发布于:2005-10-13 11:08:13
来自:施工技术/市政工程施工
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(—)基本情况
水泥混凝土连锁块铺面是一种新型的铺面形式,它于20 世纪80年代中期传入我国,由于其特有的优越性,迄今已在国外多个码头的堆场工程中得到了应用,并取得了巨大的社会效益和经济效应。
所谓连锁块铺面就是面层由高强精度的水泥混凝土预制块按特定方法紧密排列,块体间接缝用砂粒填灌而成的路面,在外力荷载作用下,块体下不是单独受力,而是相互连锁地扩散荷载。
连锁块路面结构主要有四个层次:连锁块层,垫砂层,基层和路基。
1. 连锁块层是连锁块铺面区别其他路面结构的层次,它不反起磨耗层作用,而且起结构层(整体扩散菏载)作用,块体可制成不同形状拼出各种图案美化环境。
2. 垫砂层的作用是整平基层,并为面层形成紧密嵌锁提供必要条件。
3. 基层和路基与一般沥青路面几乎没有区别。
4. 边缘约束是必须的,它的作用其限制块体在行车菏载作用下的侧向位移,以保证块体间的嵌锁。
关于连锁块铺面的研究,德国、英国、澳大利亚、南非、荷南、日本等国均进行过不同类型的试验,以弄清连锁块铺面的特性,它们比较一般的结论如下:
1. 块体不是各自独立地承受菏载能力。
2. 多数研究者以为块体的形状对路面性能有影响:异形块的嵌锁性能通常比矩形块好,四边嵌锁的块体其性能优于两边的嵌锁块体。
3. 联锁块铺面能承受很大的变形而不损坏。
4. 与沥青路面相比连锁块铺面回弹弯沉较大。
5. 连锁块铺面的损坏通常不是由块体的断裂,而是由于块体被冲剪进入基层,以及过大的路表永久变形累积(车辙)
6. 连锁块铺面具有很好的抗滑性能。
大量的试验证明,推动了连锁块铺面的成功应用和变革,混凝土块体变形由模仿砖块发展到精制型的齿边矩形块,又发展到今天全面改革的异形块体。不断的改进和完善了连锁铺面的系统性能。
目前最先进的连锁型铺地砖便是“十字波浪型”铺地砖。
(二) 十字波浪型铺地砖性能分析:
十字波浪型地砖具有独特的“×”形状,每块地砖均有12个侧面,每个侧面又具有齿状的结合端头,按照规范施工后,每个侧面的齿状端头恰好结合,使砖块之间像齿轮一样紧密啮合,这样地砖的十二个侧面均受到邻块的约束,此时已获得一定的嵌锁,不过此时的嵌锁是初步的并不稳定。我们都知道随着何载作用次数的增加,路表面会出现永久变形,十字波浪型地砖铺面在荷载作用初期,永久变形累积量也是急剧增加的,一方面是由于垫砂层未经压实是松嵌的,另一方面是十字波浪型地砖调整自身位置的结果随着荷载作用 次数的增加,永久变形增长速度也逐渐减小,此时垫砂层已逐渐加密,块体间嵌锁已趋于稳定。当荷载作用次数达到一定的数值,永久变形增加速度已经很小,联锁块层已成为一个稳定的结构层,同时块体位置的调整接缝紧密程度的增加又使得面层的整体性不断加强,进而达到嵌锁稳定状态,所以初期的变形是使面层形成稳定结构层所必须的。
1.荷载扩散机理
嵌锁的产生发展与稳定为荷载的扩散提供必要条件。对于十字波浪型铺面而言,由于面层的联锁块体很小,无法像水泥混凝土路面板那样靠整体板体的绕曲来扩散荷载,块体间的接缝较多,也不能像沥青混凝土路面那样靠结构层的连续性扩散荷载。接缝是联锁块层中的不连续部位,接缝的存在使块体间不断传递弯拉应力,但嵌锁的存在使接缝具备了传递剪力可能,从而将块体自身和受的竖向荷载扩散出去。
我们已经知道在一定荷载作用下铺面结构联锁块层已形成一个稳定的弹性工作层,回弹弯沉的存在为诸块层联合作用的能力。
上图以十字波浪型地砖一个侧面来说明荷载扩散情况。十字波浪型铺面在荷载作用下产生弯沉,此时十字波浪型地砖必将随之发生微小的转动(错动),由于诸块体处于稳定,相互挤密的平衡状态,块体的任何微小转动都将受到相临块体的限制。如果不存在邻边的约束,一个侧面的两块十字波浪型地砖,不仅存在微小的上下错动,而且有中间的受荷载,两边向外扩张的趋势(以简单矩形块分析),但是邻边约束的存在使向外的扩张的趋势得以减小,这样块体内部的这种张开趋势可分解为上图所示,从而产生了水平方向的桥压力,正是这个桥压力和荷载作用下块体间竖向相互错动趋势,使块体间产生了竖向的摩擦力形成抗减强度,十字波浪型地砖受力原理如上述一致。由于十字波浪型共有十二个侧面,受到邻边的约束强于其他形状块体,其性能自然优越,所加荷载越大,铺面回弹弯沉就越大,块体的转动角度越大,块体间水平挤压力也就越大,于是荷载便被扩散到更大的范围,自然而知,对联锁块铺面而言,在路面边缘加一定的约束是必要的,否则荷载扩散能力难以持久。
上述的分析说明,联锁块层将竖向荷载变为水平推力,具有这种特性的结构在结构力学上描述为“拱”,所以联锁块层具有明显的拱效应。在扩散荷载的过程中,回弹弯沉起着决定性作用,荷载的扩散与回弹弯沉是同时产生同时消失的。
总之,永久变形的存在使块体
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