反射裂縫

反射裂縫

道路罩面層裂開的縫隙
舊混凝土路面補強時常在原有路面上加鋪一層瀝青罩面,當混凝土位移産生的拉應力超過瀝青罩面層的抗拉強度時,罩面層就會開裂,這種裂縫即稱為反射裂縫。[1]
    中文名:反射裂縫 外文名:referencion crack 所屬學科:結構工程學 出處:道路罩面層

基本信息

在舊有的水泥混凝土路面的接縫、裂縫處,其上部的新的瀝青混凝土加鋪層在使用的短時間内出現的對應的裂縫。n

在進行柔性路面結構組合設計過程中,在半剛性基層上鋪築面層時,對等級較高的道路應适當加厚面層或鋪設土工織物或采取其他措施以減輕反射裂縫。n

橋梁上也存在反射裂縫,如群樁基礎,部分樁基出問題,導緻承台開裂,墩柱開裂。n

主要原因:一方面在基層成型過程中,因基層材料失水收縮而形成規則的橫向裂縫;一方面基層材料因溫度驟降而發生低溫收縮開裂。

産生機理

半剛性基層瀝青路面由于具有強度高、造價低、整體性及水穩定性好等優點,在我國公路建設中得到了廣泛的運用;但半剛性基層在運營期間易産生幹縮裂縫和低溫收縮裂縫,在交通荷載和溫度荷載的重複作用下,半剛性基層的這種收縮裂縫很容易擴展到瀝青面層而形成反射裂縫。反射裂縫一旦産生,不僅影響路面的美觀和行車舒适性,更重要的是大大的縮短了路面的使用壽命。關于瀝青路面斷裂分析的理論及抗裂,國内外已開展了大量的研究工作。由于斷裂力學較好的反映了結構内部存在的裂縫之類缺陷,因此在路面反射裂縫的分析方面得到了較好的應用。

目前采用斷裂力學對反射裂縫的研究主要集中在縫端應力狀态及縫端應力強度因子的計算上,通過對比不同防裂措施及材料的縫端應力或應力強度因子對防裂效果進行計算比較:而對疲勞壽命的計算及疲勞壽命與路面結構參數的關系研究較少。可以采用斷裂力學有限元模型,通過疲勞斷裂分析,對溫度荷載作用下疲勞斷裂壽命進行了計算;同時對不同面層厚度和模量情況下疲勞斷裂壽命進行了計算比較,為防裂材料和防裂結構的選擇提供了理論依據。n

由于舊水泥混凝土路面闆接、裂縫處不能承受拉應力和剪應力,所以裂縫和接縫頂面的瀝青罩面層最容易受到損傷,因此反射裂縫一般情況下與舊水泥混凝土闆的裂縫和接縫相對應。如果瀝青罩面層與舊路面闆之間有較好的粘結性能那麼造成反射裂縫可能有如下兩種情況:n

1.反射裂縫是舊路面上裂縫處應力集中作用的直接結果,集中的應力使得裂縫直接擴展進入罩面層。一般認為,反射裂縫的産生和發展是由于舊水泥路面闆的移動所造成的,而這些移動又主要來源于溫度變化、行駛車輛及兩者的綜合作用。由溫度變化引起的反射裂縫常常稱之為溫度型反射裂縫,相應地由行車荷載引起的反射裂縫稱之為荷載型反射裂縫。n

溫度型反射裂縫:外部環境對混凝土路面溫度的影響可以按日變化溫度和年變化溫度來考慮。在年變化溫度作用下,由于作用周期較長,瀝青罩面層的頂面與底面溫度較接近。在寒冷的季節,舊混凝土闆産生收縮變形,在瀝青罩面層内産生拉應力;在炎熱的夏季,舊混凝土闆膨脹,在瀝青罩面層中産生壓應力。在日變化溫度作用下,瀝青罩面層頂面溫度變化較大,底面溫度變化較小,使瀝青罩面層出現翹曲變形。随着溫度的下降,在罩面層頂面産生拉應力,底面産生壓應力。溫度變化越大、越快,産生的應力越大,罩面層越容易開裂。n

荷載型反射裂縫:當汽車荷載駛經接縫時,可分為3個過程:

①軸載位于接縫一側時,接縫兩側産生較大的相對位移,在罩面層中造成較大的剪切應力;

②軸載位于接縫頂面時,兩闆無相對位移或相對位移較小,罩面層主要承受彎拉應力作用;

③軸載駛離接縫時,在罩面層内産生與第一次方向相反的剪切應力,在整個過程中罩面層受到兩次剪切一次彎曲,而且是連續的。如果接縫處設有傳力杆,基層剛度大且無脫空,那麼上述3個過程區分不明顯。n2.當通過某種方式消除了舊路面闆上接裂縫應力集中的影響,接裂縫的第二個“作用”就是在車輛荷載的作用下使罩面結構在裂縫處産生最大的彎沉,相應地在罩面層中産生最大的應力,從而使接裂縫頂部的瀝青罩面層成為反射裂縫産生的最可能部位。

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