[发明专利]一种寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法

权利要求书

1.一种寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法，其特征在于，所述的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；

(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；

(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。

2.如权利要求1所述的寒区公路水泥路面结构性损坏的预防方法，其特征在于，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能达到最小值，即曲线出现拐点，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，则在这一范围内能够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；

实际有效系数随缩缝传力杆间距的增大而迅速减小，当路面板厚度在24cm以下时，传力杆间距取30cm能够较好地满足有效系数验算条件，但路面板厚度≥24cm时，实际有效系数比需要有效系数超出很多，且面层板越厚，超出越大，当面层板厚度＞24cm时，应适当增加传力杆的间距，建议传力杆最大间距取40cm，此时实际有效系数与需要有效系数的匹配比较合理，并能减少约27％的缩缝传力杆钢筋用量；

传力杆间距增加对路面板板底弯拉应力的影响：

无硬路肩的情况，当轴载作用在横缝边缘中部，缩缝传力杆间距为30cm和40cm时，该横断面处混凝土板底的弯拉应力分布曲线非常接近，其中峰值应力相差约0.5％；按我国规范规定的临界荷位，当轴载作用在纵缝边缘中部时，有、无硬路肩的情况基本相同，缩缝传力杆间距30cm和40cm两种情况下的板底弯拉应力相差0.3～1.0％，并且越靠近车道外侧纵缝边缘中部，相差越小，即不利荷载位置处的板底弯拉应力差别微小；

对双车道有水泥混凝土硬路肩的情况，当轴载作用在横缝边缘中部，传力杆间距30cm和40cm时的混凝土板底弯拉应力数值靠近两侧板边附近增加较多，但对应的应力数值较小，而在不利荷载位置处，即峰值板底弯拉应力仅增加1.12％。