一种复合式路面CRC层表面刻槽方法

技术领域

本发明属于城市道路复合路面领域，具体涉及一种复合式路面CRC层表面刻槽方法。

背景技术

复合式路面具有混凝土路面耐久性高、承载能力强、服役寿命长等优点，同时兼具沥青混凝土路面表面平整、行车舒适、维修养护方便、噪音小等特点，是一种发展前景良好的道路结构形式。

为了确保复合式路面AC层与CRC层间具有足够的抗剪强度，通常需要对CRC层表面进行糙化处理，而刻槽是复合式路面CRC层表面常用的糙化方式之一。现有的刻槽横断面一般为矩形，但矩形横断面会产生较多的水泥混凝土废渣，且难以完全冲洗干净，影响CRC表面与AC层抗剪强度与黏结强度。另，行车荷载从路表向下传递时存在一定的扩散角，而矩形刻槽横断面不能有效缓冲从路表传递至CRC层顶面的方向荷载，导致荷载对层间影响较大，不利于层间结合的稳定性。因此，需要设计一种新的CRC层表面刻槽。

现行CRC层表面刻槽主要依据《公路水泥混凝土路面施工技术细则》(JTG/T F30-2014)及《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ 1-2008)等规范完成，仅对矩形槽的槽深、槽宽、槽间距进行了规定，未规定其他形状的刻槽断面，也未从荷载扩散角度对刻槽断面的选用进行规定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式路面CRC层表面刻槽方法，该方法能设计一种产生较少水泥混凝土废渣，适用于复合式路面CRC层的表面刻槽。

本发明所采用的技术方案是：

一种复合式路面CRC层表面刻槽方法，其包括如下步骤：

S1、确定复合式路面结构设计参数；

S2、根据步骤S1的复合式路面结构设计参数建立复合式路面有限元模型；

S3、进行复合式路面有限元模型校准；

S4、利用校准后的复合式路面有限元模型数据计算复合式路面层间抗剪等效剪切角度；

S5、根据步骤S4的复合式路面层间抗剪等效剪切角度得到复合式路面CRC层表面刻槽面角度，从而确定复合式路面CRC层表面刻槽。

按上述方案，步骤S1中，所述复合式路面结构设计参数包括交通荷载、AC层厚度、AC层模量、AC层泊松比、CRC层厚度、CRC层模量、CRC层泊松比、土基模量、土基泊松比、水平力系数。

按上述方案，步骤S2中，基于复合式路面力学分析，以弹性层状理论体系为基础建立复合式路面有限元模型。

按上述方案，步骤S3中，进行复合式路面有限元模型校准的方法为：

通过在实际道路中埋置传感器采集应力应变数据，与相同工况条件下的有限元计算结果进行对比分析，调整有限元参数，对有限元模型进行校准。

按上述方案，步骤S4中，利用校准后的复合式路面有限元模型数据计算复合式路面层间抗剪等效剪切角度的方法为：

根据有限元模型计算结果，确定竖向压应力和剪应力共同作用下的压-剪应力的等效剪切角度。

交通荷载作用下的层间受到剪应力和竖向压应力的共同作用，竖向压应力和剪应力形成压-剪合力，该合力的方向与竖直方向的角度为复合式路面层间抗剪等效剪切角度，通过有限元计算结果处理得到。

按上述方案，复合式路面CRC层表面刻槽面角度与复合式路面层间抗剪等效剪切角度相等。

按上述方案，所述复合式路面CRC层表面刻槽呈三角形形状。

按上述方案，所述水平力系数为水平荷载与竖直荷载的比值，根据工程经验确定，必要时通过试验数据确定。

本发明的有益效果在于：

本发明基于力学分析，通过有限元计算确定复合式路面层间抗剪等效剪切角度，根据等效剪切角度设计复合式路面CRC层表面刻槽角度，提高了CRC层表面刻槽的糙化效果，提升了复合式路面层间抗剪强度，减少了复合式路面因层间抗剪强度不足导致的病害问题，同时减少了因矩形横断面刻槽产生的废渣，降低矩形横断面刻槽对CRC层的影响，社会经济效益显著。

本发明降低了传递至CRC层表面的荷载对层间结构的影响，提高了CRC层与AC层的黏结强度，填补了现行规范在CRC层刻槽型式上规定的不足。

根据获取的复合式路面层间抗剪等效剪切角度得出CRC层表面刻槽面的角度，能提高层间抗剪强度和减少层间扰动的角度。

本发明简单、可操作性强，可在复合式路面车辙预估中推广应用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是复合式路面CRC层表面刻槽方法流程示意图；

图2是实际复合式路面CRC路面板现场实测值；

图3是复合式路面有限元模型计算值；

图4是有限元模型计算的等效层间剪切角度；

图5是CRC层表面刻槽型式。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

某复合式道路采用AC+CRC结构形式，AC层厚度7.5cm，回弹模量8500MPa，泊松比0.25，CRC层厚度30cm，回弹模量30000MPa，泊松比0.15，土基回弹模量80MPa，泊松比0.4，行车荷载根据规范取0.7MPa，水平力系数根据经验取0.5，作为对比同时取水平力系数为0和1进行计算。

利用BISAR3.0软件建立有限元模型，该有限元模型的参数如上。

在实际的复合式道路中的CRC板顶和板底分别埋置应变传感器，采集轴重243kN车辆作用下的板顶板底应变数据，与有限元模型计算结果进行对比和校准。从图2和图3中可以看出，模型计算值与现场实测值符合，且荷载对CRC板应变的影响规律及范围与实测数据接近。

计算复合式路面层间抗剪等效剪切角度。利用校准后的有限元模型计算等效剪切角，根据计算结果同时参考规范，去纵向位置0.1m处的等效剪切角度22.1°作为CRC层表面刻槽面角度的设计依据，如图4所示。

设计复合式路面CRC层表面刻槽面角度。根据等效剪切角度设计CRC层表面刻槽型式，设计原则为CRC层表面刻槽面角度与等效剪切角度相等，即CRC层表面刻槽面与水平方向的夹角为22.1°，复合式路面CRC层表面刻槽呈三角形形状，即复合式路面CRC层表面刻槽横截面为三角形，如图5所示。

本发明在现有设计规范的基础上对复合路面的CRC表面刻槽方法进行了补充，提高了CRC层表面刻槽的糙化效果，提升了复合式路面层间抗剪强度，减少复合式路面因层间抗剪强度不足导致的病害问题，同时减少了因刻槽产生的废渣，降低刻槽对CRC层的影响，社会经济效益显著。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。