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土工布在公路工程中原理作用

     为什么土工布应用越来越多呢,随着公路运营期的增加,暴露出的病害越来越多,如净裂缝、坑槽、裂缝等。路面开裂会影响车辆行驶的稳定性和舒适性。为了解决路面开裂的问题,目前常用的方法是在原有路面上铺设沥青混合料加铺层,以达到修补功能。由于长期车辆荷载和周期性环境温度变化引起的收缩变形、,路面基层的裂缝很快反射到加铺层上形成发射裂缝,不仅影响道路行车安全,还会使地表水渗入路面基层,削弱路面基层的承载力,长时间后会导致路面沉降变形。

  根据成因不同,发射裂缝可分为荷载型和温度型反射裂缝。当车轮荷载分布在原结构层裂缝两侧时,原结构层将在外荷载作用下发生位移。由于沥青加铺层与结构层紧密相连,原有道路结构层的位移导致沥青加铺层表面产生拉应力。当覆盖层上的拉应力超过极限拉应力值时,出现弯曲-拉伸发射裂纹。当车辆重量集中在裂缝侧时,集中荷载侧的道路结构层因外力作用发生垂直位移,使原路面裂缝两侧的结构产生相对位移。原结构层中的相对位移裂缝在沥青加铺层上形成较大的剪应力,当剪应力达到极限应力值时发生剪切破坏,产生破坏裂缝。

  现有工程实践表明,在道路结构面与沥青混合料加铺层之间铺设一层土工布,可有效减少发射裂缝的形成。土工织物在公路工程中应用的主要原则如下:

  1)降低道路结构面与沥青加铺层的粘结力。当温度降低时,原有的道路结构层会收缩变形。道路结构面层与沥青加铺层之间的粘结力会在沥青加铺层表面产生集中拉应力。当拉应力达到沥青的极限抗拉强度时,加铺层就会断裂。在道路结构面与沥青加铺层之间加入土工布后,可以降低结构界面之间的粘结力,降低加铺层上的拉应力。

  2)扩大应力范围。车辆荷载引起的公路结构相对位移差,导致沥青加铺层因挠度差而在原路面裂缝处产生剪应力集中。土工织物可以通过自身的延展性将应力扩展到更大的范围,降低裂缝上覆盖层的应力。3)防渗防水功能。土工布与沥青混合料混合后形成封闭的沥青-土工布复合防渗防水层,可防止地表水渗入路面结构基层,从而保护路面基层。基于上述优良特性,土工织物等土工合成材料被广泛应用于道路路面裂缝的修补和新老路面的改造铺设。
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日期:2021-07-29