[发明专利]一种玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面设计方法

说明书

本发明提供了一种玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面设计方法，包括步骤：（1）确定交通参数、道路的交通等级，初拟路面结构；（2）确定路面结构设计材料参数及温度梯度，计算混凝土面板厚度；（3）确定配筋设计指标要求，包括裂缝间距、裂缝宽度和玄武岩纤维筋屈服强度；（4）初拟配筋率，计算、判断各个配筋设计指标是否满足预先设定的设计要求，修改或优化配筋结果，确定玄武岩纤维筋配筋方案和筋材布置方案。本发明考虑了冲断破坏、均匀温降和干缩对玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面的影响，玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面具有节省钢筋、耐腐蚀、节能环保等优点，能够较好地抑制混凝土在干缩和温降产生的应力，提高路面质量。

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体提出一种玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面设计方法，特别是以玄武岩纤维筋为加强筋并且考虑冲断破坏、均匀温降和干缩影响下的玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面设计方法。

背景技术

连续配筋混凝土路面(Continuous Reinforced Concrete Pavement)面层形成垂直于横向裂缝并贯穿于相邻横缝范围的纵向裂缝，进而造成混凝土断裂块是目前CRCP路面的主要破坏形式，即通常所说的冲断破坏。《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)增加了防止冲断破坏的设计考虑，参照美国的力学经验法路面设计指南而制定了确定连续配筋混凝土路面纵向配筋的三项设计要求。

在干缩和温降作用下CRCP必然开裂，间距较小、宽度较大的横向裂缝容易使水渗入导致钢筋腐蚀，并且在荷载作用下极易产生冲断破坏。玄武岩纤维筋(Basalt FiberReinforced Polymer，简称BFRP)以玄武岩纤维为增强材料，其拉伸强度比钢筋高，具有高强度、耐腐蚀、重量轻、耐电磁、良好的抗疲劳性能及耐久性等优点，其热膨胀系数比钢筋更接近于绝大多数混凝土，能够较好地抑制混凝土在干缩和温降产生的应力。

玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面是一种新型路面，具有节省钢筋、耐腐蚀、节能环保等优点。《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2011)没有给出针对该种路面的设计方法，急需一种考虑了冲断破坏、均匀温降和干缩影响的玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面设计方法。

发明内容

本发明的目的在于针对目前连续配筋水泥混凝土路面的主要病害，提供一种以玄武岩纤维筋取代连续配筋路面中的钢筋并考虑了冲断破坏、均匀温降和干缩影响的连续配筋水泥混凝土路面设计方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种玄武岩纤维筋连续配筋水泥混凝土路面设计方法，包括下述步骤：

(1)确定交通参数、道路的交通等级，初拟路面结构；

(2)确定路面结构设计材料参数及温度梯度，计算混凝土面板厚度；

(3)确定配筋设计指标要求，包括裂缝间距、裂缝宽度和玄武岩纤维筋屈服强度；

(4)初拟配筋率，计算、判断各个配筋设计指标是否满足预先设定的设计要求，修改或优化配筋结果，确定玄武岩纤维筋配筋方案和筋材布置方案，所述的玄武岩纤维筋配筋方案包括玄武岩纤维筋的直径和间距。

优选地，步骤(2)中所述的材料参数包括：混凝土弹性模量E_c、混凝土线膨胀系数α_c、混凝土抗拉强度f_t、玄武岩纤维筋与混凝土的粘结滑移系数k_s、面层与基层摩阻系数k_c、玄武岩纤维筋弹性模量E_s和玄武岩纤维筋线膨胀系数α_s。其中玄武岩纤维筋与混凝土的粘结滑移系数k_s通过拉拔试验确定。

优选地，步骤(3)中所述的确定配筋设计指标要求具体包括：

混凝土面层横向裂缝的平均间距不大于2m；