竹筋混凝土路面结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种竹筋混凝土路面结构及其设计方法，该方法包括：待施工的竹筋混凝土路面结构包括设于地基层之上的底层、设于所述底层之上的中间层以及设于所述中间层之上的面层，于所述中间层内埋设双层竹筋结构；设计得出所述中间层的强度设计值fc和厚度设计值；设计所述底层和所述面层的厚度为混凝土保护层最小厚度，从而设计得到了满足受力要求的竹筋混凝土路面结构。针对其中的中间层进行了强度和厚度的设计，使其能够满足重载机车的承载要求，还符合地基层承载力的设计要求，且中间层内部设置了双层竹筋结构，能够提高中间层的结构强度，增加其受力能力，避免竹筋混凝土路面结构的开裂及断裂问题。

Bamboo reinforced concrete pavement structure and design method thereof

The invention relates to a bamboo reinforced concrete pavement structure and its design method, the method includes: bamboo reinforced concrete pavement structure under construction, including a bottom base layer is arranged in the middle layer and the bottom layer is arranged in the middle layer of the surface layer, the intermediate layer on the buried double bamboo reinforcement structure to get the design strength; the middle layer thickness and FC value of design value; the design of the bottom layer and the surface layer thickness of concrete protective layer thickness, thus the design can satisfy the bamboo reinforced concrete pavement structure stress requirements. In the middle layer of the design strength and thickness, so that it can satisfy the bearing requirement of heavy haul locomotive, also meet the basic design requirement of bearing capacity, and the middle layer is arranged inside the double bamboo reinforcement structure can improve the structural strength of the middle layer, increase the stress ability, avoid the problem of cracking and fracture of bamboo reinforced concrete pavement structure.

【技术实现步骤摘要】
竹筋混凝土路面结构及其设计方法
本专利技术涉及混凝土路面结构及设计方法，特指一种竹筋混凝土路面结构及其设计方法。
技术介绍
一般施工的工厂或建筑工地的路面均采用混凝土路面，其厚度从15cm到50cm不等，因采用钢筋混凝土配筋的造价太高，且钢筋除锈防护或环氧保护的成本也较高，故为了节约成本，普遍采用素混凝土浇筑形成，然而素混凝土浇筑形成的混凝土路面的结构强度不高。在施工现场运送物料或使用的设备较多属于重载机车，其对混凝土路面的承载要求较高，由于重载机车的碾压，使得素混凝土浇筑形成的混凝土路面经常出现开裂、断裂的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种竹筋混凝土路面结构及其设计方法，解决现有技术中为节约成本而采用素混凝土浇筑形成的混凝土路面结构强度不高，经常出现开裂、断裂的问题。实现上述目的的技术方案是：本专利技术提供了一种竹筋混凝土路面结构的设计方法，包括如下步骤：待施工的竹筋混凝土路面结构包括设于地基层之上的底层、设于所述底层之上的中间层以及设于所述中间层之上的面层，于所述中间层内埋设双层竹筋结构；设计得出所述中间层的强度设计值fc：fc＞F/bL(式一)式一中，fc为中间层的强度设计值，F为竹筋混凝土路面结构所承受的轴重，b为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的宽度，L为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的长度，bL为车轮的投影面积；依据所得出的中间层的强度设计值fc选取对应强度的中间层材料；设计得出所述中间层的厚度设计值：根据冲切计算部分规定混凝土的应力的扩散角θ为45°，则tanθ＝1，从而所述地基层和所述竹筋混凝土路面结构的结合处的传递应力满足σ：σ＝F/[(b+2tanθδ2)(L+2tanθδ2)]≤fa(式二)式二中，σ为地基层和竹筋混凝土路面结构的结合处的传递应力，F为竹筋混凝土路面结构所承受的轴重，b为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的宽度，L为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的长度，δ2为中间层的厚度，fa为地基层的承载力设计值，(b+2tanθδ2)(L+2tanθδ2)为车轮的投影面积扩散到地基层表面后的扩散面积；通过式二计算得出中间层的厚度设计值；设计所述底层和所述面层的厚度为混凝土保护层最小厚度，从而设计得到了满足受力要求的竹筋混凝土路面结构。本专利技术的设计方法涉及一种竹筋混凝土路面结构，针对其中的中间层进行了强度和厚度的设计，使其能够满足重载机车的承载要求，还符合地基层承载力的设计要求，且中间层内部设置了双层竹筋结构，能够提高中间层的结构强度，增加其受力能力，避免竹筋混凝土路面结构的开裂及断裂问题。本专利技术所设计的竹筋路面混凝土结构能够很好的解决素混凝土浇筑形成的混凝土路面的开裂、断裂问题，且竹筋结构的成本较低，也符合节约成本的要求，底层和面层作为保护层，也有利于面层防裂，底层还起到了防潮的作用。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，还包括：根据设计得出的所述中间层的厚度设计值设计双层竹筋结构的间距：将双层竹筋结构中位于顶部的竹筋结构距所述中间层上表面的距离和位于底部的竹筋结构距所述中间层下表面的距离设计为混凝土保护层最小厚度，从而所述双层竹筋结构的间距为所述中间层的厚度设计值与两倍的混凝土保护层最小厚度的差值。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，还包括：将所述双层竹筋结构均设计为双向的竹筋格栅状。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，选取对应强度的中间层材料为选取对应强度的混凝土。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，设计所述底层和所述面层的材料为混凝土强度等级为C40的纤维混凝土。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，所述面层采用混凝土强度等级为C40的PAN纤维混凝土，所述PAN纤维混凝土包括水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、减水剂、PAN短纤维以及引气剂。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，所述的水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、减水剂、PAN短纤维以及引气剂的重量之比为358:89:754:959:170:4.47:1:0.134。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，所述底层采用混凝土强度等级为C40的PVA纤维混凝土，所述PVA纤维混凝土包括水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、碎石、水、减水剂、PVA短纤维以及引气剂。本专利技术竹筋混凝土路面结构的设计方法的进一步改进在于，所述的水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、碎石、水、减水剂、PVA短纤维以及引气剂的重量之比为304:130:0.9:720:1081:170:4.34:1:0.130。本专利技术还提供了一种利用竹筋混凝土路面结构的设计方法施工形成的竹筋混凝土路面结构，包括设于地基层之上的底层、设于所述底层之上的中间层以及设于所述中间层之上的面层，所述中间层内埋设有双层竹筋结构。附图说明图1为本专利技术竹筋混凝土路面结构及其设计方法中的竹筋混凝土路面结构的剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。参阅图1，本专利技术提供了一种竹筋混凝土路面结构及其设计方法，用于解决现有的采用素混凝土浇筑形成的混凝土路面结构因结构强度不高而经常出现开裂及断裂的问题。本专利技术的设计方法及依据该设计方法所施工形成的路面结构，通过设计中间层的强度值和厚度值来确保中间层满足荷载要求，既能够支撑路面结构上行驶的重载机车，也能够有效保护地基层，且由于中间层结构强度满足要求，能够避免路面开裂及断裂的问题，另外在中间层内还设置有提高强度的双层竹筋结构，进一步的控制路面结构的开裂及断裂问题，竹筋结构采用圆竹，成本低，且无需钢筋的除锈防护及养护操作。上述设计的中间层结合上下的面层及底层，利用面层及底层的纤维混凝土结构的防护作用，一方面提高面层的防裂效果，另一方面底层还起到了防潮的作用。下面结合附图对本专利技术竹筋混凝土路面结构及其设计方法进行说明。如图1所示，本专利技术提供的竹筋路面混凝土结构的设计方法，包括如下步骤：待施工的竹筋混凝土路面结构20包括设于地基层11之上的底层21、设于底层21之上的中间层22、以及设于中间层22之上的面层23，图1中所示的地基层11为地面10以下的土体层，即为天然地基。当然，该地基层并不限于天然地基，也可以为人工地基，可以为利用石屑、砂、和/或混合灰等铺设并夯实所形成的垫层。于中间层22内埋设双层竹筋结构，该双层竹筋结构之间呈一定的间距设置，双层竹筋结构采用竹子拼接形成；设计中间层22的强度和厚度从而得出强度设计值和厚度设计值，包括：设计得出中间层的强度设计值fc：fc＞F/bL(式一)式一中，fc为中间层的强度设计值，F为竹筋混凝土路面结构所承受的轴重，b为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的宽度，L为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的长度，bL为车轮的投影面积；此时不考虑面层23和底层21的受力，车轮荷载主要考虑中间层的受力，即车轮对竹筋混凝土路面结构的荷载全部作用于中间层上，以此来计算中间层所需的强度设计值；依据所得出的中间层的强度设计值fc选取对应强度的中间层材料；设计得出中间层的厚度设计值：根据《混凝土结构设计规范》中冲切计算部分规定混凝土的应力的扩散角θ为45°，则tanθ＝1，从而地基层和竹筋混凝土路面结构的结合处的传递应力满足σ：σ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竹筋混凝土路面结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：待施工的竹筋混凝土路面结构包括设于地基层之上的底层、设于所述底层之上的中间层以及设于所述中间层之上的面层，于所述中间层内埋设双层竹筋结构；设计得出所述中间层的强度设计值fc：fc＞F/bL           (式一)式一中，fc为中间层的强度设计值，F为竹筋混凝土路面结构所承受的轴重，b为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的宽度，L为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的长度，bL为车轮的投影面积；依据所得出的中间层的强度设计值fc选取对应强度的中间层材料；设计得出所述中间层的厚度设计值：根据冲切计算部分规定混凝土的应力的扩散角θ为45°，则tanθ＝1，从而所述地基层和所述竹筋混凝土路面结构的结合处的传递应力满足σ：σ＝F/[(b+2tanθδ

【技术特征摘要】
1.一种竹筋混凝土路面结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：待施工的竹筋混凝土路面结构包括设于地基层之上的底层、设于所述底层之上的中间层以及设于所述中间层之上的面层，于所述中间层内埋设双层竹筋结构；设计得出所述中间层的强度设计值fc：fc＞F/bL(式一)式一中，fc为中间层的强度设计值，F为竹筋混凝土路面结构所承受的轴重，b为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的宽度，L为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的长度，bL为车轮的投影面积；依据所得出的中间层的强度设计值fc选取对应强度的中间层材料；设计得出所述中间层的厚度设计值：根据冲切计算部分规定混凝土的应力的扩散角θ为45°，则tanθ＝1，从而所述地基层和所述竹筋混凝土路面结构的结合处的传递应力满足σ：σ＝F/[(b+2tanθδ2)(L+2tanθδ2)]≤fa(式二)式二中，σ为地基层和竹筋混凝土路面结构的结合处的传递应力，F为竹筋混凝土路面结构所承受的轴重，b为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的宽度，L为车轮投影到竹筋混凝土路面结构的长度，δ2为中间层的厚度，fa为地基层的承载力设计值，(b+2tanθδ2)(L+2tanθδ2)为车轮的投影面积扩散到地基层表面后的扩散面积；通过式二计算得出中间层的厚度设计值；设计所述底层和所述面层的厚度为混凝土保护层最小厚度，从而设计得到了满足受力要求的竹筋混凝土路面结构。2.如权利要求1所述的竹筋混凝土路面结构的设计方法，其特征在于，还包括：根据设计得出的所述中间层的厚度设计值设计双层竹筋结构的间距：将双层竹筋结构中位于顶部的竹筋结构距所述中间层上表面的距离和位于底部的竹筋结构距所述中间层下表面的距离设计为混凝土保护层最小厚度，从而所述双层竹筋结构的间距为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明磊，刘斌，陈艳明，王明智，
申请(专利权)人：中国建筑土木建设有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11