[发明专利]一种水泥混凝土路面组合结构传力杆及耐久型缩缝结构

说明书

技术领域

本发明属于水泥混凝土路面设计领域，涉及一种水泥混凝土路面组合结构传力杆。

背景技术

公路水泥混凝土路面是我国高等级公路的主要路面形式之一，因其具有强度高、刚度大、耐久性好、日常养护工作量小等优点，在矿区、农村公路中广泛使用。我国颁布的《公路水泥混凝土路面设计规范》指出水泥混凝土路面的设计使用寿命不小于20年，世界各国水泥混凝土路面设计规范甚至提出使用寿命不小于30年的要求。然而，我国现有水泥混凝土路面的服役寿命远低于设计年限，这预示着道路的投资效益大幅度降低。

大量的水泥混凝土路面路况调查发现，FWD（落锤式弯沉仪）和钻芯取样检测数据证明大部分路面板体材料的强度和路基的支撑强度均处于正常范围，水泥混凝土路面的主要破坏形式集中于断板及错台，这类病害的产生源于交通超载及水泥混凝土板间的荷载传递能力不足。其中，横向缩缝是最容易出现损坏的部位，我国水泥路面设计中缩缝大多是采用传统的假缝构造，荷载传递时依靠混凝土的骨料自锁作用完成的。随着高速公路运输的飞速发展，重型车辆日益增多，车辆超载现象趋于普遍，导致假缝靠骨料自锁传递传递荷载存在许多问题。当车轮作用于其中一块路面板边缘时，缩缝处相邻两块板将产生差异沉降，假缝沿路面深度断开，混凝土的骨料自锁作用降低，缩缝传力性能无法满足重在交通的需求。解决的途径是在路面横向缩缝当中安装传力杆，即一种圆形截面金属杆件。传力杆的作用在于，当车轮作用于路面缩缝处时，传力杆的一部分荷载传递到相邻的路面板上，减少直接承受轮载的路面板变形和板底的拉应力，使得相邻的两块板变形协调，见图1、图2。

然而，在荷载传递过程中，传力杆的钢质材料硬度过大，在与周围混凝土间的接触存在明显的应力集中现象，超载车辆通过多时易引起混凝土内产生裂缝。开裂后的混凝土为传力杆提供支撑的能力下降，传力杆的松动导致荷载传递能力下降，如果雨水进入松动处，甚至会引起板边开裂等早期破坏。此外，钢质传力杆还面临着金属锈蚀的问题，如我国北方一些地区使用除冰雪盐，盐与水沿接缝进入传力杆表面，氯化物、氧化物和水的综合作用将加快传力杆的锈蚀。钢质传力杆的锈蚀物体积约为原来的6~10倍，强大的内应力最终将导致水泥路面板边缘的散裂。钢质传力杆的锈蚀会导致其有效截面的损失，传力杆的抗剪强度下降，从而削弱了其传递荷载和抵抗竖向位移变化的能力；传力杆通过自由端将荷载从一块板传递到相邻板，而锈蚀物的产生会阻碍传力杆自由端的顺利收缩，限制其原地不动，从而导致水泥混凝土路面缩缝丧失了伸缩的功能。

因此，一种优良的水泥混凝土路面传力杆结构应当具备以下三大特点：一是传力杆结构本身具备良好的抗剪性能，能够在车轮荷载反复作用下不发生剪切破坏；二是传力杆结构应具备良好的抗腐蚀能力，在复杂环境条件下不发生锈蚀；三是传力杆结构应当与水泥混凝土材料之间受力状态更加均匀合理，不至于将周围包裹的水泥混凝土压裂引起杆件的松动，最终使得传力杆传荷能力整体丧失。

发明内容

    技术问题：本发明提供了一种具备良好的抗剪切性能，同时能够抵抗复杂环境对钢质传力杆的化学腐蚀，与水泥混凝土材料接触面受力更为合理，极大的延长了水泥混凝土路面使用寿命的水泥混凝土路面组合结构传力杆，同时提供一种基于该组合结构传力杆的水泥混凝土路面耐久型缩缝结构。

技术方案：本发明的水泥混凝土路面组合结构传力杆，包括钢质传力杆和套装在所述钢质传力杆上的玻璃钢套管，所述玻璃钢套管为环形截面空心管体，其内壁光滑，一侧的外表面带有肋状螺纹，用以连接路面中水泥混凝土板的边缘，另一侧外表面光滑，所述钢质传力杆的一端设置有螺纹，另一端表面光滑并涂有沥青，所述沥青外又包裹有聚乙烯膜，钢质传力杆有螺纹的一端设置在玻璃钢套管外表面光滑的一侧。

本发明组合结构传力杆的优选方案中，玻璃钢套管采用玻璃纤维增强塑料制成。