預製裝配式臨時道路怎麼做?效果如何?事實勝於雄辯!

目前,我國建築工程現場臨時道路大都使用一次性現澆混凝土,這導致的直接後果:一是產生大量的建築垃圾,造成資源的浪費;二是增加我國實現節能減排目標的難度。

結合綠色施工的要求,開展建築工程裝配式可重複使用臨時道路板開發與應用研究,可減少資源浪費和建築垃圾,以實現節能減排,提高經濟效益和社會效益。

北京中建建築科學研究院有限公司和中國建築一局(集團)有限公司在2013年就開始了建築工程裝配式可重複使用臨時道路板開發與應用研究,具體內容如下:

一、 研究內容

1、具體方案

課題組首先收集查閱國內外資料,掌握前沿科技動態,學習熟悉試驗及數值軟件。通過收集資料,國際上的裝配式路面板大多用於正式公路,板寬佔整幅或半幅路(4.5m~12m),板厚達300mm左右,板間連接設企口卯榫,一般採用雙向預應力。路面板承載力大,但造價昂貴。通過調研提出裝配式可重複使用道路板具體設計方案:

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國外預製道路先進經驗(1)


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國外預製道路先進經驗(2)

(1)確定道路板基本形式

我們所研究的道路板,系路基平整度較差的工地臨時道路,且需考慮重複使用,重量不宜超過兩噸,為此路面板方案為:(1)不採用預應力;(2)採用小的板尺寸;(3)取消卯榫企口。

按照《公路水泥混凝土路面設計規範》確定道路板所受的最大輪壓值7t。

(2) 確定道路板的尺寸

利用有限元軟件ANSYS,選定道路板的長、寬、路基彈性模量、荷載、溫度翹曲應力等作為計算變量,對板底最大應力進行計算。最終確定板尺寸為:板寬取為1.5m,板長建議取為2 m~3m,板厚建議取0.15 m~0.2m;要求地基回彈模量不小40Mpa。

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軟件分析結果(1)


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軟件分析結果(2)

(3)確定道路板的配筋

基於道路規範設計方法和Winkler地基模型的Westergaard應力分析方法法相互比較驗證。確定試驗路面板的配筋。考慮到實際的鋼筋混凝土道路板是帶縫工作的,從減輕重量減少施工難度、保證拆出轉移吊裝順利等角度考慮,取道路板實際厚度為15cm。最終完成裝配式可重複使用道路板的設計。

2、 試驗工程基本概況

亦莊回遷樓工程道路板採用工廠預製,施工現場吊裝鋪設,使用預製臨時道路板總面積72 ㎡;北京市昌平區神華技術創新基地施工現場,現場澆築寬3m,長30m臨時道路板,總面積90㎡,該工地澆築的道路板配筋量小,只能供一般卡車行走。

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3、道路板加載試驗:

對板實施加載試驗,加載位置分別是板角、板邊中點和板中,確保荷載達到最大輪壓。加載按10KN~70KN分別進行試驗,記錄鋼筋應變與板不同點的沉降量,得出荷載—鋼筋應變關係,並繪出板的撓曲面隨荷載的變化規律。

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實驗結論為變化趨勢情況與採用ANSYS分析得到的結果相符合。從試驗情況中得到,當荷載大於40KN時,應變有可能超出混凝土出現裂縫的80με~120με之間的極限應變,但這還遠小於鋼筋的極限拉應變。因而對於設計基準期為20年的工地臨時載重車作用下可能會出現微裂縫,此時鋼筋遠未達到屈服,因此,驗證了初始設計的道路板尺寸2.5m×1.5m×0.15m,配筋為Φ12@300;尺寸為3.0m×1.5m×0.15m,配筋為Φ12@300的兩個試驗板是安全可靠的,同時也完全滿足設計要求。

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4、結論與改進:

應力試驗的結果與理論計算的結果一致,都是在荷載加載在板邊緣中點的板內應力達到最大值;各板在荷載下的撓曲面形狀各異是因為鋼筋混凝土板開裂的位置是隨機的,裂縫的開展導致了實際撓曲面有別於有限元分析;在80KN超過車載數倍時,其配筋並未達到屈服強度。

為了降低成本,對載重車試驗板原配筋進行優化。根據實驗結果通過計算,配筋由原來的Ф12@300改為Ф10@300,板的實際配筋比原配筋的降低了21.5%;考慮板角的受力情況特殊,在板角上邊緣增補放射加強鋼筋。

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5、重型道路板配筋:

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6、輕型道路板配筋:

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7、十字路口布板方案

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8、取得成果

已獲“一種可拆卸可重複使用的臨時道路面板”國家實用新型專利。專利號:ZL 201120301654.X。

提出了兩種道路板的製造工藝——工廠預製與現場預製;總結編制的“可重複使用臨時道路板施工工法”已通過局級評審。

9、應用情況:

亞信聯創全球總部研發中心位於北京市海淀區中關村軟件園二期H-3地塊,該項目佔地面積1.13公頃,地下3層地上6層,總建築面積40500㎡,2011年9月1日開工,計劃2013年10月竣工。

該工程應用了承載重型車輛的裝配式可重複使用臨時道路板,道路板尺寸為3m×1.5m× 0.15m ,使用臨時道路板總面積2000㎡。

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10、經濟效益分析

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11、環境效益分析:

建築垃圾減量:

按施工現場臨時道路採用混凝土硬化2000 m2(300m3)、週轉8次測算,每週轉一次可重複使用臨時道路板可以減少建築垃圾排放量為265.5m3。

減少CO2排放:

每個施工現場使用一次可重複使用臨時道路板(按2000 m2計),其一次性可以減少CO2的排放量為64t 。

12 、綜合社會效益

可重複使用道路板能整體吊裝拼接,週轉多個工程使用,可減少建築資源的浪費,有利於建築企業降低成本、縮短施工週期,有利於開發新型的建築臨時設施租賃業務,擴展就業渠道。


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