连续配筋混凝土路面设计与施工技术(新)

连续配筋混凝土路面加固设计与施工技术长安大学张红亮水泥混凝土路面加固设计1。前言：连续配筋混凝土路面(CRCP) :在路面的纵向上连续配有足够数量的钢筋，以控制由路面板的纵向收缩引起的裂缝的宽度和数量。同时，在横向上也提供一定数量的钢筋来支撑纵向钢筋。在施工过程中，伸缩缝和收缩缝(施工所需的施工缝和伸缩缝除外)没有设置成一个完整的平面。1.前言CRCP具有以下优点：消除横向接缝，整体性和平滑性好，行驶平稳舒适。CRCP经久耐用，使用寿命长。如果设计和施工得当，维护费用很低。虽然初期投资高，但全寿命效益是经济合理的。路面中增设纵横向钢筋，控制裂缝宽度，使裂缝闭合紧密，减少裂缝剥离，提高裂缝处的荷载传递能力。国内外应用最早的CRCP于1921年出现在美国，当时美国高速公路管理局在华盛顿修建了一条60米长的试验路。到1980年，美国的CRCP2.2为22，000公里。截至1998年，总里程超过45，000公里。除了美国，CRCP还被广泛应用于加拿大、澳大利亚、日本、法国、比利时、荷兰、英国等国家。到1980年，日本的CRCP1.0为10，000公里。1998年，比利时1650公里的高速公路中，有650公里是水泥混凝土路面，主要是CRCP。CRCP已被广泛用于高速公路和其他交通繁忙的道路的建设和加固。1989年，江苏省在盐城一级公路上建成了第一个连续配筋混凝土试验段。1996年，Xi交通大学和铜川公路局在210国道上建设了一个335米长的CRCP试验工程。1997年，Xi交通大学和河南许昌公路局在107国道上修建了一条单宽10公里的CRCP。2001年，长沙交通大学和湖南省高速公路公司在京珠高速公路雷伊段修建了一座40公里长的CRCP。2001年，长安大学和山东省公路局在山东省吉早路西线水泥混凝土路面改建工程中，铺设了连续配筋混凝土加铺层。前言：2003年，长安大学和山东省公路局在济辽高速公路上建设了连续配筋沥青路面试验段。2003年，在325国道广东恩平东段一级公路旧水泥混凝土路面上修建了总长1.17公里的CRCP加铺层。2005年，粤赣高速公路试验段2008年至2009年约1.574公里，2008年张石高速公路石家庄段试验段近2公里。2.CRCP设计指数和设计方法。2.1根据国家自然科学基金项目连续钢筋混凝土路面设计理论与方法研究的研究成果，参照1993版AASHTO规范，中国长安大学于水泥混凝土路面设计规范年制定了CRCP设计规范(JTGD40-2002)。CRCP厚度可根据普通混凝土路面厚度设计的各种设计参数和规定进行。基层(垫层)厚度和面板厚度与普通混凝土路面相同。2.CRCP设计指标和设计方法，根据允许裂缝间距(1.02.5m)、裂缝宽度(1mm)和钢筋屈服强度确定连续钢筋混凝土面层的纵向配筋率，并给出平均裂缝间距、裂缝宽度和钢筋应力的计算公式。锚固结构应设置在连接其他类型路面或结构的连续钢筋混凝土面层的末端。端部锚固结构可采用钢筋混凝土楼板梁或宽翼缘工字钢梁的接头形式，并推荐两种端部锚固结构的常见配置和尺寸。2.CRCP设计指标和设计方法，2.2美国混凝土协会(ACI)、波特兰水泥工人协会(PCA)和1993版AASHTO板厚设计采用了接缝水泥混凝土路面设计方法，并做了一些修改。在1993年版的AASHTO方法中，最小再因子德克萨斯运输部提出了下列钢筋数量的设计标准：(1)平均裂缝间距为0.9 2.4m；(2)裂缝宽度小于0.64毫米，以避免水进入路基；(3)钢筋应力小于钢筋屈服应力。2。CRCP设计指标和设计方法，AASHTO2002设计指南：CRCP设计采用验证方法，即先进行初步设计，根据交通量选择板厚和配筋率，然后在一定的可靠度水平上检查其是否满足性能要求。设计指标：推力和平坦度，裂纹宽度作为附加指标。2。CRCP设计指标和设计方法，推力预测程序：(1)列出输入所需数据；(2)处理交通数据并计算等效轴荷作用次数；(3)处理路面温度数据，将不同时段沿板厚的非线性温度变化转化为等效线性温度梯度；(4)确定平均裂纹间距；(5)计算一个月内的平均裂缝宽度和裂缝荷载传递系数；(6)计算混凝土板纵向边缘支撑的损失；(7)处理每月相对湿度数据，并将等效温度变化加到等效线性温度变化上；(8)计算板顶面的临界横向拉应力；(9)确定横向裂纹刚度和横向衰减；(10)计算疲劳损伤；(11)确定推力的数量。3.CRCP病害调查及影响因素分析，(1)以最主要病害为界的区域边缘冲击断裂是指两条间距较小(小于0.6m)的横向裂缝和短纵向裂缝以及路面边缘(或纵向接缝)。此外，它还包括严重的“Y”形裂纹，如剥落和压碎。(3) CRCP病害调查及影响因素分析，冲击断裂机理：由于加固，新建路面裂缝较窄，荷载传递能力强，底板支撑均匀，顶板拉应力小。随后，由于重型卡车的反复作用以及温度和湿度的波动，裂缝宽度发生变化，局部边缘支撑失去，一些横向裂缝剥落。裂缝变宽或剥落后，盐和水将进入板的底部。板底部的水加剧了基层的侵蚀、钢筋的腐蚀和泥浆泵送，最终板底部失去支撑，同时接头处的载荷传递能力大大降低。在重型卡车的作用下，板的顶部会产生很大的横向拉应力。当车辆载荷反复作用时，疲劳将累积，纵向裂纹将出现，这将导致推力。(2)横向裂纹。研究发现裂纹宽度服从威布尔分布，初始横向裂纹是由环境因素引起的。根据对6个州的23个疾病控制中心的调查和LTPP 83个疾病控制中心的调查资料，发现宽裂缝和推力是CRCP的两大主要疾病。裂缝的扩大主要是由于钢筋腐蚀后有效截面的减小和钢筋应力达到屈服或断裂强度造成的。(3) CRCP病调查及影响因素分析，(3)纵向裂缝伊利诺伊州交通部调查并分析了纵向裂缝产生的原因。发现纵向裂缝通常伴随着纵向钢筋的嵌入，这不是由于钢筋腐蚀、混凝土退化或结构设计不当引起的，而是与施工过程中钢筋在混凝土中的下沉有关。CRCP病调查及影响因素分析，CRCP性能的影响因素(1)随着板厚的增加，冲击减小，平整度增加。(2)横向裂缝宽度和间距裂缝宽度非常重要，它们影响着裂缝的荷载传递能力，尤其是在使用融雪剂的地区。将平均裂缝宽度(钢筋深度)控制在0.05厘米可以将裂缝间距控制在合理的水平。大多数推力发生在狭窄的裂缝间距处。约90%的推力发生在横向裂纹间距为0.30.6m时。平均裂纹间距与推力之间没有相关性。推力也容易发生在宽裂纹附近，这与宽裂纹而不是平均裂纹宽度有关。(3) CRCP病调查及影响因素分析(3) CRCP病调查及影响因素分析，(4)纵向配筋率裂缝间距一般随钢筋用量的增加而减小。在美国(主要在寒冷地区)，0.6%0.8%的配筋率将产生更好的裂缝开裂模式和性能。现场调查表明，增加钢筋数量将减少冲击，提高平整度。(5)纵向钢筋越靠近路面，裂缝宽度越小，影响越小。然而，这会造成施工困难。建议将钢筋放置在板中间8.8厘米的深度。在德克萨斯州的建筑指南中，建议对厚度超过330毫米的混凝土板进行双层加固。3.CRCP病影响因素调查分析，(6)裂缝荷载传递能力裂缝荷载传递能力对直接引起推力的纵向裂缝非常重要，荷载传递系数应在95%以上。混凝土路面的性能表明，基层的侵蚀、骨料埋置的损失、钢筋的腐蚀、过宽裂缝以及其他类型的接缝损伤都会降低裂缝的抗剪刚度。3。CRCP病影响因素调查分析，(7)板宽一般来说，板宽与车道宽度相同。一些项目还使用宽路面板来改善路面性能。现场调查和分析表明，较宽的路面板使车辆的轴载远离路面板的自由边缘，从而降低了路面板边缘顶面的侧向拉应力，从而减少了边缘冲击的发生。(8)横向钢筋横向钢筋主要是固定纵向钢筋。然而，一些研究表明，横向裂缝往往与横向钢筋的位置一致。(9)纵向接缝处的传荷能力混凝土板与路肩的连接越强，板顶部的拉应力越小，冲击越小。(10)混凝土板与基层之间的粘结影响裂缝间距。CRCP铺在沥青稳定基层上的裂缝模式是理想的。然而，当不含粘结剂的砾石用作基层时，裂缝间距较大。在水泥稳定基层上设置薄沥青混凝土层效果理想。如果轨道交通直接建在水泥稳定碎石或贫混凝土上，基层和面层之间应使用润滑剂，以减少层间附着力，防止反射裂缝。基层的模量和强度越高，冲击越小。基层侵蚀造成的支撑不均匀对绿篱也有很大影响。CRCP上的开级配排水层很容易破裂。结构与调查4.1国内CRCP路面结构与材料(1)雷一高速公路该段连续配筋混凝土路面的结构类型为：18厘米4%水泥稳定碎石底基层18厘米6%水泥稳定碎石底基层1厘米沥青面层28厘米水泥混凝土面层。连续钢筋混凝土表面设有单层钢筋网，纵向配筋率为0.61%，采用18二级钢筋；横向钢筋应为18二级钢筋，间距为100cm。基层和底基层材料为325磷水泥和碎石，水泥含量分别为6%和4%。表层混凝土材料为525#普通道路硅酸盐水泥、级配碎石、中砂和粉煤灰。CRCP结构及调查，(2)210国道铜川段CRCP试验路路面结构：22厘米碎石石灰土30cm石灰稳定土底基层。配筋率为0.79%，纵、横向钢筋为20级螺纹钢筋，纵向钢筋间距为18厘米，横向钢筋间距为80厘米。确定的配合比为水泥：碎石：砂：水=1: 3.63: 1.87: 0.48，水泥为525#普通硅酸盐水泥，掺量为360公斤/立方米，砂率为34%，施工配合比混凝土的实际抗压强度大于40.25兆帕。 (3)山西省公路孙吴线CRCP试验段连续配筋混凝土路面结构类型：20厘米天然砂垫层18厘米水泥稳定砂底基层18厘米水泥稳定砂底基层1厘米乳化沥青封层20厘米贫混凝土基层1厘米稀浆封层30厘米连续配筋混凝土路面。 纵向配筋率(4) CRCP结构及调查，(4)粤赣高速公路CRCP试验段路面结构为：连续钢筋混凝土28厘米热沥青瓜米石滑动封层5%水泥稳定级配碎石基层20厘米3.5%水泥稳定粒料底基层20厘米无筛碎石垫层土路基。双层加筋路面纵向配筋率为1.06%，纵向配筋上层采用18二级配筋，布置间距15cm，下层采用22二级配筋，布置间距30cm；横向配筋率为0.27%，上下两层横向钢筋采用12二级钢筋，间距30cm；在距离路面顶面和底面8厘米的位置分别设有钢网。4。CRCP结构及调查，单层加筋路面纵向配筋率为0.68%，纵向配筋采用22二级配筋，间距20cm；横向钢筋配筋率为0.13%，横向钢筋采用12级钢筋，间距为30cm；钢丝网应铺设在距离路面顶面10厘米的地方。与普通混凝土路面的匹配坡度相比，19-26.5 mm碎石的用量减少，9.5-19 mm碎石的用量相应增加。调整后的配合比为：水泥350公斤，砂686公斤，粗骨料1167公斤(4.75 26.5毫米)，水147公斤，外加剂3.85公斤。4.CRCP结构与调查，(5)许昌试验路路面结构为24厘米厚2厘米沥青砂浆24厘米旧JPCP。配筋率为0.7%，纵横向钢筋直径为12螺纹钢筋，纵向钢筋间距为13.4厘米，横向钢筋间距为70厘米，并与纵向钢筋绑扎在一起。混凝土配合比为：水泥：碎石：砂：水=1: 3.63: 1.87: 0.48，水泥为525普通硅酸盐水泥，掺量为360公斤/立方米，砂率为34%，混凝土实际抗压强度大于40.25兆帕，抗折抗拉强度大于5.75兆帕。CRCP结构与调查(7)325国道K143 000K144 170试验段路面结构为24 cmRCP 2c MAC-10旧JPCP。(G325国道广东恩平东段唐生镇段为旧路改造。一个是旧JPCP的24cmCRCP 2cmAC-10(通过板置换灌浆处理)；另一种是24厘米水泥稳定碎石(6%水泥)20厘米水泥稳定碎石(4%水泥)(9)110国道改建32厘米水泥稳定碎石15厘米贫混凝土15厘米石灰粉煤灰碎石，4。4.2 CRCP结构CRCP结构及调查，国外见word文件，5连续配筋混凝土原材料要求及配合比设计。(1)混凝土材料性能(如强度、温度膨胀系数、模量等。)国外的连续配筋混凝土JPCP和CRCP完全一样。相信这两种路面的具体要求是相同的。目前，连续配筋混凝土路面的配合比设计方法与国内接缝水泥混凝土路面相同，强度标准不变，耐久性标准符合后一种公路存在抗盐冻性时的要求。坍落度标准提高10-