1、斜向預應力水泥混凝土路面斜向預應力水泥混凝土路面 主要內容主要內容233前期科研及工作基礎44 1斜向預應力混凝土路面簡介 項目應用前景及經濟社會效益斜向預應力混凝土路面實體工程應用 目前我國高速公路通車總里程目前我國高速公路通車總里程9 9萬多公里，瀝青路面占萬多公里，瀝青路面占8585左右，左右，水泥路面占水泥路面占1515左右，大部分高左右，大部分高速公路與等級公路都采用瀝青路速公路與等級公路都采用瀝青路面。面。 15%水泥路面85%瀝青路面一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介 我國瀝青資源相對匱乏，瀝青價格是水泥價格的我國瀝青資源相對匱乏，瀝青價格是水泥價格的102

2、0倍左右，高速公路瀝青路面的造價已經高于水泥混凝土路倍左右，高速公路瀝青路面的造價已經高于水泥混凝土路面的工程造價。面的工程造價。瀝青路面的造價瀝青路面的造價水泥混凝土路面的造價水泥混凝土路面的造價一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介 另外，瀝青路面屬于柔性路面結構，路面使另外，瀝青路面屬于柔性路面結構，路面使用狀態已經難以適應多軸超載的交通荷載，容易用狀態已經難以適應多軸超載的交通荷載，容易出現出現裂縫、車轍、水損害、泛油、松散裂縫、車轍、水損害、泛油、松散等病害。等病害。裂裂 縫縫 車車 轍轍水損害水損害 松松 散散 泛泛 油油一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力

3、混凝土路面簡介 水泥混凝土路面水泥混凝土路面強度高，強度高， 耐久性好，表面不產生車轍，耐久性好，表面不產生車轍，在很多在很多場合被優先選用。但由于存在脹縮縫，使混凝土路面常發生場合被優先選用。但由于存在脹縮縫，使混凝土路面常發生錯臺錯臺、唧泥唧泥、擠碎擠碎、拱起拱起等病害，從而影響路面的行車質量。等病害，從而影響路面的行車質量?；炷谅访娉Ｒ姴『﹀e 臺擠 碎唧 泥 拱 起一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介 以上的缺點與不足都限制了水泥混凝土路面在高等級以上的缺點與不足都限制了水泥混凝土路面在高等級公路中的大量推廣應用。為改善傳統水泥混凝土路面的不公路中的大量推廣應用。為

4、改善傳統水泥混凝土路面的不足，適應交通運輸的發展，足，適應交通運輸的發展，開展無縫水泥混凝土路面研究開展無縫水泥混凝土路面研究十分必要十分必要。一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介解決路面接縫的方法解決路面接縫的方法解決路面接縫的方法一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介連續配筋混凝土路面連續配筋混凝土路面 連續鋼筋混凝土路面一般允許出現裂縫，盡連續鋼筋混凝土路面一般允許出現裂縫，盡管在路面結構中配有大量的縱向鋼筋使這些裂管在路面結構中配有大量的縱向鋼筋使這些裂縫挨的很緊，但隨時間的推移，如果在裂縫寬縫挨的很緊，但隨時間的推移，如果在裂縫寬度發展到比較寬的

5、情況下，仍會出現破碎，有度發展到比較寬的情況下，仍會出現破碎，有時甚至出現錯臺，因此會影響路面行車的舒適時甚至出現錯臺，因此會影響路面行車的舒適性。性。 一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介解決路面接縫的方法解決路面接縫的方法 預應力混凝土路面是在車輛荷載作用前，沿路面縱向被施加永久的壓預應力混凝土路面是在車輛荷載作用前，沿路面縱向被施加永久的壓應力，應力， 使水泥混凝土路面的受拉區預先承受壓應力，使水泥混凝土路面的受拉區預先承受壓應力， 當車輛荷載和溫度當車輛荷載和溫度作用時，預壓應力抵消了一部分拉應力，混凝土抗拉強度偏低的缺點得到作用時，預壓應力抵消了一部分拉應力，混凝

6、土抗拉強度偏低的缺點得到彌補，使混凝土抗壓強度充分利用，從而提高路面的抗彎拉強度和路面承彌補，使混凝土抗壓強度充分利用，從而提高路面的抗彎拉強度和路面承載力。載力。預應力混凝土路面預應力混凝土路面 預加應力單獨作用下預壓區 行車荷載作用下受拉區一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介解決路面接縫的方法解決路面接縫的方法預應力路面的優越性由于采用預應力技由于采用預應力技術，使路面的板塊術，使路面的板塊長度加長，因長度加長，因而路面的接縫大大而路面的接縫大大減少，改善了行車減少，改善了行車的平穩性。的平穩性。2413由于預應力的存在由于預應力的存在使路面板整體性較使路面板整體性較強

7、，大大減少了邊強，大大減少了邊角破壞和橫向開裂角破壞和橫向開裂的可能性，提高了的可能性，提高了路面的耐久性。路面的耐久性。相關資料記載，在相相關資料記載，在相同荷載作用下，路面同荷載作用下，路面板厚度只需傳統混凝板厚度只需傳統混凝土板厚的土板厚的40%40%60%60%，就能提供很高的承載就能提供很高的承載力和較高的抗變形力和較高的抗變形能力。能力。預應力混凝土路面預應力混凝土路面可長時間提供優良可長時間提供優良的使用性能，且由的使用性能，且由于少縫，水損害減于少縫，水損害減少，養護投資相應少，養護投資相應減少。減少。一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介預應力路面優越性預應

8、力路面優越性 混凝土面板混凝土面板后澆帶后澆帶張拉端所需空間張拉端所需空間受力特點：受力特點：只沿路面板縱向施加預應力，提高路面的縱向承載能力。只沿路面板縱向施加預應力，提高路面的縱向承載能力。施工特點：施工特點：預應力筋張拉時是沿路面板兩端，所以要預留后澆帶。預應力筋張拉時是沿路面板兩端，所以要預留后澆帶。一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介縱向預應力路面簡介縱向預應力路面簡介縱向預應力混凝土路面缺點：縱向預應力混凝土路面缺點： 由于縱向預應力混凝土路面是在路面端部張拉，所以施工時要預留后澆帶預留后澆帶，滿足鋼絞線張拉所需空間。 只是沿路面板縱向受力，對于較寬路面可能產生

9、縱向裂縫對于較寬路面可能產生縱向裂縫。 無粘結預應力筋的有效張拉長度一般不超過60m， 因此要鋪筑100200m的預應力路面，就必須用連接器必須用連接器將預應力筋連接起來，以使預應力傳遞連續。從施工工藝上縱向預應力技術很難適應混凝土路面大面積鋪筑很難適應混凝土路面大面積鋪筑。 縱向預應力混凝土路面還不能連續施工不能連續施工。一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介縱向預應力路面簡介縱向預應力路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介一、斜向預應力混凝土路面簡介 斜向預應力無縫水泥混凝土路面。即對路面施加斜向預應力施加斜向預應力，使路面既可以產生縱向預應力，也可以產生橫向預應力，克服路

10、面各方向力的影響，使路面在較長范圍內不設置縮縫，這樣可以解決水泥混凝土路面由于接縫產生的損害現象，可以有效地延長水泥混凝土路面的使用壽命。斜向預應力無縫混凝土路面示意圖斜向預應力無縫混凝土路面示意圖v斜向預應力無縫水泥混凝土路面介紹斜向預應力無縫水泥混凝土路面介紹二、前期科研及工作基礎二、前期科研及工作基礎室內試驗研究室內試驗研究試驗路研究試驗路研究理論分析理論分析1、確定張拉順序、確定張拉順序2、計算出張拉時混凝土板的應力分布、計算出張拉時混凝土板的應力分布1、試驗路設計、試驗路設計2、試驗路鋪筑、試驗路鋪筑1、足尺試驗模型制作、足尺試驗模型制作2、試驗模型應力測試、試驗模型應力測試 200

11、8年，交通運輸部行業聯合科技攻關項目年，交通運輸部行業聯合科技攻關項目“融冰抗滑少縫預應力融冰抗滑少縫預應力水泥混凝土路面研究水泥混凝土路面研究”立項，開始立項，開始對斜向預應力水泥混凝土路面進行研對斜向預應力水泥混凝土路面進行研究：究：調研分析調研分析1、國內外研究現狀調查、國內外研究現狀調查 研究課題于研究課題于2013年年4月通過交通部西部交通建設科技項目管理中心月通過交通部西部交通建設科技項目管理中心成果鑒定，其中斜向預應力路面研究技術水平達成果鑒定，其中斜向預應力路面研究技術水平達國際領先國際領先。二、前期科研及工作基礎二、前期科研及工作基礎 2010年，交通部西部交通科技項目年，交

12、通部西部交通科技項目“斜向無粘結預應力無縫水泥斜向無粘結預應力無縫水泥混凝土路面技術研究混凝土路面技術研究”立項，對斜向預應力混凝土路面技術進行更為立項，對斜向預應力混凝土路面技術進行更為系統、深入的研究。系統、深入的研究。二、前期科研及工作基礎二、前期科研及工作基礎v取得的研究成果取得的研究成果在國內外核心期刊發表論文在國內外核心期刊發表論文4篇，篇，其中其中1篇篇EI檢索。檢索。1.1.論文：論文：（1 1）斜張法雙向預應力混凝土試驗路的施工）斜張法雙向預應力混凝土試驗路的施工. . 第五屆全國公路科技創新高層論第五屆全國公路科技創新高層論壇論文集壇論文集. . 人民交通出版社，人民交通出

13、版社，2010.2010.（2 2）斜張法雙向預應力水泥混凝土路面關鍵設計參數研究）斜張法雙向預應力水泥混凝土路面關鍵設計參數研究. . 公路，公路，20102010（1111）. .（3 3）斜向預應力無縫水泥混凝土路面研究）斜向預應力無縫水泥混凝土路面研究J. J. 山西建筑山西建筑. 2011. 2011（1313）. .（4）Research on the Design Method of Diagonal Post-Tensioned Prestressed Jointless Cement Concrete Pavement. Organization Council of the

14、 11th International Conference of Chinese Transportation Professionals (ICCTP 2011) EI檢索檢索二、前期科研及工作基礎二、前期科研及工作基礎已申請國家專利已申請國家專利2項，已受理專利項，已受理專利2項。項。v取得的研究成果取得的研究成果2.2.專利：專利：1. 發明專利發明專利“一種斜張法預應力混凝土路面施工方法一種斜張法預應力混凝土路面施工方法”（ZL201010104142.4）；2. 實用新型專利實用新型專利“斜張法預應力混凝土路面錨固區用局部受壓裝置斜張法預應力混凝土路面錨固區用局部受壓裝置”（ZL2

15、01020111354.0）3. 已受理發明專利已受理發明專利“一種混凝土路面滑動層摩擦系數測試裝置一種混凝土路面滑動層摩擦系數測試裝置” 201210054954.1；4. 已受理發明專利已受理發明專利“一種斜向預應力水泥混凝土路面施工模板裝置一種斜向預應力水泥混凝土路面施工模板裝置” 201220096980.6；二、前期科研及工作基礎二、前期科研及工作基礎v取得的研究成果取得的研究成果3.3.用戶報告：用戶報告：二、前期科研及工作基礎二、前期科研及工作基礎 斜向預應力混凝土路面在全國已先后鋪筑試驗段斜向預應力混凝土路面在全國已先后鋪筑試驗段九九處，鋪筑面處，鋪筑面積累計達到積累計達到60

16、000m2，施工工藝日趨完善，施工技術日趨成熟。目前，施工工藝日趨完善，施工技術日趨成熟。目前，已經形成斜向預應力混凝土路面一整套設計、施工技術標準，為施工已經形成斜向預應力混凝土路面一整套設計、施工技術標準，為施工進度和施工質量提供技術保障。進度和施工質量提供技術保障。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用序號序號項目名稱項目名稱鋪筑面積（鋪筑面積（m2）1G210南山峁隧道改建工程南山峁隧道改建工程9002陜西省府（谷）陜西省府（谷）店（塔）一級公路路面大中修整治工程店（塔）一級公路路面大中修整治工程23223陜西省漢中城（固）陜西省漢中城（固）熊（家山）

17、路面改建工程熊（家山）路面改建工程42004陜西省神（木）陜西省神（木）府（谷）高速公路石馬川收費廣場府（谷）高速公路石馬川收費廣場51005陜西省榆（林）陜西省榆（林）綏（德）高速公路建設工程（復合路面）綏（德）高速公路建設工程（復合路面）56886陜西省榆（林）陜西省榆（林）綏（德）高速公路四十里鋪收費廣場綏（德）高速公路四十里鋪收費廣場52007陜西省榆（林）陜西省榆（林）綏（德）高速公路魚河收費廣場綏（德）高速公路魚河收費廣場54308陜西省店烈二級公路路面改建工程陜西省店烈二級公路路面改建工程153009陜西省銅川耀旬二級公路建設工程陜西省銅川耀旬二級公路建設工程12168已已完完成

18、成的的推推廣廣應應用用項項目目試驗段位于試驗段位于G210國道南山峁隧道國道南山峁隧道外，試驗路面寬外，試驗路面寬9m，長，長100m，分兩，分兩幅施工。這是斜向預應力混凝土路面幅施工。這是斜向預應力混凝土路面首次首次應用，經過近五年的觀測，試驗應用，經過近五年的觀測，試驗路使用情況良好。路使用情況良好。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v G210南山峁隧道試驗路研究南山峁隧道試驗路研究已已完完成成的的推推廣廣應應用用項項目目府店一級公路試驗段府店一級公路試驗段 2010年年7月，為了驗證斜向預應力月，為了驗證斜向預應力路面的使用效果，選擇府店一級公路面

19、的使用效果，選擇府店一級公路為試驗路，此處大多為大型運煤路為試驗路，此處大多為大型運煤車輛，交通量密集，車輛，交通量密集，超限超載現象超限超載現象嚴重嚴重。試驗路面寬。試驗路面寬9m，長，長258m，分，分兩段鋪筑兩段鋪筑 。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v 陜西省府（谷）陜西省府（谷）店（塔）一級公路孤山超限站試驗路店（塔）一級公路孤山超限站試驗路通車一年，同期鋪筑的鋼纖維水泥混凝土路面裂縫較多；而斜向預應力水泥通車一年，同期鋪筑的鋼纖維水泥混凝土路面裂縫較多；而斜向預應力水泥混凝土路面試驗段未出現任何裂縫等病害，行車舒適性好、噪音小。混凝土路面試驗

20、段未出現任何裂縫等病害，行車舒適性好、噪音小。鋼纖維路面鋼纖維路面預應力路面預應力路面三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v 府店一級公路孤山超限站試驗路府店一級公路孤山超限站試驗路已已完完成成的的推推廣廣應應用用項項目目漢中城熊路試驗段漢中城熊路試驗段2010年年9月將斜向預應力水泥混凝土路面加鋪在舊水泥混凝土路面板月將斜向預應力水泥混凝土路面加鋪在舊水泥混凝土路面板上，為了上，為了預防路面的反射裂縫預防路面的反射裂縫，試驗路面寬，試驗路面寬7m，長，長600m，與原挖除路面，與原挖除路面設計方案相比，節約資金設計方案相比，節約資金20%以上，而且解決了廢

21、棄路面垃圾的傾倒問以上，而且解決了廢棄路面垃圾的傾倒問題，以利于環境保護，通過兩年多的觀察，路面無裂縫，未出現病害。題，以利于環境保護，通過兩年多的觀察，路面無裂縫，未出現病害。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v 漢中市城熊公路試驗路漢中市城熊公路試驗路已已完完成成的的推推廣廣應應用用項項目目神府高速公路試驗段神府高速公路試驗段首次將斜向預應力混凝土路面應首次將斜向預應力混凝土路面應用于用于公路收費站公路收費站，以解決收費站水，以解決收費站水泥路面斷板和錯臺問題，鋪筑面積泥路面斷板和錯臺問題，鋪筑面積達達5100m2。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用

22、三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v 神府高速石馬川收費廣場試驗路神府高速石馬川收費廣場試驗路已已完完成成的的推推廣廣應應用用項項目目斜向預應力混凝土路面首次應用于斜向預應力混凝土路面首次應用于高速公路復合式路面高速公路復合式路面，寬，寬12m，長，長237m，以解決橋梁與橋梁之間瀝青路面基層壓實不均勻和錯臺后跳車問題，阻止基，以解決橋梁與橋梁之間瀝青路面基層壓實不均勻和錯臺后跳車問題，阻止基層反射裂縫，并降低瀝青路面的造價，減少成本，應用前景廣闊。層反射裂縫，并降低瀝青路面的造價，減少成本，應用前景廣闊。有效阻止反射裂縫有效阻止反射裂縫三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝

23、土路面實體工程應用v 榆綏高速公路復合路面試驗路榆綏高速公路復合路面試驗路研究研究已已完完成成的的推推廣廣應應用用項項目目銅川耀旬二級公路試驗段路面寬銅川耀旬二級公路試驗段路面寬6.5m，長，長770m，斜向預應力混凝土路面采，斜向預應力混凝土路面采用用全幅一次鋪筑全幅一次鋪筑，取消中縫使路面板整體性提高。，取消中縫使路面板整體性提高。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v 銅川耀旬二級公路照金連接線試驗路銅川耀旬二級公路照金連接線試驗路已已完完成成的的推推廣廣應應用用項項目目河北南石線二級公路試驗段為了測量張拉過程中的錨固區應力損失，路河北南石線二級公路試

24、驗段為了測量張拉過程中的錨固區應力損失，路面寬面寬12m，長，長300m，斜向預應力混凝土路面采取半幅施工方式，目前已施，斜向預應力混凝土路面采取半幅施工方式，目前已施工完成，正在進一步觀測中。工完成，正在進一步觀測中。三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用三、斜向預應力混凝土路面實體工程應用v 河北邢臺南石線二級公路預應力路面試驗路河北邢臺南石線二級公路預應力路面試驗路 1斜向無粘結預應力無縫水泥混凝土路面繼承了縱向預應斜向無粘結預應力無縫水泥混凝土路面繼承了縱向預應力混凝土路面的優點，克服了傳統水泥混凝土路面預留力混凝土路面的優點，克服了傳統水泥混凝土路面預留伸縮縫多，路面易錯臺、斷裂、行車

25、不舒適等不足伸縮縫多，路面易錯臺、斷裂、行車不舒適等不足 ； 2斜向無粘結預應力無縫水泥混凝土路面抗折強度高、斜向無粘結預應力無縫水泥混凝土路面抗折強度高、抗彎拉性能強、抗疲勞性能好、抗剝落和鹽腐蝕性高、抗彎拉性能強、抗疲勞性能好、抗剝落和鹽腐蝕性高、不產生車轍與水損害、耐久性好、周期成本效益高。不產生車轍與水損害、耐久性好、周期成本效益高。 該項目的研究，將對水泥混凝土路面在公路和高速公路中的使用起到該項目的研究，將對水泥混凝土路面在公路和高速公路中的使用起到巨大的推動作用，其市場應用前景非常廣闊。巨大的推動作用，其市場應用前景非常廣闊。四、項目應用前景及經濟社會效益四、項目應用前景及經濟社

26、會效益v 斜向預應力混凝土路面應用前景斜向預應力混凝土路面應用前景降低瀝青路面在修筑降低瀝青路面在修筑和養護過程中的碳排和養護過程中的碳排放和廢棄污染物的排放和廢棄污染物的排放量，促進綠色環保放量，促進綠色環保公路事業的發展公路事業的發展有助于混凝土路面的推廣應用，有助于混凝土路面的推廣應用，促進地方水泥工業發展，帶動地促進地方水泥工業發展，帶動地區經濟的發展區經濟的發展15432提高路面使用性提高路面使用性能，解決由于接能，解決由于接縫產生的行車不縫產生的行車不舒適和路面損害舒適和路面損害現象現象降低路面養護費用降低路面養護費用，提高路面的全壽，提高路面的全壽命周期效益命周期效益改變瀝青路面

27、幾乎一統改變瀝青路面幾乎一統高速公路的現狀高速公路的現狀四、項目應用前景及經濟社會效益四、項目應用前景及經濟社會效益v 斜向預應力混凝土路面應用前景斜向預應力混凝土路面應用前景編號編號工料機名稱工料機名稱單位單位單價單價數量數量金額（元）金額（元）1碎石碎石噸噸100264.726465 2中砂中砂噸噸904.0362 3水泥水泥噸噸30090.327097 4減水劑減水劑噸噸58000.724191 總計總計58115元元100m普通混凝土路面材料費 編號編號工料機名稱工料機名稱單位單位單價單價數量數量金額（元）金額（元）1碎石碎石噸噸100264.65426465 2中砂中砂噸噸904.017362 3水泥水泥噸噸30090.32427097 4減水劑減水劑噸噸58000.7225924191 7 16縱向鋼筋縱向鋼筋噸噸450014.2263990912橫向鋼筋橫向鋼筋噸噸45001.67200總計總計129305.2100m連續配筋混凝土路面材料費 四、項目應用前景及經濟社會效益四、項目應用前景及經濟社會效益v 斜向預應力混凝土路面效益分析斜向預應力混凝土路面效益分析編號編號工料機名稱工料機名稱單位單位單價單價數量數量