[发明专利]一种寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法

说明书

技术领域

本发明属于交通运输领域，尤其涉及一种寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法。

背景技术

根据公路水路交通运输行业发展统计公报，截止2012年末，国内公路未铺装里程143.89万km。我国是水泥生产与出口大国，水泥供应比较充足，使用国内较为丰富的水泥资源，修筑使用功能和耐久性良好的水泥路面，对交通建设和区域经济的可持续发展具有重要意义。至2012年，我国的公路沥青路面里程已达64.19万公里、水泥路面铺装里程165.32万公里，分别比上年增长5.06万公里和14.1万公里，表明尽管因结构性病害等原因使水泥路面在高等级公路上的应用受到很大影响，但我国对水泥路面的建设需求仍然十分迫切，该项成果的推广应用前景广阔。

目前，寒冷地区公路水泥路面的损坏时间明显早于其它省份，普遍存在开裂、沉陷错台等结构性损坏，同时平整度、舒适性衰减迅速；由于结构性损坏长期存在，给维修养护带来很大困难，严重了影响路面的使用功能和使用寿命，已成为制约公路水泥路面发展应用的技术难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法，旨在减少季冻区公路水泥路面的结构性损坏，改善和提高路面结构耐久性及工作状态，降低公路建设和交通运输的周期成本。

本发明是这样实现的，一种寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法包括：

(1)在不利荷载位置外，还需要关注横向缩缝位置的荷载疲劳累积效应；在现有渠化交通情况下，横向缩缝位置的路面疲劳应力有超过纵缝边缘疲劳应力的可能，后者会引起横向疲劳开裂，而前者将导致纵向疲劳裂缝。对横向缩缝位置的荷载疲劳累积效应进行必要的验算，有助于消除纵向疲劳开裂的结构性隐患。

(2)采用缩缝传力杆能够有效降低或延缓纵向裂缝出现的几率和出现时间；缩缝传力杆能够使相邻的路面板协同受力，可降低横向缩缝位置的路面疲劳应力、减小缩缝两侧的路面错台，并改善使用期路面的平整度。

(3)传力杆优化参数：长度与直径之比和不同路面板厚度时的传力杆推荐最大间距；

(4)模拟轮碾冲刷的试验方法与半刚性基层表面抗冲刷技术措施。

进一步，传力杆参数优化的具体内容为：

需要有效系数与实际有效系数的验算和分析：

需要有效系数是指实际要求传递的荷载分配到缩缝传荷体系中，需要的总的有效系数，需要有效系数与传力杆的直径、长度以及缩缝宽度等有关；

实际有效系数是指缩缝传荷体系布置完成后，对传力杆所承受的实际车轮荷载按有效系数进行分配，各传力杆分配到的有效系数之和即为实际有效系数，实际有效系数与路面相对刚度半径、传力杆间距等有关；

(1)传力杆直径与需要有效系数的关系

随着传力杆直径的增大，需要有效系数的数值是递减的，传力杆直径的增大将导致该比值的减小，需要有效系数减小，需要有效系数越小，则对应的传力杆体系就越稳定，越容易达到传递荷载的要求，传力杆直径在增大到一定程度后，对需要有效系数的影响有减弱的趋势，传力杆的长度越长则直径的增加对降低需要有效系数的效果就愈加显著；

(2)传力杆长度与需要有效系数的关系

随着传力杆长度的增加，需要有效系数减小，当传力杆长度增加到一定程度后，需要有效系数开始增大，对应于不同的传力杆直径，传力杆长度与需要有效系数的关系曲线近似呈倒抛物线形，而随着直径的增大，曲线的线形逐渐趋向平缓；

各曲线的拐点不在同一位置上，当传力杆的长度与直径之比约为17.5～18.0时，传力杆体系的需要有效系数一般可达到最小值，即曲线出现拐点(图1)，该拐点为最佳点，此时的缩缝传荷体系状态最优；

(3)横向缩缝宽度与需要有效系数的关系

缩缝宽度与需要有效系数呈线性关系，随着缩缝宽度的增大需要有效系数也同时增大，但其增长速度比较缓慢，缩缝宽度的变化对“需要有效系数”的影响很小；

(4)传力杆间距与传力杆实际有效系数的关系

传力杆传荷体系的有效受力范围为1.8倍的路面相对刚度半径，传力杆间距越大，则在这一范围内可布置的传力杆的数量就越少，所分配到的实际有效系数的和就越小；