 r a m 、4 9 r a m ，横向加强钢丝可 分为圆形钢丝和扭结扁平钢丝两种【7 卜【8 】，如图1 1 所示。本文采用常规型网格型 号，横向加强钢丝为圆形钢丝的双绞合钢丝网作为研究对象。 a ) 圆形横向加强钢丝b ) 扭结扁平横向加强钢丝 图1 1双绞合钢丝网 1 2 1 国外研究概况 采用钢丝网加筋路面由来已久，最早的钢丝网加筋技术是用于沥青路面。早 在1 9 5 0 年考虑到热拌沥青混合料抗压能力强而抗拉能力弱的特点，采用钢丝网加 筋能提供足够的抗拉能力，美国的b u s c h i n g 等人提出了数种加筋沥青路面的钢丝 网，其中具有代表性的构造是钢丝的直径为l m m ，网孔尺寸分别为1 0 1 6 x 1 0 1 6 m m 和7 6 2 1 5 2 4 m m 两种。当时为了调查钢丝网用于沥青加铺层抵抗反射裂缝的效 果，很多州( 如明尼苏达、密西根、伊利诺斯、纽约、德克萨斯等) 率先铺筑了 用焊接技术将钢丝网连接起来的试验路。然而，在安装过程中以及使用维修过程 中遇到了几大问题：1 ) 由于焊接钢丝网整体是刚性的，在展开和压紧时，很容易 在钢丝网的连接处产生横向裂缝；2 ) 由于路面铺筑设备在钢丝网上移动，造成钢 丝网的失稳，有可能导致上面层的热拌沥青混合料密度较低；3 ) 钢丝网在裂缝处， 由于水的侵入，很容易锈蚀、颈缩、断裂捧h 引。 从2 0 世纪7 0 年代早期开始，钢丝网由于前面所提到的安装困难，美国逐渐 放弃了钢丝网的加固。然而，8 0 年代开始，随着机械工业的飞速发展，欧洲开发 出了机编六角形金属网路面加筋产品即双绞合钢丝网，该产品外表面镀了一层锌 ( 或者镀高尔凡) 且不用焊接，从而解决了早期金属网的施工困难以及锈蚀的问 题。为了验证新一代钢丝网的性能，1 9 9 4 年意大利在阿格里真市铺筑了4 0 0 m 2 的试验路，该试验路表明双绞合钢丝网解决了焊接钢丝网的施工困难。表1 1 为 早期焊接钢丝网与现代编织双绞合钢丝网的性能对比【7 h 引。 表1 1 早期焊接钢丝网与现代编织钢丝网的性能对比 焊接钢丝网编织钢丝网 产品类型 ( 1 9 5 0 1 9 7 0 ) ( 1 9 8 0 一现在) 连接方式焊接网有镀层的机编金属网 网孔形状矩形六边形 锈蚀性易生锈不生锈 铺设整体性 刚性允许水平移动 铺设方法人工 磙压 网孔蠕变铺设时很松铺设时可拉紧 固定环形钩扣夹具或其它固定方法( 稀浆封层) 1 9 9 2 年c r o w 工作小组在荷兰进行了钢丝与塑料加筋沥青路面效果的一系 列对比。结果表明，无论是钢丝格栅还是钢丝网在抵抗反射裂缝、道路扩宽时所 产生的纵横向裂缝和滑移、车辙以及沥青路面推移均优于塑料格栅和塑料网。此 4 后，使用钢丝网作为路面加筋材料开始重新被重视【1 1 1 。 1 9 9 6 年，在第三届国际材料与结构研究实验联合会会议上，比利时的a v a n e l s t r a e t e 和f r a n c k e n 发表了旧水泥混凝土路面加铺结构的室内试验与数值模 拟，v e y sj 发表了关于钢丝网加筋沥青路面抗裂与车辙的研究，标志着双绞 合钢丝网应用于路面抗裂、抗车辙研究的正式开始。前一篇文章分别进行了应力 吸收层、双绞合钢丝网、编织的与未编织的土工织物、聚丙烯、聚酯和玻璃纤维 格栅的室内试验与数值模拟。结果表明双绞合钢丝网的低温抗裂性能优于其他材 料【1 0 】。后一篇文章通过室内试验与评估1 0 个不同现场双绞合钢丝网加筋沥青路 面的使用性能，得出了双绞合钢丝网的抗反射裂缝性能优于其他加筋材料，且用 稀浆封层固定优于用钢钉固定双绞合钢丝网，同时还提出了双绞合钢丝网在有稀 浆封层的情况下最少应铺筑5 0 r a m 的沥青层以及双绞合钢丝网的回收方法( 】。在 此基础上，意大利的c o n i ，m 和b i a n c o ，p m 等从沥青路面的动力特性出发，结 合有限元( a n s y s ) 模拟路面各结构层，分别以静态和动态，分析了双绞合钢丝网 的自身特性对沥青路面的影响，得出了荷载的频率越接近共振频率，沥青混凝土 所产生的应变越高。而双绞合钢丝网有着等效阻尼效果，其阻尼远远大于沥青混 凝土，能显著减少表面挠度和加筋层的水平拉伸应力【l2 1 ，从力学上证明了双绞合 钢丝网有着优良的抗裂、抗车辙性能。 为了进一步验证双绞合钢丝网加筋沥青路面的抗裂性能以及推广应用前景， 意大利从1 9 9 4 1 9 9 9 年先后在全国十多个城市共修筑了3 0 多万m 2 的试验路，经 过几年的高负荷运行的考验，证明双绞合钢丝网加筋沥青路面有着优良的抗反射 裂缝能力。因此，其他国家开始引进该技术。1 9 9 9 年，美国在佛吉尼亚州智能路 ( s m a r tr o a d ) 首次铺筑了5 1 0 m 2 的试验路，经过两年考验后，由于该试验路抗裂效 果良好，2 0 0 1 美国又在特拉华州、佛吉尼亚州等数个州铺筑了6 7 万m 2 的试验 路。在美国应用成功的基础上，南非、英国、巴西、印度尼西亚、匈牙利、挪威、 俄罗斯、爱尔兰等国也先后铺筑了试验路，其抗裂、抗车辙效果均取得了优良的 成效。 随着该材料的大范围应用，国外的道路工作与研究者开始进一步深入研究双 绞合钢丝网加筋沥青路面的抗裂以及其他性能。 英国诺丁汉大学的s fb r o w n 和n ht h o r n 等人通过自行开发的剪切盒和 c a p a 软件对玻璃纤维、双绞合钢丝网、土工布进行了加筋界面粘结强度以及疲 劳性能的研究，研究表明，只有双绞合钢丝网的加筋界面粘结强度与未加筋的相 当，而疲劳寿命却平均提高了3 倍【l 引。 意大利的t e s o r e r eg 和t i c a l id 等人认为沥青路面因轮胎的剪切应力引起的 车辙比竖直荷载引起的车辙更多，因此，他们从轮胎对柔性路面的剪切应力出发， 基于弹塑性模型，采用a n s y s 模拟了重载车辆在刹车和加速时，双绞合钢丝网 加筋沥青路面与未加筋沥青路面粘结层与磨耗层之间的剪切应力分布状况，并在 意大利城市巴勒莫的利伯蒂街( v i al i b e r t a ) 进行了试验验证。结果显示，与未加筋 路面相比，双绞合钢丝网在任何方向的应力平均减少了5 0 ，与模拟结果基本一 致，表明双绞合钢丝网加筋的沥青路面具有优良的抗车辙效果【1 4 h 1 5 】。 针对双绞合钢丝网设计方法的问题，美国的e l s e i f im 和a i q a d ii 等人研究 了设计模型，提出了具体的施工工艺，并且采用有限元结合断裂力学理论模拟了 双绞合钢丝网抗裂的效果，得出了当加铺沥青层在5 1 5 c m 时，用双绞合钢丝网 加筋能够延伸5 0 1 2 0 抵抗反射裂缝的服务寿命。为了进一步验证其设计模型， e l s e i f im 和a i q a d i1 l 等人又采用三维( a b a q u s ) 有限元方法研究了双绞合钢丝 网延迟裂缝的效果，并在新建路面和改造旧路上各修建了一段试验路，并用g p r ( 探地雷达) 控制双绞合钢丝网铺设的质量。实践证明，双绞合钢丝网加筋的沥 青路面有着优良的抗裂效果【1 6 】 【17 1 。 为了更加客观与科学地评价应用双绞合钢丝网加筋的路面长期路用性能以及 铺设位置。 意大利卡塔尼亚大学的c a f i s os 和d ig r a z i a n oa 等人先后采用落锤式弯沉仪 ( f w d ) 、探地雷达( g p r ) 等一些无损检测设备进行了双绞合钢丝网加筋路面使用性 能效果的检测，其检测结果都表现良好。保加利亚道路研究中心的f v e r v a e c k e 和a v a n e l s t r a e t e 等人结合两条高负荷运行了1 6 年的试验路和6 个单独地加铺了 不同层间加筋技术的工程进行了长期路用性能的调查，结果显示，双绞合钢丝网 和土工格栅在延迟反射性裂缝方面更有效【1 8 h 2 0 1 。 意大利的m o n t e p a r aa 和c o s t aa 等人通过三点弯曲梁试验，得出了双绞合钢 丝网能增加表面层的抗压强度与剩余强度，使其能够更多地吸收断裂能量，并提 出了应将双绞合钢丝网铺设在粘结层与基层之间，为了验证其正确性，m o n t e p a r a a 和c o s t aa 等人修建了试验路，结果表明其加铺的位置显著地提高了沥青路面 的路用性能【2 1 h 2 2 1 。 综上所述，国外由于改扩建工程进行得较早，对双绞合钢丝网进行的研究已 经比较全面和深入，积累了大量的实践经验。但从整体来看，研究比较分散，绝 大部分为有限元模拟，缺乏系统的研究与室内试验研究，没有形成成套技术。 1 2 2 国内研究概况 国内自2 0 世纪8 0 年代末开始研究钢丝网加筋沥青路面技术。1 9 9 2 年北京市 公路局设计研究院结合八达岭公路水泥混凝土路面大修工程，采用金属网加筋沥 青混合料结构修筑了5 0 0 m 长的试验路段，使用效果较好 2 3 】。同时它也标志着我 国对钢丝网加筋沥青路面研究的正式开始。然而与国外一样，因在加铺过程中遇 到了巨大的安装困难，而放弃了该研究，但钢丝网还是在公路工程中得到大量应 6 用，主要用于以下几个方面： 1 ) 边坡柔性防护系统； 2 ) 地质灾害频发、自然条件恶劣的路基土的加固； 3 ) 桥面铺装以及桥面的维修加固： 4 ) 路基支挡结构。 近几年来，随着国内工业技术的进步以及遇到旧水泥混凝土路面加铺沥青混 凝土面层产生反射裂缝的技术难题，国内逐渐又开始关注钢丝网加筋技术的研究。 重庆交通大学的蒙云、姜波等人提出用钢丝网混凝土( f e r r oc o n c r e t e ) 和钢纤 维混凝土( s t e e lr e i n f o r c e dc o n c r e t e ) 复合而成的高性能水泥混凝土，称之为钢丝 网钢纤维活性粉末水泥混凝土。通过室内试验证明，其抗拉、抗裂、抗冲击、抗 疲劳强度和韧性、延性等各方面力学性能都远远优于普通水泥混凝土，并于2 0 0 5 年在重庆市壁山县1 1 0 8 ( 老成渝公路) 马坊至丁家段旧水泥混凝土路面上加铺了 一段长l k m 的试验路，用于局部填封旧水泥混凝土路面的裂缝和接缝，然后再加 铺沥青面层，目前使用效果良好【3 3 】 【3 4 1 。 长安大学李娜与陕西省榆林市公路管理局钱镤、田建文等人针对榆林地区沥 青混凝土路面反复出现推移的病害提出了用钢丝网加筋改性混凝土路面的方法， 其中，钢丝网网孔为菱形，并采用点焊连接，在陕西省省道2 0 4 杨靖线 k 1 0 4 + 0 0 0 k 1 0 4 + 5 0 0 处修筑了一条长5 0 0 m 的试验路，并结合试验路提出了钢丝 网的施工工艺以及质量控制方法。经过几年的运行，该段路没有出现推移现象， 取得了良好的效果【3 5 h 3 6 1 。 东华理工大学柴新军、张卫锋和亚州理工学院d t b e r g a d o 以双绞合钢丝网 作为加筋材料，在室内模拟拉拔试验箱中进行了大型拉拔试验，得出了在不同的 法向应力条件下双绞合钢丝网的拉拔强度、破坏模式以及不同部位位移变化规律。 同时，试验表明，双绞合钢丝网局部钢丝被拉断后，出现多个锯齿状的峰值，证明 其仍然具有较高的抗拉拔能力【37 。 长沙理工大学郑建龙、周志刚、张起森等在沥青路面抗裂设计理论与方法 中，对钢筋网和三维钢筋蜂窝网格加筋沥青路面的施工工艺、质量控制进行了简 要介绍p 引。 中南大学刘哲哲、黄向京、王维等人分别通过对双绞合钢丝网不同筋肋的粗 细、网孔尺寸拉伸，得出了筋肋越粗其拉伸强度越大，同为8 c m x10 c m 的钢丝网， 筋肋为2 7 m m 的钢丝网是2 2m m 的钢丝网拉伸强度的1 6 倍，网孔尺寸越大其 延伸率越大，筋肋粗细相同的钢丝网，网孔尺寸为8 c m x1 0 c m 的钢丝网最大负荷 下的延伸率超过了6 c m s c m 的钢丝网两倍【3 9 1 【4 1 1 。 总体上来看，国内尽管对钢丝网加筋沥青路面使用得较早，但只有极少量的 试验工程，全长不足3 k m ，主要采用钢丝网增强的水泥混凝土填封裂缝和接缝， 7 或菱形点焊钢丝网加筋旧沥青路面防止沥青面层推移，虽有用于旧水泥混凝土路 面沥青加铺层抗反射开裂的加筋处治，但因施工困难和造价高而没有进行大面积 推广，且缺乏深入系统的研究，相对于国外来说研究水平较低，研究很少，整体 还处于起步阶段。同时，在双绞合钢丝网方面，主要用于加筋格宾挡土墙，而缺 乏双绞合钢丝网沥青路面加筋技术的研究。而我国即将进入干线公路和高速公路 改扩建工程的高峰期，因此，对于双绞合钢丝网加筋沥青路面技术的研究，必将 取得显著的社会经济效益。 1 3 主要研究内容 本文将在借鉴国内外研究成果的基础上，以浙江省衢州市开化城关( 独山) 至江西省( 白沙关) 省际公路k 6 + 0 0 0 k 6 + 6 0 0 段老路拓宽改建工程试验路为依 托，通过理论分析、试验研究和工程验证，深入系统地研究双绞合钢丝网加筋新 老路面结合部的沥青路面抗开裂、抗车辙等路用性能，以利于双绞合钢丝网加筋 沥青路面技术更好地推广应用。主要研究内容包括以下几个方面： 1 _ ) 原材料性能检验及加筋材料性能试验 对沥青、集料以及矿粉进行性能检验，并通过对不同加