用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置及其施工方法与流程

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置及其施工方法。

背景技术：

1、刚柔复合式路面是指上层采用沥青混凝土面层、下层采用水泥混凝土面层的路面结构。沥青混凝土材料为柔性材料，回弹模量小、变形能力强，水泥混凝土材料为刚性材料，回弹模量大、变形能力弱。刚柔复合式路面层间结合是指沥青混凝土面层和水泥混凝土面层之间的联结区域，该区域处于上下面层变形的分界位置，变形协调能力要求高、承载能力要求高，车轮反复作用下抗疲劳能力要求高。

2、传统的层间处理方法多为采用洒布黏层油或采用黏层油+碎石形成的防水粘结层，该处理方式形成的联结层层间强度主要由黏结油材料的粘结力及上下层材料和碎石材料的摩阻力构成，层间结合强度低，远小于下层的水泥混凝土面层，也小于上层的沥青混凝土面层，层间强度不足以抵抗外荷载效应而出现层间破坏，尤其在交叉口、公交站等区域，车辆反复启停，水平力大，剪切破坏作用大，层间更易出现疲劳损伤。此外，传统联结层厚度较薄，沥青混凝土面层和水泥混凝土面层几乎直接接触，难以协调上下层在温度作用下、车辆荷载作用下的变形差，进而出现层间滑移破坏。因此，传统的联结层为刚柔复合式路面的薄弱面，该区域承载能力不足，抗剪强度弱，变形协调能力弱，外部荷载作用下极易出现层间剪切破坏，进而引发路面病害。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置及其施工方法，本发明结构简单，能有效提高刚柔复合式路面层间结合强度和变形协调能力，消除层间剪切破坏。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、一种用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，包括在刚柔复合式路面内沿纵向交错分布的承载单元和变形协调单元；承载单元的主体为由上翼板、腹板和下翼板组成的工字形钢结构，工字形钢结构的两端均固连有封口板，封口板内侧面均贴放有拼接板，上翼板顶面和下翼板底面均分布有抗剪件，下翼板底面支撑地安装在若干可调升降组件上，可调升降组件安装在路面基层上，上翼板和下翼板分别位于沥青混凝土面层和水泥混凝土面层内；变形协调单元包括若干根分布在沥青混凝土面层和水泥混凝土面层内的直钢筋以及将所有直钢筋包裹并绕行的螺旋钢筋箍，直钢筋两端均穿过封口板和拼接板并由紧固件紧固，螺旋钢筋箍两端均固连在封口板上。

4、优选地，可调升降组件包括依次螺纹连接的上螺杆、螺纹套筒和下螺杆，上螺杆固连在下翼板底面，下螺杆固连在锚板上，锚板安装在路面基层的锚栓上。

5、优选地，封口板的上缘和下缘分别与上翼板和下翼板焊接，封口板的背面中部与腹板焊接。

6、优选地，直钢筋两端为螺纹段，紧固件为螺纹段配合的螺母。

7、优选地，在变形协调单元中，直钢筋呈矩形分布，螺旋钢筋箍的端部连接点位于所述矩形中心。

8、优选地，封口板上腹板与上翼板的交汇位置、腹板与下翼板的交汇位置开设有过焊孔。

9、上述用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置的施工方法，包括步骤：1)根据水泥混凝土面层的板块划分设计各承载单元和变形协调单元的尺寸，并在工厂预制各承载单元和变形协调单元；2)施工路面基层；3)将各承载单元和变形协调单元运送至场地，先将可调升降组件安装在路面基层上，再利用拼接板和紧固件将直钢筋固连在封口板上，将螺旋钢筋箍端部固连在封口板上，再调整可调升降组件的高度，使整个装置纵坡与路面纵坡一致，并尽量使腹板中轴线位于沥青混凝土面层和水泥混凝土面层交界面，再操作紧固件使直钢筋和螺旋钢筋箍拉紧绷直；4)施工水泥混凝土面层；5)施工沥青混凝土面层。

10、优选地，在步骤2)中，路面基层采用半刚性基层，即水泥稳定碎石，半刚性基层施工后进行层厚、压实度、平整度、路拱横坡检验，不合格则进行整修并清扫干净，检验合格后布洒透层油。

11、优选地，在步骤4)中，进行水泥混凝土面层施工时，先对承载单元和变形协调单元刷涂防腐涂料，再在路面基层架设模板及支护，并根据需求选择是否布设钢筋网，再浇筑水泥混凝土面层，并振捣密实、抹平、养护，水泥混凝土抗折强度达到要求后停止养护。

12、优选地，在步骤5)中，进行沥青混凝土面层施工时，在检验水泥混凝土面层弯拉强度、平整度及板厚合格后，先洒布黏层油，再铺设沥青混凝土，并碾压密实成型。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明结构简单，实用性强，经济性好，承载单元、变形协调单元、沥青混凝土面层和水泥混凝土面层形成组合结构共同承担车辆荷载，能有效提高沥青混凝面层和水泥混凝面层的结合强度，显著提高二者的变形协调能力，消除层间剪切破坏；其中，车辆荷载加减速、启停在层间产生的水平力及常辐疲劳应力大部分由承载单元承担，沥青混凝土面层和水泥混凝土面层在变形协调单元的约束下共同承担，纵向拉压应力主要由封口板传递至承载单元，竖向压应力经由可调升降组件传递至路面基层。具体的：上翼板埋入沥青混凝面层且顶面有抗剪键，能与沥青混凝土联结充分，能承担沥青混凝土面层内水平剪力和变幅疲劳拉应力；下翼板埋入水泥混凝面层且底面有抗剪键，能与水泥混凝土联结充分，还能承担水泥混凝土内的水平剪力，能将沥青混凝面层传来的竖向压应力传递至水泥混凝面层；腹板能将上翼板、下翼板以及围裹的沥青混凝土和水泥混凝土形成整体；封口板能将面层内的轴向应力传递至承载单元；可调升降组件能调节整个装置的纵坡和高度，以适应路面厚度和路线坡度，能将承载单元吸收的应力传递至路面基层；拼接板和预紧件能在现场拼接已预制好的承载单元和变形协调单元；直钢筋和螺旋钢筋箍能将承载单元和变形协调单元连接，能传递承载单元之间的受力，螺旋钢筋箍能约束并协调沥青混凝土面层和水泥混凝土面层的变形。

技术特征：

1.一种用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，其特征在于：包括在刚柔复合式路面内沿纵向交错分布的承载单元和变形协调单元；承载单元的主体为由上翼板、腹板和下翼板组成的工字形钢结构，工字形钢结构的两端均固连有封口板，封口板内侧面均贴放有拼接板，上翼板顶面和下翼板底面均分布有抗剪件，下翼板底面支撑地安装在若干可调升降组件上，可调升降组件安装在路面基层上，上翼板和下翼板分别位于沥青混凝土面层和水泥混凝土面层内；变形协调单元包括若干根分布在沥青混凝土面层和水泥混凝土面层内的直钢筋以及将所有直钢筋包裹并绕行的螺旋钢筋箍，直钢筋两端均穿过封口板和拼接板并由紧固件紧固，螺旋钢筋箍两端均固连在封口板上。

2.如权利要求1所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，其特征在于：可调升降组件包括依次螺纹连接的上螺杆、螺纹套筒和下螺杆，上螺杆固连在下翼板底面，下螺杆固连在锚板上，锚板安装在路面基层的锚栓上。

3.如权利要求1所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，其特征在于：封口板的上缘和下缘分别与上翼板和下翼板焊接，封口板的背面中部与腹板焊接。

4.如权利要求1所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，其特征在于：直钢筋两端为螺纹段，紧固件为螺纹段配合的螺母。

5.如权利要求1所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，其特征在于：在变形协调单元中，直钢筋呈矩形分布，螺旋钢筋箍的端部连接点位于所述矩形中心。

6.如权利要求1所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置，其特征在于：封口板上腹板与上翼板的交汇位置、腹板与下翼板的交汇位置开设有过焊孔。

7.如权利要求1至6所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置的施工方法，其特征在于：包括步骤，1)根据水泥混凝土面层的板块划分设计各承载单元和变形协调单元的尺寸，并在工厂预制各承载单元和变形协调单元；2)施工路面基层；3)将各承载单元和变形协调单元运送至场地，先将可调升降组件安装在路面基层上，再利用拼接板和紧固件将直钢筋固连在封口板上，将螺旋钢筋箍端部固连在封口板上，再调整可调升降组件的高度，使整个装置纵坡与路面纵坡一致，并尽量使腹板中轴线位于沥青混凝土面层和水泥混凝土面层交界面，再操作紧固件使直钢筋和螺旋钢筋箍拉紧绷直；4)施工水泥混凝土面层；5)施工沥青混凝土面层。

8.如权利要求7所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置的施工方法，其特征在于：在步骤2)中，路面基层采用半刚性基层，即水泥稳定碎石，半刚性基层施工后进行层厚、压实度、平整度、路拱横坡检验，不合格则进行整修并清扫干净，检验合格后布洒透层油。

9.如权利要求7所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置的施工方法，其特征在于：在步骤4)中，进行水泥混凝土面层施工时，先对承载单元和变形协调单元刷涂防腐涂料，再在路面基层架设模板及支护，并根据需求选择是否布设钢筋网，再浇筑水泥混凝土面层，并振捣密实、抹平、养护，水泥混凝土抗折强度达到要求后停止养护。

10.如权利要求7所述的用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置的施工方法，其特征在于：在步骤5)中，进行沥青混凝土面层施工时，在检验水泥混凝土面层弯拉强度、平整度及板厚合格后，先洒布黏层油，再铺设沥青混凝土，并碾压密实成型。

技术总结
本发明公开了一种用于刚柔复合式路面层间结合的组合装置及其施工方法，该装置包括在刚柔复合式路面内沿纵向交错分布的承载单元和变形协调单元；承载单元包括上翼板、腹板、下翼板、封口板、拼接板、抗剪件、可调升降组件；变形协调单元包括直钢筋和螺旋钢筋箍。本发明结构简单，能有效提高刚柔复合式路面层间结合强度和变形协调能力，消除层间剪切破坏。

技术研发人员：王瑞金,程小亮,韩雷雷,王阳,赵宇,王兆宇,唐震,赵振军,邓展伟
受保护的技术使用者：中冶南方城市建设工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12