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1預應力混凝土路面施工所需材料

預應力混凝土路面對質量的嚴要求，就需要有高質量的混凝土：高強度、低收縮和低徐變，以避免因收縮和徐變造成預應力損失。據國外數據統計，28d是預應力混凝土路面的臨界線，超過28d后，路面的抗壓強度達到最高，為56MPa，且變拉模也最大，為5MPa。

2預應力混凝土路面施工設計

2.1預應力路面設計的基礎

2.1.1預應力路面設計基本準則一般在工程中，路面所施加的預應力大小主要是交通荷載、溫度、濕度所引起的翹曲約束、板收縮時板底摩擦約束。式中：fp—由預應力引起的混凝土中的壓應力；Ft—混凝土的容許彎曲應力(混凝土抗折模量／安全系數)；f△T—由溫度差引起的應力；fF—由路基摩阻引起的應力；fL—由荷載引起的彎曲應力。

2.1.2重復荷載與混凝土的疲勞特性上述設計基本準則是基于一種較為理想的狀態設定的，但實際中存在車輪荷載的重復作用。在這種重復作用下，盡管荷載應力小于混凝土極限抗彎拉強度，但路面板仍會因疲勞而受破壞。因此在設計時，還須加入混凝土的疲勞特性這一因素。在傳統路面板中，混凝土的疲勞特性是用應力比SR來衡量，即為承受多次重復荷載最后達到破壞的應力ft與一次達到破壞的應力fcm的比值。而預應力混凝土路面的應力比是凈工作張拉力與凈開裂應力的比值。

2.2預應力路面設計

2.2.1預應力路面的結構構造和組合設計與傳統路面的差異在于預應力混凝土路面因路面板較長，為防止過度預應力損失和板底的不利約束，就要對基層頂面加鋪滑動層減少摩擦系數。（1）臨界荷位。目前認為產生最大綜合損壞的臨界荷位應在路板的縱縫邊緣中部。（2）常用的設計程序。因預應力路面的板厚和板端預應力值是未知數，需要一個定量才能求得，以下是常用的設計程序：①收集當地的交通資料。在設計車道使用年限內的標準軸載累計作用次數Ne、基層頂面的綜合回彈模量Es、地基反應模置K及基層頂面的摩擦系數μ、混凝土設計強度fcm和混凝土面板最大溫度梯度計算值Tg時，可依據傳統混凝土路面設計參數的確定方法。②根據當地的環境條件，選擇適合的預應力路面板長。一般預應力路面采用矩形，板長范圍在90~210m之間。一般的公路預應力面板厚度可略大于相應普通混凝土路面的0.65倍；機場則低一些，約為0.6倍。但就我國而言，因運輸繁忙且超載現象普遍存在，建議預應力路面的板厚應為普通混凝土路面板厚的0.7~0.75倍。但目前，各國橫向預應力計算的方法不統一，較常用的是當板寬不超過7m時，可不設橫向預應力；為了安全，也要求橫向上配置一定數量防止開裂、支撐縱向預應力鋼索的構造鋼筋。橫向配置的構造鋼筋一般按照我國剛性路面設計規范中的連續配筋混凝土路面的標準，采用螺紋鋼筋，其最小配筋率為縱向配筋率β的1/8；且布置上須符合橫向鋼筋間距不大于80cm，以及橫向鋼筋應在縱向鋼筋之下。

2.2.2預應力路面的接縫設計預應力混凝土路面的接縫設計須遵循七個原則：一是必須能容許板端發生位移，且位移時不被壓壞；二是不會應交通荷載產生過大的撓度應力；三是使用的材料要耐磨、抗疲勞和防腐；四是應密封防水以及防止雜物進入；五是應方便進行損壞修補；六是施工程序應與預應力的張拉法相協調；七是建造費應盡量低。在實際處理接縫時，一般在板端接縫下設置鋼筋混凝土枕梁，使得接縫處形成較強的地基與路面的連續性。預應力路面的接縫處設計要求是相當高的，其具體形式可參照橋梁中的伸縮縫處理。

2.2.3預應力路面板端部的錨固區設計在工程中，要求板端部的錨固區一方面要保證在張拉鋼筋時，混凝土不發生開裂及過大的變形，另一方面也要求錨具下所配置的間接鋼筋能滿足局部受壓承載力。不同鋼筋，具有不同的張拉控制應力允許值，具體如表2所示，在設計錨固區時參考使用。

3預應力路面的路基約束

混凝土板面與基層之間必然存在摩阻約束。這一約束阻止面板隨著溫度和濕度的變化而移動。在設計預應力路面時，應盡量減少這一摩擦阻力。因磨擦阻力是造成預應力損失的最主要因素，也是板長的關鍵決定因素。目前，國外在減少摩擦阻力方面已經采取不少措施，但摩擦系數仍然是難以確定。即使采用增加滑動層，也發現摩擦系數在1.25~2.0之間。在實際工程施工中，為減少摩擦，會在路面板與基層之間加一層防水紙、砂和油毛氈或砂和聚乙烯薄膜，或者瀝青材料作為滑動層。盡管有許多的嘗試，但效果仍不盡理想，這是未來預應力混凝土路面施工技術應用須進一步研究解決的重要問題。

4工程案例

基于上述分析，本文選取福建省永武高速公路工A4合同段為例子，進行實際分析。

4.1工程簡介福建省永安至武平高速公路（簡稱永武高速）龍巖A4段155.43km。沿線設姑田、連城、朋口、北村樞紐、才溪、上杭、武平、巖前互通立交8處，閩粵主線收費站1處，服務區4對。A4段地質條件復雜，施工難度大，10多項重難點工程遍布全線，地處75°以上山坡上的6座隧道，占永武路全線隧道長的三分之一。2014年7月，福建省交通運輸廳組織對永武高速公路龍巖段竣工驗收，工程建設項目綜合等級為優良，并頒發了竣工驗收鑒定證書。

4.2預應力路面設計應用A4路段采用的是預應力混凝土路面設計。為簡便說明，本文選取的板長為其中一段，板長L為100m。其他參數包括：3單荷載P為100kN，彎拉強度fcm為0.5MPa，彎拉彈性模量Ec為3×104MPa，輪胎壓力p為0.7MPa，路面板厚h為20cm，地基反應模量K為2.21MPa，摩擦系數μ為0.8（本次采用砂層為滑動層）。根據本文第二部分設計原理，可計算出：當強度安全系數為1.2時，容許彎拉應力ft=4.2MPa，溫度應力fΔT=3.2MPa，路基摩擦阻力引起的應力fF=0.96MPa，荷載應力fL=1.89MPa。綜合可得最小預應力fp=1.85MPa。本次采用后張法預應力，其張拉控制應力。

作者：林卓賢 單位：福建西景市政園林建設有限公司