一種水泥混凝土路面組合結構傳力桿及耐久型縮縫結構的制作方法
【專利說明】一種水泥混凝土路面組合結構傳力桿及耐久型縮縫結構
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技術領域
[0002]本發明屬于水泥混凝土路面設計領域，涉及一種水泥混凝土路面組合結構傳力桿。
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【背景技術】
[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、日常養護工作量小等優點，在礦區、農村公路中廣泛使用。我國頒布的《公路水泥混凝土路面設計規范》指出水泥混凝土路面的設計使用壽命不小于20年，世界各國水泥混凝土路面設計規范甚至提出使用壽命不小于30年的要求。然而，我國現有水泥混凝土路面的服役壽命遠低于設計年限，這預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查發現，FffD (落錘式彎沉儀)和鉆芯取樣檢測數據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損壞的部位，我國水泥路面設計中縮縫大多是采用傳統的假縫構造，荷載傳遞時依靠混凝土的骨料自鎖作用完成的。隨著高速公路運輸的飛速發展，重型車輛日益增多，車輛超載現象趨于普遍，導致假縫靠骨料自鎖傳遞傳遞荷載存在許多問題。當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力，使得相鄰的兩塊板變形協調，見圖1、圖2。
[0006]然而，在荷載傳遞過程中，傳力桿的鋼質材料硬度過大，在與周圍混凝土間的接觸存在明顯的應力集中現象，超載車輛通過多時易引起混凝土內產生裂縫。開裂后的混凝土為傳力桿提供支撐的能力下降，傳力桿的松動導致荷載傳遞能力下降，如果雨水進入松動處，甚至會引起板邊開裂等早期破壞。此外，鋼質傳力桿還面臨著金屬銹蝕的問題，如我國北方一些地區使用除冰雪鹽，鹽與水沿接縫進入傳力桿表面，氯化物、氧化物和水的綜合作用將加快傳力桿的銹蝕。鋼質傳力桿的銹蝕物體積約為原來的6~10倍，強大的內應力最終將導致水泥路面板邊緣的散裂。鋼質傳力桿的銹蝕會導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，從而導致水泥混凝土路面縮縫喪失了伸縮的功能。
[0007]因此，一種優良的水泥混凝土路面傳力桿結構應當具備以下三大特點:一是傳力桿結構本身具備良好的抗剪性能，能夠在車輪荷載反復作用下不發生剪切破壞；二是傳力桿結構應具備良好的抗腐蝕能力，在復雜環境條件下不發生銹蝕；三是傳力桿結構應當與水泥混凝土材料之間受力狀態更加均勻合理，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。
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【發明內容】
[0009]技術問題:本發明提供了一種具備良好的抗剪切性能，同時能夠抵抗復雜環境對鋼質傳力桿的化學腐蝕，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構傳力桿，同時提供一種基于該組合結構傳力桿的水泥混凝土路面耐久型縮縫結構。
[0010]技術方案:本發明的水泥混凝土路面組合結構傳力桿，包括鋼質傳力桿和套裝在所述鋼質傳力桿上的玻璃鋼套管，所述玻璃鋼套管為環形截面空心管體，其內壁光滑，一側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，另一側外表面光滑，所述鋼質傳力桿的一端設置有螺紋，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，鋼質傳力桿有螺紋的一端設置在玻璃鋼套管外表面光滑的一側。
[0011]本發明組合結構傳力桿的優選方案中，玻璃鋼套管采用玻璃纖維增強塑料制成。
[0012]本發明的水泥混凝土路面耐久型縮縫結構，包括水泥混凝土板、設置在所述兩相鄰水泥混凝土板邊緣處的組合結構傳力桿，所述組合結構傳力桿包括鋼質傳力桿和套裝在所述鋼質傳力桿上的玻璃鋼套管，所述玻璃鋼套管為環形截面空心管體，其內壁光滑，一側外表面帶有肋狀螺紋并與一塊水泥混凝土板的邊緣連接，另一側外表面光滑，設置在另一塊水泥混凝土板的邊緣凹槽內并能夠自由伸縮活動，所述鋼質傳力桿的一端設置有螺紋，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，鋼質傳力桿有螺紋的一端設置在玻璃鋼套管外表面光滑的一側，并與該側的水泥混凝土板的邊緣連接，鋼質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并能夠自由伸縮活動。
[0013]本發明水泥混凝土路面耐久型縮縫結構的優選方案中，組合結構傳力桿由傳力桿支架整體固定在水泥混凝土板內，相鄰的水泥混凝土板間的縮縫中設置有填充空隙的填縫板，所述填縫板的上部設有阻止雨水滲入的填縫料。
[0014]本發明的組合結構傳力桿安裝于水泥混凝土路面縮縫內部，具備良好的截面抗剪性能，能夠抵抗復雜外界環境對于鋼質傳力桿的化學腐蝕，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調能力，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:與現有技術相比，本發明具有如下優點:
普通的傳力桿只是一根比較細長、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，而組合結構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，有益于傳力桿經受長期的交通荷載沖擊作用；同時因為鋼質傳力桿橫截面小、圓截面周長短，所以被混凝土包裹接觸的面積小，這種情況容易產生應力集中，而且鋼質傳力桿的硬度很大，容易在桿端把混凝土材料頂裂，導致傳力桿的松動。
[0016]本發明的一種水泥混凝土路面組合結構傳力桿，由鋼質傳力桿和玻璃鋼套管組成。
[0017]首次將套管構件應用到水泥混凝土路面傳力桿當中與鋼質傳力桿共同承受交通荷載作用，并合理