一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构

1.本发明属于公路铺设技术领域，具体地说，涉及一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构。


背景技术：

2.传统斜向预应力路面需要进行现场浇筑，因此受天气影响较大，且施工工艺复杂。纵向张拉的现浇预应力路面，受预应力管道和板底摩阻力的影响，路面的长度不能做的较长，因此路面中布设的伸缩缝较多，导致行车平稳度较低。且张拉端需做后浇带，预制板下需做滑动层，伸缩缝的填料易老化失去黏性透水，进而导致预应力路面和沥青路面结合处易开裂。
3.综上，现有的路面结构中主要存在以下缺陷：传统纵向预应力路面现场需张拉压浆、工艺复杂；运行中单板损坏不易更换，养护成本高；伸缩缝填料易老化失粘透水，与沥青混凝土路面连接处易开裂；受预应力管道和板底摩阻力的影响，路面的长度受到限制。
4.因此，急需一种能够克服上述缺陷的路面结构。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构。
6.根据本发明的一个具体实施方式，提供一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构，其特征在于，所述路面结构包括：隔离层、固定过渡装置、双耳防水伸缩缝装置和混合应力路面板；所述隔离层，位于先张法预制板与基层之间，包括低摩阻力隔离层、防水隔离层以及水泥浆层；所述先张法预制板包括：边板、次边板和中板；所述固定过渡装置，位于沥青面层和双耳防水伸缩缝之间，由固定板与刚柔过渡板组成；所述双耳防水伸缩缝装置，位于所述固定板和边板之间，由所述固定板与所述边板围成的填料缝、填缝料、预埋钢管、防透水伸缩球和枕梁组成；所述混合应力路面板，位于两个双耳防水伸缩缝之间，由边板、多个次边板和多个中板顺序进行串联而成，上述多个次边板、中板之间均采用自应力连接缝进行连接。
7.根据本发明的一个具体实施方式，所述低摩阻力隔离层设置于所述边板、次边板和基层之间；所述防水隔离层设置于所述中板和基层之间。
8.根据本发明的另一个具体实施方式，所述低摩阻力隔离层由沥青混凝土层、乳化沥青粘层油与高强pvc塑料板组成；所述防水隔离层由沥青混凝土层、乳化沥青粘层油与两布一膜土工布组成。
9.根据本发明的又一个具体实施方式，
所述低摩阻力隔离层中沥青混凝土层厚度范围为3cm-5cm，所述高强pvc塑料板的厚度为3mm；所述防水隔离层中沥青混凝土层厚度范围为3cm-5cm，所述两布一膜土工布厚度范围为2mm-3mm。
10.根据本发明的又一个具体实施方式，所述固定板上设置有圆形孔洞，所述圆形孔洞的直径范围为15cm-20cm；所述刚柔过渡板纵向长3米，宽度在3.5m-7.5m之间。
11.根据本发明的又一个具体实施方式，根据应力大小和位置不同，所述自应力连接缝分为自应力连接缝一和自应力连接缝二；所述自应力连接缝一的自应力大于所述自应力连接缝二的自应力。
12.根据本发明的又一个具体实施方式，所述边板和次边板的预应力均大于所述中板的预应力。
13.根据本发明的又一个具体实施方式，所述边板的预应力值范围为1.0mpa-2.8mpa；所述次边板的预应力值范围为1.0mpa-2.8mpa；所述中板的预应力值范围为0.7mpa-2.5mpa；所述自应力连接缝的应力值范围为3mpa-5mpa。
14.根据本发明的又一个具体实施方式，所述自应力连接缝由双层自应力钢筋和膨胀钢纤维混凝土组成；所述双层自应力钢筋垂直于所述先张法预制板端断面并对称布设。
15.根据本发明的又一个具体实施方式，所述自应力钢筋为直径范围在12mm-18mm之间的二级钢筋；所述膨胀钢纤维混凝土中高效膨胀剂含量为10%-12%。
16.本发明请求保护的路面结构中，自应力与预应力纵向交替作用并贯穿于双耳防水伸缩缝之间，避免了传统纵向预应力路面现场张拉压浆的问题；工艺简单造价低，无水泥浆污染；单板损坏后易更换，养护成本低；双耳防水伸缩缝装置解决了填料型伸缩缝填料老化失粘易透水的问题；固定过渡装置解决了刚柔过渡段沥青混凝土路面易开裂的问题；低摩阻力隔离层降低了先张法预制板与路面基层之间摩阻力，有利于边板、次边板的伸缩，同时减少板底应力集中；边板、次边板、中板的应力选择范围既保证了有较长的使用寿命有较好的实用性又兼顾了经济性。
附图说明
17.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1所示为根据本发明提供的一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构的纵向剖面示意图；图2所示为本发明中的固定过渡装置的结构示意图；图3所示为本发明中的双耳防水伸缩缝的结构示意图；
图4所示为本发明中自应力连接缝与先张法预制板的连接示意图。
18.附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
19.附图标记如以下所示：1、沥青面层2、隔离层3、基层4、底基层5、固定板6、边板7、现浇刚柔过渡板8、双耳防水伸缩缝9、锚桩10、枕梁11、次边板12、中板13、自应力连接缝一14、自应力连接缝二15、填缝料16、预埋钢管17、锚固钢筋18、聚氨酯泡沫19、油毛毡20、防透水伸缩球21、低摩阻力隔离层22、防水隔离层23、拉杆钢筋24、刚柔过渡板单层钢筋网25、枕梁双层钢筋网26、锚桩主筋27、锚桩箍筋28、先张法预制板29、自应力连接缝30、自应力钢筋31、箍筋32、预埋钢筋33、钢绞线34、两膜一布土工布35、钢纤维膨胀混凝土36、水泥浆层37、沥青混凝土层38、乳化沥青粘层油39、高强pvc塑料板。
实施方式
20.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
21.参见图1和图2，本发明提供了一种由自应力连接缝29和先张法预制板28组成的路面结构。所述路面结构包括：隔离层2、固定过渡装置、双耳防水伸缩缝装置和混合应力路面板。
22.所述隔离层2，位于先张法预制板28与基层3之间，包括低摩阻力隔离层21、防水隔离层22以及水泥浆层36。所述先张法预制板28包括：边板6、次边板11和中板12。
23.具体的，所述低摩阻力隔离层21设置于所述边板6、次边板11和基层3之间；所述防水隔离层11设置于所述中板12和基层3之间；所述水泥浆层36设置于所述固定板5下方。由于温度的波动会导致边板6、次边板11在路的纵向产生滑动，所以本发明在边板6、次边板11与基层3之间设置低摩阻力隔离层21，以便减少甚至消除边板6、次边板11在路的纵向产生的滑动，使路面结构更加稳定。而中板12并容易受外界因素影响而产生移动，因此优选在中板12和基层3之间的设置防水隔离层11，进一步提升该路面结构的使用寿命。
24.优选的，所述低摩阻力隔离层21由沥青混凝土层37、乳化沥青粘层油38与高强pvc塑料板39组成。低摩阻力隔离层21中的沥青混凝土层37厚度过厚会显著增加成本，而过薄则起不到减少板底应力集中的作用，因此优选的，所述低摩阻力隔离层21中沥青混凝土层37的厚度范围为3cm-5cm，例如：3cm，4cm或者5cm。优选的，所述高强pvc塑料板39的厚度为3mm。
25.所述防水隔离层22由沥青混凝土层37、乳化沥青粘层油38与两布一膜土工布34组成。防水隔离层22中的沥青混凝土层37厚度更厚能够起到更好的减少板底应力集中的作用，但是厚度过高会显著增加生产成本，因此需要控制沥青混凝土层37厚度；而厚度过薄起不到减少板底应力集中的作用，因此优选的，所述防水隔离层22中沥青混凝土层37的厚度范围为3cm-5cm，例如：3cm，4cm或者5cm。所述两布一膜土工布34的厚度范围为2mm-3mm，例如：2mm、2.5mm或者3mm。
26.所述固定过渡装置，位于沥青面层1和双耳防水伸缩缝8之间，由固定板5与刚柔过渡板7组成。为了增加该固定过渡装置的牢固度，其中还包括锚桩9。
27.优选的，固定板5是留有六个锚固用的圆形孔洞的先张法预制板，所述圆形孔洞的直径范围为15cm-20cm，例如：15cm、18cm或者20cm。圆形孔洞的直径范围与沥青路面结构层相关，沥青路面结构层厚圆形孔洞的直径大，沥青路面结构层薄则圆形孔洞的直径小。所述刚柔过渡板7纵向长3米，宽度在3.5m-7.5m之间，例如：3.5m、4.6m或者7.5m。
28.锚桩9是现浇在底基层4底和路面顶之间的将固定板5锚固在基层3上的钢筋混凝土桩。锚桩9把固定板5固定在基层3上，固定板5不会在路的纵向上随温度变化而移动，从而保证了双耳防水伸缩缝8有一定的宽度。该钢筋混凝土桩由锚桩主筋26和锚桩箍筋27组成。锚桩9的竖向配筋（锚桩主筋26）为6根b14-16螺纹钢，锚桩箍筋27为φ8。
29.现浇刚柔过渡板7是和固定板5栓接并整浇在底基层4和沥青面层1之间的上为阶梯状下为斜面的钢筋混凝土异型板结构。优选的，所述现浇刚柔过渡板7纵向长3米，宽度与固定板5相同。拉杆钢筋23为φ20-22一级钢筋，混凝土标号30-35号，中间设置有一层纵向b22横向b16的刚柔过渡板单层钢筋网24。
30.参见图3，所述双耳防水伸缩缝装置，位于所述固定板5和边板6之间，由所述固定板5与所述边板6围成的填料缝、填缝料15、预埋钢管16、防透水伸缩球20和枕梁10组成。
31.具有双耳防水伸缩缝结构的填料缝是固定板5与边板6间留有一定距离能根据温度伸缩的缝隙。优选的，所述距离为2cm-3cm。填缝料15的下部三分之一填充有聚氨酯泡沫18，其他部分则填充具有防水性能可伸缩的材料，例如：改性沥青、聚氨酯沥青、有机硅改性聚氨酯沥青。优选的，上述具有防水性能的可伸缩材料为有机硅改性聚氨酯沥青。在实际应用过程中，由于温度、湿度等多种因素的影响会导致填料缝收缩或者老化，而本发明采用的防透水双耳结构则有效阻止了客水下渗。
32.预埋在预制边板6和固定板5端部的四分之三体积的带有锚固钢筋17的预埋钢管16。优选的，所述预埋钢管16的直径为3cm-4cm，例如：3cm、3.5cm或者4cm。灌注料灌注在预埋钢管16内的可伸缩的防透水伸缩球20。
33.枕梁10是双耳防水伸缩缝8下底基层4上承受边板6受力的长方体钢筋混凝土板。枕梁10的内部设置有双层钢筋网25，枕梁10上还铺设有防止应力集中的双层油毛毡19。优选的，所述枕梁10的纵向长度为2m-3m，例如：2m、2.5m或者3m。优选的，所述枕梁10的高度为20cm-25cm，例如：20cm、23cm或者25cm。所述枕梁10的宽度比固定板5每侧多出20cm。所述枕梁10的混凝土标号为35-钢筋号。
34.所述混合应力路面板，位于两个双耳防水伸缩缝之间，由边板6、多个次边板11和多个中板12顺序进行串联而成，上述多个次边板11、中板12之间均采用自应力连接缝29进行连接。自应力连接缝29的自应力与先张法预制板28的预应力纵向交替作用并贯穿于两个双耳防水伸缩缝8之间。
35.所有的边板6、次边板11、中板12以及自应力连接缝29除纵向尺寸不同外其它尺寸均相同。所述边板6、次边板11、中板12的纵向尺寸相同。优选的，所述边板6、次边板11、中板12纵向长度为6.0m-9.0m，例如：6.0m、7.5m或者9.0m。所述自应力连接缝29的纵向长度为16cm-20cm，例如：16cm、18cm或者20cm。所述自应力连接缝29的宽度、高度均与先张法预制板28相同。所述先张法预制板28沿路纵向长3.0m-3.5m，例如：3.0m、3.2m或者3.5m；横向宽
3.5m-7.5m，例如：3.5m、5m或者7.5m；板高16cm-24cm，例如：16cm、20cm或者24cm。
36.因为自应力后期损失较大，所以所述自应力连接缝29的自应力远大于先张法预制板28的预应力，最小初始值不小于3mpa。
37.根据应力大小和位置不同，所述自应力连接缝29分为自应力连接缝一13和自应力连接缝二14。优选的，所述自应力连接缝29的应力值范围为3mpa-5mpa，例如：3mpa、4mpa或者5mpa。如前所述，温度升高或降低会引起边板6与次边板11相对于基层3的滑动，比中板12多了一个摩阻力，因此所述自应力连接缝一13的自应力大于所述自应力连接缝二14的自应力。
38.优选的，所述边板6和次边板11的预应力均大于所述中板12的预应力。边板、次边板、中板的应力选择范围在考虑其使用寿命等实用性能的同时兼顾了经济性，应力取值过小，预制板易产生裂缝影响使用寿命，过厚则钢绞线配筋较多不经济，其中，所述边板6的预应力值范围为1.0mpa-2.8mpa，例如：1.0mpa、2.0mpa或者2.8mpa。所述次边板11的预应力值范围为1.0mpa-2.8mpa，例如：1.0mpa、2.0mpa或者2.8mpa。所述中板12的预应力值范围为0.7mpa-2.5mpa，例如：0.7mpa、2.0mpa或者2.5mpa。
39.参见图4，先张法预制板28在预制时中间设置有预应力筋，优选的所述预应力筋为1860mpa钢绞线33。所述先张法预制板28使用的混凝土标号为40mpa-45mpa。
40.所述自应力连接缝29由双层自应力钢筋30和膨胀钢纤维混凝土35组成。所述双层自应力钢筋30垂直于所述先张法预制板28端断面并对称布设。具体的，自应力钢筋20的两端为预埋钢筋32，所述预埋钢筋32预埋在先张法预制板28中。上述双层自应力钢筋20之间采用箍筋31进行连接。双层自应力钢筋20为采用同型号、同直径对称双排布设的二级钢筋，这样布设能够使膨胀混凝土膨胀张拉自应力钢筋20，以便自应力钢筋20在自应力连接缝29的横断面上产生均匀的应力。优选的，所述自应力钢筋30为直径范围在12mm-18mm之间的二级钢筋；其直径可以为：12mm、15mm或者18mm。所述膨胀钢纤维混凝土35中高效膨胀剂含量为10%-12%，例如：10%、11%或者12%。
41.本发明中边板、次边板与中板采用先张法预制板。预制板间用自应力连接缝按着边板、多个次边板与多个中板依次连接。自应力连接缝混凝土中的高效膨胀剂与水泥、水进行化学反应，混凝土膨胀对钢筋进行张拉而产生自应力。自应力与预应力交替作用使整个路面纵向形成应力贯穿整体的应力结构，达到了纵向预应力路面一样的效果；但不需现场张拉压浆，路面结构可以做的较长，不需浇筑后浇带，温度伸缩控制在路端部分，仅在边板与次边板下做滑动隔离层以减小摩阻力。路面施工受天气影响小，工艺简单，绿色环保。伸缩缝装置的防水伸缩球可在填料老化粘性降低后保证伸缩缝结合紧密不透水，固定过渡装置在沥青路面升降温伸缩时可保持路面端位置固定，既保证刚柔结合处不开裂，又保证防水伸缩缝变形量不受影响。
42.虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
43.此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易
地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

技术特征：
1.一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构，其特征在于，所述路面结构包括：隔离层、固定过渡装置、双耳防水伸缩缝装置和混合应力路面板；所述隔离层，位于先张法预制板与基层之间，包括低摩阻力隔离层、防水隔离层以及水泥浆层；所述先张法预制板包括：边板、次边板和中板；所述固定过渡装置，位于沥青面层和双耳防水伸缩缝之间，由固定板与刚柔过渡板组成；所述双耳防水伸缩缝装置，位于所述固定板和边板之间，由所述固定板与所述边板围成的填料缝、填缝料、预埋钢管、防透水伸缩球和枕梁组成；所述混合应力路面板，位于两个双耳防水伸缩缝之间，由边板、多个次边板和多个中板顺序进行串联而成，上述多个次边板、中板之间均采用自应力连接缝进行连接。2.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述低摩阻力隔离层设置于所述边板、次边板和基层之间；所述防水隔离层设置于所述中板和基层之间。3.根据权利要求2所述的路面结构，其特征在于，所述低摩阻力隔离层由沥青混凝土层、乳化沥青粘层油与高强pvc塑料板组成；所述防水隔离层由沥青混凝土层、乳化沥青粘层油与两布一膜土工布组成。4.根据权利要求3所述的路面结构，其特征在于，所述低摩阻力隔离层中沥青混凝土层厚度范围为3cm-5cm，所述高强pvc塑料板的厚度为3mm；所述防水隔离层中沥青混凝土层厚度范围为3cm-5cm，所述两布一膜土工布厚度范围为2mm-3mm。5.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述固定板上设置有圆形孔洞，所述圆形孔洞的直径范围为15cm-20cm；所述刚柔过渡板纵向长3米，宽度在3.5m-7.5m之间。6.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，根据应力大小和位置不同，所述自应力连接缝分为自应力连接缝一和自应力连接缝二；所述自应力连接缝一的自应力大于所述自应力连接缝二的自应力。7.根据权利要求6所述的路面结构，其特征在于，所述边板和次边板的预应力均大于所述中板的预应力。8.根据权利要求7所述的路面结构，其特征在于，所述边板的预应力值范围为1.0mpa-2.8mpa；所述次边板的预应力值范围为1.0mpa-2.8mpa；所述中板的预应力值范围为0.7mpa-2.5mpa；所述自应力连接缝的应力值范围为3mpa-5mpa。9.根据权利要求1所述的路面结构，其特征在于，所述自应力连接缝由双层自应力钢筋和膨胀钢纤维混凝土组成；所述双层自应力钢筋垂直于所述先张法预制板端断面并对称布设。10.根据权利要求9所述的路面结构，其特征在于，
所述自应力钢筋为直径范围在12mm-18mm之间的二级钢筋；所述膨胀钢纤维混凝土中高效膨胀剂含量为10%-12%。

技术总结
本发明公开了一种由自应力连接缝和先张法预制板组成的路面结构，所述路面结构包括：隔离层、固定过渡装置、双耳防水伸缩缝装置和混合应力路面板；所述隔离层，位于先张法预制板与基层之间，包括低摩阻力隔离层、防水隔离层以及水泥浆层；所述先张法预制板包括：边板、次边板和中板；所述固定过渡装置，位于沥青面层和双耳防水伸缩缝之间；所述双耳防水伸缩缝装置，位于所述固定板和边板之间；所述混合应力路面板，位于两个双耳防水伸缩缝之间，由边板、多个次边板和多个中板顺序进行串联而成，上述多个次边板、中板之间均采用自应力连接缝进行连接。该路面结构工艺简单，养护成本低，路面不易开裂质量高。面不易开裂质量高。面不易开裂质量高。


技术研发人员：陈宝岭 马英强 杨冰 李晋 闵召辉 刘勇 于淼章 于锐 习云峰 崔新壮 蔡文澜 张雯
受保护的技术使用者：山东交通学院 东南大学 山东大学
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/7/26