CN1225961A - 弹性地基上的超薄路面结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种弹性地基上的超薄路面结构及其施工方法,本超薄路面结构主要由基层和面层构成,所述基层的表面上密布有凹凸部分,而在面层的底面也密布有凸凹部分,面层底面的凸部分与基层表面上的凹部分相对应并互相咬合,其主要优点有超薄路面下层与基层上层的交界面,将发生应力集中现象,从而发挥了水泥混凝土的抗压能力。超薄路面厚约12cm,经济效益巨大,修1公里高速公路可省人民币约66万元左右。

Description

弹性地基上的超薄路面结构及其施工方法

本发明属于一种路面结构，特别涉及于一种高速公路、机场道面的超薄路面结构。

众所周知，路面层薄板的受力状态是上层受压，下层受拉，而水泥混凝土的力学性能是抗压性能好，抗拉性能差，两者相差7倍以上。当板底因弯拉应力过大而断裂时，板上层的压应力远没有达到极限应力。此外，板中部的拉、压应力也很小，所以说，薄板路面层有70％的材料没有充分发挥作用。

本发明的目的首先在于要改变路面板的受力性能，使板底的弯拉应力大大减小，约为1Mpa以下，以便充分发挥水泥混凝土的抗压能力，从而进一步减少路面厚度，提出一种超薄路面结构。

本发明的另一目的是针对上述超薄路面结构的特性，提出一种超薄路面结构的施工方法，除可使用滑模摊铺机的现有铺筑机械外，又提出一种专用的重型振动压路机，通过其特制的碾辊使路面结构的基层表面形成密布的凸凹形状。

本发明还在于使温度翘曲应刀大大缓解，由于板底的水平方向的弯拉应力变成垂直向下的压应力，而温度翘曲应力的方向仍位于水平面内，两种应力位于不同平面，且方向不同，不能叠加形成合力，从而使路面板的翘曲变形大大缓解，胀缝将可以取消，接缝间距可加大，路面将平坦少缝，减少了掉边掉角，车辆能高速行驶。如果接缝减少1-3倍，下雨渗水损坏基础的概率也将减少1-3倍。

本发明的超薄路面结构的技术方案是：它主要由基层和面层构成，基特征在于在所述基层的表面上密布有凹凸部分，而在面层的底面也密布有凸凹部分，面层底面的凸部分与基层表面上的凹部相对应并互相咬合，紧密连接成一种比普通路面结构至少减少一半厚度的超薄路面结构。

本发明的超薄路面结构另一技术方案是：它主要由基层和面导层构成，其特征在于在级配碎石、级配碎石或填隙碎石的基层凹凸不平的表面与面层连接处均匀铺设有一层大石子。

本超薄路面结构的基层可以是半刚性基础、贫混凝土或碾压混凝土，也可以是无结合料的粒料或无结合料的材料。

本超薄路面结构中的面层底面和基层表面上的凸凹和凹凸形状中凸起部分为正园台或正园锥，其凹入部分为倒园台或倒园锥。

本发明的超薄路面结构的施工方法，其主要步骤包括：(1)整平地基并铺设基层；(2)使用一种专用的重型振动式压路机，它装有表面为密布的凸凹形状的碾辊，将基层表面碾压成纵横交叉的密布凸凹形状；(3)支装模板；(4)使用滑模推铺机，浇筑路面水泥混凝土；(5)养护并灌缝；

本发明的超薄路面结构的施工方法中专用的重型振动压路机，其特征在于所述重型振动压路机的碾辊，它是由表面密布凸凹形状的表层和筒体内层构成，其表层上的凸起部分为正园台形或正园锥形，凹入部分为倒园台或倒园锥形，其表层部分与筒体内层为热轧成整体或用连接件将两者结合成一体。

本发明的超薄路面结构适用于公路路面，机场道面，港口码头，广场铺面、市政道路路面等工程领域。

当基层材料为级配碎石、级配砾石或填隙碎石时，使用特制的钢筒表面为密布的凸凹状的压路机，将基层表面压出的凹凸形状可能不规则，此时，支模后，可在仓内再撒铺一层大石子(扁平、长条状的石子挑出)，然后使用滑模摊铺机，现浇路面水泥混凝土，即构成另一种厚12cm的超薄路面。由于大石子的弹性模量比路面混凝土的弹性模量高数倍左右，在车辆荷载作用下，路面底层将引起应力集中现象，从而改变了原薄板路面的受力状态，充分发挥了水泥混凝土的抗压能力。

本发明的超薄路面结构有以下优点：

1、超薄路面下层与基层上层的交界面，上为凸凹，下为凹凸，互相咬合，紧密连接，由于上、下材料的弹性模量不同，上面硬，下面软，将发生应力集中现象。或由于路面板底垫一层大石子，石子坚硬，也将发生应力集中现象，这种压应力的方向和车辆荷载方向一致，都是垂直向下，从而发挥了水泥混凝土的抗压能力。过去经典的教科书上常把应力集中描述为坏现象，本发明巧妙地利用了应力集中现象，改变了原薄板路面的受力状态，使超薄路面的受力状态呈现出壳体结构(有地基支承的厚壳)的特点。

2、超薄路面的温度翘曲应力将比薄板路面降低，这是因为混凝土与基层材料的导热系数不同，上下咬合，温度应力将从板中向四周迅速衰减，传统的热传导理论不再适用，因此，温度翘曲应力的理论计算变得困难起来，它只能应用三维有限元的方法求得数值解，将更加费钱费力。

另一方面，温度翘曲应力位于水平面内，荷载应力位于铅垂面(向下)内，两者形成不了合力。

基于以上两点分析，超薄路面的温度翘曲应力将大大得以缓解，它将不再是路面设计的必需考虑的因素，它占荷载应力的比重将大大减少。

因此，预期胀缝可以取消，接缝距离可以加大，路面质量将得到提高。

3、超薄路面厚约12cm，经济效益巨大，修1公里高速公路可省人民币约66万元左右。

为具体说明本发明的超薄路面结构，可参照以下附图及实施例：

图1为本超薄路面结构的实施例之一的透视图；图2为本超薄路面结构的另一实施例的模剖视图；图3为本超薄路面结构的施工方法中专用的重型振动压路机中特制碾辊透视图。

在图1-2中：1路面结构，2面层，3基层，4面层底部的凸起部分或基层表面的凹入部分，5基层表面的凸起部分或面层底部的凹入部分，6地基，7大石子层。

在图3中：11碾辊，12表层，13筒体内层，14表层上的凸起部分，15表层上的凹入部分。

实施例1：

如图1所示的起薄路面结构1，它由面层2和基层3构成，其基层3为碾压混凝土，其凸起部分为直径60mm的正园台形，凹入部分为直径60mm的倒园台形，凹凸间隙为60mm，路面面层厚度为12cm.

实施例2

由图1所示的本碾辊11它是由表层12和内层13构成，在其表层12上密布有凸起部分14和凹入部分15，它们相互交叉排列，其表层12和内层13用热轧钢制成一体，其凸起部分14和凹入部分15均为正园台和倒园台形，其间距为60mm，直径均为60mm，本碾辊1的重量为20T。

本发明的超薄路面结构经长沙交通学院测试，厚12cm的起薄路面的最大主拉应力为6.3MPa，而厚24cm的普能路面的最大主拉应力为1.60KPa，因此，12cm厚的超薄路面相当于24cm厚的普通路面，即可减少路面厚度50％。

Claims (8)

1、一种弹性地基上的超薄路面结构，它主要由基层和面层构成，其特征在于在所述基层的表面上密布有凹凸部分，而在面层的底面也密布有凸凹部分，其中的凸部分与凹部分纵横交叉密布，而面层底面的凸部分与基层表面上的凹部相对应并互相咬合，紧密连接成一种比普通路面结构至少减少一半厚度的超薄路面结构。

2、一种弹性地基上的超薄路面结构，它主要由基层和面层构成，其特征在于在级配碎石、级配砾石或填隙碎石的基层凹凸不平的表面与面层连接处均匀铺设有一层大石子。

3、如权利要求1所述的路面结构，其特征在于所述基层为半刚性基础、混凝土或碾压混凝土。

4、如权利要求1所述的路面结构，其特征在于所述基层为无结合料的粒料或无结合料的材料。

5、如权利要求1所述的路面结构，其特征在于所述凸部为正园台或正园锥，所述凹部为倒园台或倒园锥。

6、一种弹性地基上的超薄路面结构的施工方法，其主要步骤包括：

(1)整平地基并铺设基层；

(2)使用一种专用的重型振动式压路机，它装有表面为密布的凸凹形状的碾辊，将基层表面碾压成纵横交叉的密布凸凹形状；

(3)支装模板；

(4)使用滑模摊铺机，浇筑路面水泥混凝土；

(5)养护并灌缝；

7、一种重型振动压路机，其特征在于所述重型振动压路机的碾辊，它是由表面密布凸凹形状的表层和筒体内层构成，其表层上的凸起部分为正园台形或正园锥形，凹入部分为倒园台或倒园锥形，其表面部分与筒体内层为热轧成整体或用连接件将两者结合成一体。

8、如权利要求7所述的压路机，其特征在于所述碾辊的表层为园弧形铸钢片或玻璃钢片，其表面上的凸凹部分为固定式或可伸缩式

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