一種水泥混凝土路面組合結(jié)構(gòu)傳力桿及耐久型縮縫結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】一種水泥混凝土路面組合結(jié)構(gòu)傳力桿及耐久型縮縫結(jié)構(gòu)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于水泥混凝土路面設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種水泥混凝土路面組合結(jié)構(gòu)傳力桿。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]公路水泥混凝土路面是我國高等級公路的主要路面形式之一，因其具有強度高、剛度大、耐久性好、日常養(yǎng)護(hù)工作量小等優(yōu)點，在礦區(qū)、農(nóng)村公路中廣泛使用。我國頒布的《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》指出水泥混凝土路面的設(shè)計使用壽命不小于20年，世界各國水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范甚至提出使用壽命不小于30年的要求。然而，我國現(xiàn)有水泥混凝土路面的服役壽命遠(yuǎn)低于設(shè)計年限，這預(yù)示著道路的投資效益大幅度降低。
[0005]大量的水泥混凝土路面路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ffD (落錘式彎沉儀)和鉆芯取樣檢測數(shù)據(jù)證明大部分路面板體材料的強度和路基的支撐強度均處于正常范圍，水泥混凝土路面的主要破壞形式集中于斷板及錯臺，這類病害的產(chǎn)生源于交通超載及水泥混凝土板間的荷載傳遞能力不足。其中，橫向縮縫是最容易出現(xiàn)損壞的部位，我國水泥路面設(shè)計中縮縫大多是采用傳統(tǒng)的假縫構(gòu)造，荷載傳遞時依靠混凝土的骨料自鎖作用完成的。隨著高速公路運輸?shù)娘w速發(fā)展，重型車輛日益增多，車輛超載現(xiàn)象趨于普遍，導(dǎo)致假縫靠骨料自鎖傳遞傳遞荷載存在許多問題。當(dāng)車輪作用于其中一塊路面板邊緣時，縮縫處相鄰兩塊板將產(chǎn)生差異沉降，假縫沿路面深度斷開，混凝土的骨料自鎖作用降低，縮縫傳力性能無法滿足重在交通的需求。解決的途徑是在路面橫向縮縫當(dāng)中安裝傳力桿，即一種圓形截面金屬桿件。傳力桿的作用在于，當(dāng)車輪作用于路面縮縫處時，傳力桿的一部分荷載傳遞到相鄰的路面板上，減少直接承受輪載的路面板變形和板底的拉應(yīng)力，使得相鄰的兩塊板變形協(xié)調(diào)，見圖1、圖2。
[0006]然而，在荷載傳遞過程中，傳力桿的鋼質(zhì)材料硬度過大，在與周圍混凝土間的接觸存在明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，超載車輛通過多時易引起混凝土內(nèi)產(chǎn)生裂縫。開裂后的混凝土為傳力桿提供支撐的能力下降，傳力桿的松動導(dǎo)致荷載傳遞能力下降，如果雨水進(jìn)入松動處，甚至?xí)鸢暹呴_裂等早期破壞。此外，鋼質(zhì)傳力桿還面臨著金屬銹蝕的問題，如我國北方一些地區(qū)使用除冰雪鹽，鹽與水沿接縫進(jìn)入傳力桿表面，氯化物、氧化物和水的綜合作用將加快傳力桿的銹蝕。鋼質(zhì)傳力桿的銹蝕物體積約為原來的6~10倍，強大的內(nèi)應(yīng)力最終將導(dǎo)致水泥路面板邊緣的散裂。鋼質(zhì)傳力桿的銹蝕會導(dǎo)致其有效截面的損失，傳力桿的抗剪強度下降，從而削弱了其傳遞荷載和抵抗豎向位移變化的能力；傳力桿通過自由端將荷載從一塊板傳遞到相鄰板，而銹蝕物的產(chǎn)生會阻礙傳力桿自由端的順利收縮，限制其原地不動，從而導(dǎo)致水泥混凝土路面縮縫喪失了伸縮的功能。
[0007]因此，一種優(yōu)良的水泥混凝土路面?zhèn)髁U結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備以下三大特點:一是傳力桿結(jié)構(gòu)本身具備良好的抗剪性能，能夠在車輪荷載反復(fù)作用下不發(fā)生剪切破壞；二是傳力桿結(jié)構(gòu)應(yīng)具備良好的抗腐蝕能力，在復(fù)雜環(huán)境條件下不發(fā)生銹蝕；三是傳力桿結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)與水泥混凝土材料之間受力狀態(tài)更加均勻合理，不至于將周圍包裹的水泥混凝土壓裂引起桿件的松動，最終使得傳力桿傳荷能力整體喪失。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術(shù)問題:本發(fā)明提供了一種具備良好的抗剪切性能，同時能夠抵抗復(fù)雜環(huán)境對鋼質(zhì)傳力桿的化學(xué)腐蝕，與水泥混凝土材料接觸面受力更為合理，極大的延長了水泥混凝土路面使用壽命的水泥混凝土路面組合結(jié)構(gòu)傳力桿，同時提供一種基于該組合結(jié)構(gòu)傳力桿的水泥混凝土路面耐久型縮縫結(jié)構(gòu)。
[0010]技術(shù)方案:本發(fā)明的水泥混凝土路面組合結(jié)構(gòu)傳力桿，包括鋼質(zhì)傳力桿和套裝在所述鋼質(zhì)傳力桿上的玻璃鋼套管，所述玻璃鋼套管為環(huán)形截面空心管體，其內(nèi)壁光滑，一側(cè)的外表面帶有肋狀螺紋，用以連接路面中水泥混凝土板的邊緣，另一側(cè)外表面光滑，所述鋼質(zhì)傳力桿的一端設(shè)置有螺紋，另一端表面光滑并涂有浙青，所述浙青外又包裹有聚乙烯膜，鋼質(zhì)傳力桿有螺紋的一端設(shè)置在玻璃鋼套管外表面光滑的一側(cè)。
[0011]本發(fā)明組合結(jié)構(gòu)傳力桿的優(yōu)選方案中，玻璃鋼套管采用玻璃纖維增強塑料制成。
[0012]本發(fā)明的水泥混凝土路面耐久型縮縫結(jié)構(gòu)，包括水泥混凝土板、設(shè)置在所述兩相鄰水泥混凝土板邊緣處的組合結(jié)構(gòu)傳力桿，所述組合結(jié)構(gòu)傳力桿包括鋼質(zhì)傳力桿和套裝在所述鋼質(zhì)傳力桿上的玻璃鋼套管，所述玻璃鋼套管為環(huán)形截面空心管體，其內(nèi)壁光滑，一側(cè)外表面帶有肋狀螺紋并與一塊水泥混凝土板的邊緣連接，另一側(cè)外表面光滑，設(shè)置在另一塊水泥混凝土板的邊緣凹槽內(nèi)并能夠自由伸縮活動，所述鋼質(zhì)傳力桿的一端設(shè)置有螺紋，與一塊水泥混凝土板邊緣緊密連接，另一端表面光滑并涂有浙青，所述浙青外又包裹聚乙烯膜，鋼質(zhì)傳力桿有螺紋的一端設(shè)置在玻璃鋼套管外表面光滑的一側(cè)，并與該側(cè)的水泥混凝土板的邊緣連接，鋼質(zhì)傳力桿表面光滑的一端伸入另一塊水泥混凝土板的邊緣凹槽內(nèi)并能夠自由伸縮活動。
[0013]本發(fā)明水泥混凝土路面耐久型縮縫結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方案中，組合結(jié)構(gòu)傳力桿由傳力桿支架整體固定在水泥混凝土板內(nèi)，相鄰的水泥混凝土板間的縮縫中設(shè)置有填充空隙的填縫板，所述填縫板的上部設(shè)有阻止雨水滲入的填縫料。
[0014]本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)傳力桿安裝于水泥混凝土路面縮縫內(nèi)部，具備良好的截面抗剪性能，能夠抵抗復(fù)雜外界環(huán)境對于鋼質(zhì)傳力桿的化學(xué)腐蝕，同時與水泥混凝土材料的接觸面受力合理，有效增強與水泥路面的變形協(xié)調(diào)能力，提高了耐久性，極大延長了水泥混凝土路面的使用壽命。
[0015]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
普通的傳力桿只是一根比較細(xì)長、橫截面較小的鋼筋，容易因為抗剪性能不足而引起傳力桿的剪切斷裂，而組合結(jié)構(gòu)專利桿在外面加裝了玻璃鋼套管后，將對傳力桿的整體抗剪切能力有大幅提升，有益于傳力桿經(jīng)受長期的交通荷載沖擊作用；同時因為鋼質(zhì)傳力桿橫截面小、圓截面周長短，所以被混凝土包裹接觸的面積小，這種情況容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且鋼質(zhì)傳力桿的硬度很大，容易在桿端把混凝土材料頂裂，導(dǎo)致傳力桿的松動。
[0016]本發(fā)明的一種水泥混凝土路面組合結(jié)構(gòu)傳力桿，由鋼質(zhì)傳力桿和玻璃鋼套管組成。
[0017]首次將套管構(gòu)件應(yīng)用到水泥混凝土路面?zhèn)髁U當(dāng)中與鋼質(zhì)傳力桿共同承受交通荷載作用，并合理