关于可重复使用预制板装配式临时道路 |
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目前,装配式道路已经广泛用于施工临时便道、临时停车场、货物堆场等工程,特别是工期紧、施工条件恶劣等优势较为明显。 如本次疫情的多个临时医院的道路、雄安新区容东片区内部施工通道工程、无锡万达城酒店群项目,成都天府新区临时道路工程等,均采用预制装配式道路。 生产1吨水泥熟料徐排放1吨的二氧化碳,水泥混凝土材料的重复利用,及减少二氧化碳及其他有害其他的排放。是低碳绿色的施工方案。 除在临时道路中可周转复用外其他优点有:一是适应范围广,不受极端天气、恶劣施工条件影响,无需大规模现场养护,污染小,适用各类新建、扩建、改建道路。二是对交通影响较小,明显缩短工期,能够快速开放交通,减少交通拥堵和安全隐患。三是耐久性强,工厂模块化施工,不受外部环境影响,混凝土可在标准养护条件下进行,强度与温度和龄期增长曲线更高,混凝土面板(基块)收缩徐变能够较早完成,增加结构耐久性。四是可制作高强预应力构件,对于重载交通、城市主干道等道路,可预制预应力钢筋(钢绞线)混凝土构件,增加道路使用年限。五是养护方便,道路破损可及时更换路面板(基块),施工便捷。 我国建筑工程现场临时道路大都使用一次性现浇混凝土,这导致的直接后果:一是产生大量的建筑垃圾,造成资源的浪费;二是增加我国实现节能减排目标的难度。 结合绿色施工的要求,开展建筑工程装配式可重复使用临时道路板开发与应用研究,可减少资源浪费和建筑垃圾,以实现节能减排,提高经济效益和社会效益。 北京中建建筑科学研究院有限公司和中国建筑一局(集团)有限公司在2013年就开始了建筑工程装配式可重复使用临时道路板开发与应用研究,具体内容如下: 一、 研究内容 1、具体方案 课题组首先收集查阅国内外资料,掌握前沿科技动态,学习熟悉试验及数值软件。通过收集资料,国际上的装配式路面板大多用于正式公路,板宽占整幅或半幅路(4.5m~12m),板厚达300mm左右,板间连接设企口卯榫,一般采用双向预应力。路面板承载力大,但造价昂贵。通过调研提出装配式可重复使用道路板具体设计方案: 国外预制道路先进经验(1) 国外预制道路先进经验(2) (1)确定道路板基本形式 我们所研究的道路板,系路基平整度较差的工地临时道路,且需考虑重复使用,重量不宜超过两吨,为此路面板方案为:(1)不采用预应力;(2)采用小的板尺寸;(3)取消卯榫企口。 按照《公路水泥混凝土路面设计规范》确定道路板所受的最大轮压值7t。 (2) 确定道路板的尺寸 利用有限元软件ANSYS,选定道路板的长、宽、路基弹性模量、荷载、温度翘曲应力等作为计算变量,对板底最大应力进行计算。最终确定板尺寸为:板宽取为1.5m,板长建议取为2 m~3m,板厚建议取0.15 m~0.2m;要求地基回弹模量不小40Mpa。 软件分析结果(1) 软件分析结果(2) (3)确定道路板的配筋 基于道路规范设计方法和Winkler地基模型的Westergaard应力分析方法法相互比较验证。确定试验路面板的配筋。考虑到实际的钢筋混凝土道路板是带缝工作的,从减轻重量减少施工难度、保证拆出转移吊装顺利等角度考虑,取道路板实际厚度为15cm。最终完成装配式可重复使用道路板的设计。 2、 试验工程基本概况 亦庄回迁楼工程道路板采用工厂预制,施工现场吊装铺设,使用预制临时道路板总面积72 ㎡;北京市昌平区神华技术创新基地施工现场,现场浇筑宽3m,长30m临时道路板,总面积90㎡,该工地浇筑的道路板配筋量小,只能供一般卡车行走。 3、道路板加载试验: 对板实施加载试验,加载位置分别是板角、板边中点和板中,确保荷载达到最大轮压。加载按10KN~70KN分别进行试验,记录钢筋应变与板不同点的沉降量,得出荷载—钢筋应变关系,并绘出板的挠曲面随荷载的变化规律。 实验结论为变化趋势情况与采用ANSYS分析得到的结果相符合。从试验情况中得到,当荷载大于40KN时,应变有可能超出混凝土出现裂缝的80με~120με之间的极限应变,但这还远小于钢筋的极限拉应变。因而对于设计基准期为20年的工地临时载重车作用下可能会出现微裂缝,此时钢筋远未达到屈服,因此,验证了初始设计的道路板尺寸2.5m×1.5m×0.15m,配筋为Φ12@300;尺寸为3.0m×1.5m×0.15m,配筋为Φ12@300的两个试验板是安全可靠的,同时也完全满足设计要求。 4、结论与改进: 应力试验的结果与理论计算的结果一致,都是在荷载加载在板边缘中点的板内应力达到最大值;各板在荷载下的挠曲面形状各异是因为钢筋混凝土板开裂的位置是随机的,裂缝的开展导致了实际挠曲面有别于有限元分析;在80KN超过车载数倍时,其配筋并未达到屈服强度。 为了降低成本,对载重车试验板原配筋进行优化。根据实验结果通过计算,配筋由原来的Ф12@300改为Ф10@300,板的实际配筋比原配筋的降低了21.5%;考虑板角的受力情况特殊,在板角上边缘增补放射加强钢筋。 5、重型道路板配筋: 6、轻型道路板配筋: 7、十字路口布板方案 8、取得成果 已获“一种可拆卸可重复使用的临时道路面板”国家实用新型专利。专利号:ZL 201120301654.X。 提出了两种道路板的制造工艺——工厂预制与现场预制;总结编制的“可重复使用临时道路板施工工法”已通过局级评审。 9、应用情况: 亚信联创全球总部研发中心位于北京市海淀区中关村软件园二期H-3地块,该项目占地面积1.13公顷,地下3层地上6层,总建筑面积40500㎡,2011年9月1日开工,计划2013年10月竣工。 该工程应用了承载重型车辆的装配式可重复使用临时道路板,道路板尺寸为3m×1.5m× 0.15m ,使用临时道路板总面积2000㎡。 10、经济效益分析 11、环境效益分析: 建筑垃圾减量: 按施工现场临时道路采用混凝土硬化2000 m2(300m3)、周转8次测算,每周转一次可重复使用临时道路板可以减少建筑垃圾排放量为265.5m3。 减少CO2排放: 每个施工现场使用一次可重复使用临时道路板(按2000 m2计),其一次性可以减少CO2的排放量为64t 。 12 、综合社会效益 可重复使用道路板能整体吊装拼接,周转多个工程使用,可减少建筑资源的浪费,有利于建筑企业降低成本、缩短施工周期,有利于开发新型的建筑临时设施租赁业务,扩展就业渠道。 根据雄安新区的规模性应用,对于推广预制装配式道路体系,绿色化施工,体现生态文明理念下的建筑全生命周期理念,有着广泛的借鉴意义。 存在问题及措施: 结构层水主要由路面缝隙水、地下毛细水、路肩绿化带水等渗入产生,在重载频繁作用下,基层处于水饱和状态,板块受压回弹形成真空,产生唧泥导致水毁。装配式道路混凝土面板(基块)极易产生水毁、唧泥现象,应重点加以防治:一是提高路面排水能力,适当增加路面、基层横断面设计坡度,平坡、反坡地段增加排水设施,保证路面水能够及时排除。二是切断基层下毛细水侵入途径,面板(基块)下宜设置隔断层,隔断层采用土工布(膜)、沥青砂、油毛毡等不透水材料,阻断毛细水侵入结构上层。三是严格控制施工质量,各类原材料必须满足施工质量要求,基层施工前必须清理面板(基块)、浇筑缝,混凝土浇筑必须严格控制振捣质量,杜绝离析、蜂窝、麻面、掉角等质量隐患,面板(基块)厚度、弯拉强度必须达到设计要求。 雄安新区临时道路图片: |
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