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时间：2015-03-09

青加铺层的开裂分析及设计方法

　　旧水泥混凝土路面上加铺沥青层是一种特殊的路面结构，其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。由于接裂缝的存在，旧水泥混凝土路面作为基层的整体强度降低，而且在外力荷载作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时，沥青混凝土加铺层中由于接裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差，而出现较大的剪切应力，这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝的较主要原因。另外，由于路面暴露在大气中，受气温周期性变化的影响，沥青加铺层和旧水泥混凝土面板都会膨胀，产生温度应力。由于旧水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续，因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力，特别是在冬季气温较低时，沥青混凝土加铺层会因为与接裂缝对应处的拉应力过大而开裂，形成所谓的温度型反射裂缝。因此，沥青加铺层设计是沥青加铺层厚度设计，而厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板强度较高，将其作为基层，在其上加铺沥青混凝土的这种路面结构，强度一般能满足要求，关键是防止反射裂缝的产生。虽然我国目前旧水泥混凝土路面改建工程日益频繁，但现行的《公路工程沥青路面设计规范》并没有把旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计这一内容包括在内。国外对这一问题的研究工作起步较早，目前已形成四种相对成熟的设计和计算方法，分别是ARE(AnstinResarchEngineers)设计方法、美国沥青协会(AI)法、美国工程兵团和联邦航空局(FAA)法、AASHTO罩面设计方法。由这四种计算方法得出的宁通公路六合东至江都段旧混凝土路面上加铺的沥青混凝土厚度在80～100mm之间。

4 玻纤格栅防止反射裂缝作用机理

　　上述四种方法计算的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的厚度是作出一些假设后，按理论方法或是在国外一些试验结果的基础上得出的。为防止反射裂缝的产生，国外多采用加厚沥青加铺层的办法。但单纯依靠增加加铺层厚度有其弊端：一方面增加加铺层厚度受到路面标高的限制(宁通公路上跨桥桥下净空在加铺后需满足4.8m要求)；再就是大幅度增加加铺层厚度必将增加路面造价，而且在夏季高温情况下沥青混合料高温蠕变易产生车辙，也就失去了由于旧水泥混凝土板作基层所产生的强基薄面的优势，因而加厚沥青加铺层这一方法不可取。 

　　针对这一情况，在查阅大量资料，进行理论分析和论证的基础上，较终决定在旧水泥混凝土路面上布置玻纤格栅加筋层，其上再铺筑沥青混凝土面层。这样铺筑的路面对防止基层裂缝反射、减少路面车辙、延长路面寿命具有显著效果。玻纤格栅具有高抗拉强度、低延伸率、无蠕变，与沥青混合料的相容性好、物理化学性能稳定、耐高温、嵌锁与限制作用强等特点，其主要作用为均匀传递轴载，并将反射裂缝应力由垂直方向转为水平方向。
 
　　使用玻纤格栅，可增强沥青混合料的整体抗拉强度，有效地改善路面结构应力分布，抵抗和延缓由于路面的基层裂缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝的发生，从而提高路面的使用寿命。 
根据宁通公路六合东至江都段旧水泥混凝土板破损情况，不同路段采用了不同的处理方案：南京段加铺方案为4cm改性沥青SMA+6cm粗粒式沥青混凝土+玻纤格栅+2cm沥青找平层+18cm二灰碎石；扬州段加铺方案为4cm改性沥青SMA+6cm粗粒式沥青混凝土+玻纤格栅+2cm沥青找平层+改性沥青油毛毡贴缝。
5 施工技术

5.1 铺设路面的处理
　　玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关，在铺设前必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水渍、污物等彻底清除干净,使铺设表面清洁干燥。玻纤格栅上感压式背腹属水溶性物质,如路面有水迹时,应待路面干燥后再进行铺设。铺设格栅之前需洒粘层油,粘层油如使用乳化沥青,需在完全破乳干燥后铺设格栅。

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