预应力混凝土路面设计研究文献综述

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文献综述（或调研报告）：

目前，国内外的研究仅限于预应力筋纵向布置的预应力混凝土路面研究，而斜向预应力混凝土路面的研究在国内外尚属空白。

对于预应力混凝土的研究和应用始于二十世纪四十年代的欧洲。最早的使用是在法国，后来英国、德国和其它欧洲国家先后将其用于道路路面或机场道面上。美国、日本和前苏联等国家也都修建了一定数量的预应力水泥混凝土路面和机场跑道。

1. 国外现状分析
2. 在欧洲的应用：

一般来说，在欧洲使用体外预应力和内部预应力两种预应力方法。在外预应力法中，采用千斤顶对无纵向预应力筋的直线跑道两端的支座进行压缩。世界上第一条预应力混凝土路面出现在法国的Luzancy的一座桥梁的引路上，并使用了两条斜向钢索。但直到1946年，法国Orly机场跑道的建成才使预应力混凝土路面完全确立，其全长409.5m，使用了外预应力法，由带横向钢索和台座的三角形板组成。

1946年至1960年间，西欧国家陆续修建了一些预应力混凝土路面，对于预应力混凝土路面的发展具有非常积极和重要的意义。研究认为，无筋预应力混凝土路面和先张法预应力混凝土路面都只适用于平直路段，对于平曲线和竖曲线段的路面都必须采用后张法预应力混凝土路面。以下是西欧预应力混凝土路面的概况^[2]：

1. 在美国的应用：

经过几年在欧洲的成功应用，美国的第一个预应力混凝土路面的应用是用于建造军用机场的一个机场的。1953年，美国海军、造船厂和码头局在马里兰州帕图森特河海军航空站建造了一个7英寸厚的试验预应力混凝土路面。在此之后，德克萨斯州又建造了两个预应力混凝土路面。1955年在圣安东尼奥国际机场建造了一个预应力混凝土路面；这是20世纪50年代美国预应力混凝土路面唯一的非军事应用。另一条路是1959年在毕格斯空军基地的埃尔帕索建造^[1]。

Neil D. Cable等人^[3]认为影响预应力路面设计的因素主要包括预应力路面弹塑性、荷载重复作用、路基约束、温度翘曲、湿度翘曲、预应力损失和膨胀作用。David K. Merritt等人^[4]提出预制预应力路面的设计需要综合考虑交通、环境、板底支承和预应力损失等因素进行路面应力和路面板位移设计，利用“等效厚度”法确定进行路面板厚度和预应力水平。Shiraz D. Tayabji等人^[5]通过考察美国的预应力混凝土道路的性能认为预应力路面应重点关注接缝和裂缝的问题。Grant C. Luckenbill, E.I.^[6]研究了预制预应力路面的总体使用性能，分析了预制预应力路面耐久性的影响因素、预应力在路面的局部和总体分部情况、后张拉的预应力损失和温度的周变化和季节变化对路面的影响。Kukjoo Kim等人^[7]利用三维有限元模型分析了临界荷位、混凝土模量、混凝土膨胀系数、预应力损失和基层模量对预制预应力路面应力的影响，结果表明路面最大应力随混凝土模量和膨胀系数增大而显著增大，基层和地基层对路面对最大应力影响较小。

1. 国内现状分析

我国预应力混凝土路面的研究尚属起步阶段，东南大学的黄卫和钱振东^[8]对预应力筋纵向布置的预应力混凝土路面进行了研究，于1997年修建了试验预应力混凝土路面，位于南京新机场高速公路标段禄口互通式立交B匝道上，试验路全长lOOm，宽度14．4m(2times;7．2m)，厚度20cm，纵向预应力值为1．86MPa，预应力筋采用两端张拉。目前，虽然取得了一定的理论和实践成果，但仍处于试验阶段。

同时，我国也进行了大量的预应力路面理论研究。张晋等人^[9]开展了国内首条后张法无粘结预应力混凝土路面的初步研究工作，包括设计、施工及测试，对测试结果及一些问题进行分析。黄卫等人^[10-13]利用有限元分析方法建立预应力路面力学模型，计算分析了路面温度应力和荷载应力以及预应力位置、板底摩擦系数、弹性模量等路面参数对预应力路面的影响，提出了纵向预应力路面设计方法和设计依据。孙宝俊等人^[14]基于弹性设计准则、疲劳设计准则和开裂恢复设计准则，提出了预应力混凝土路面早期、使用阶段及开裂后计算预应力公式和设计步骤。李娜^[15]利用有限元模拟分析了预应力筋角度和路面宽度对预应力损失的影响以及路面各参数对路面荷载应力和温度应力的影响。

纵观国内外预应力混凝土路面的研究现状，目前预应力试验路多位于平直路段，缺少对特殊路段预应力技术的研究。因此，针对预应力路面的局限性，深入研究预应力混凝土路面，完善现有预应力混凝土路面理论体系十分必要。并且，预应力混凝土试验路均采用预应力筋纵向布置的方式，应力为单一方向，存在施工周期长，施工复杂等缺陷，深入研究斜向预应力混凝土路面，是对纵向预应力混凝土路面理论体系的补充和完善，随着斜向预应力混凝土路面的研究和施工工艺进一步的完善和发展，斜向预应力混凝土路面将会有良好的发展前景。

[1] 李娜. 斜向预应力混凝土路面研究[D].长安大学,2011.

[2] Ceacute;sar Ivaacute;n Medina Chaacute;vez. Development and Implementation of a Mechanistic-Empirical Design Procedure for a Post-Tensioned Prestressed Concrete Pavement (PCP)[D]. Austin: The University of Texas at Austin, 2003.

[3]Cody L. Dailey, E.I. Instrumentation and Early Performance of an Innovative Prestressed Precast Pavement System[D]. Columbia: The University of Missouri, 2006.

[4]David K. Merritt, Richard B. Rogers, Robert Otto Rasmussen. Construction of a Precast Prestressed Concrete Pavement Demonstration[R]. The Transtec Group, Inc, 2008.

[5] Shiraz D. Tayabji, Ernest J. Barenberg, et al. Prestressed Concrete Pavement Technology Update[A]. 7th International Conference on Concrete Pavements[C], 2001.

[6] Grant C. Luckenbill, E.I. Evaluation of prestress losses in an innovative prestressed precast pavement system[D]. Columbia: the Faculty of the Graduate School University of Missouri, 2006.

[7] Kukjoo Kim, Mang Tia, James Greene. Evaluation of Structural Behavior of Precast Prestressed Concrete Pavement with Finite Element Analysis[J]. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, 2016, 2(2590): 84-93.

[8]钱振东,黄卫,牛赫东.预应力混凝土路面设计方法研究[J].中国公路学报,2000(01):25-29.

[9]张晋,郭宏定. 预应力混凝土试验路面研究[J]. 工程力学,1999,3(a03): 202-207.

[10]黄卫,钱振东,牛赫东. 预应力混凝土路面的荷载分析及试验研究[J].土木工程学报,2000(01):88-92.

[11] 黄卫,钱振东,牛赫东. 预应力混凝土路面结构模型与数值分析(一)[J].西安公路交通大学学报,2000(03):11-15.

[12] 黄卫,钱振东,牛赫东. 无粘结预应力混凝土路面的应力分析(二)[J].西安公路交通大学学报,2000(04):4-7.

[13] 牛赫东,黄卫. 预应力路面的荷载应力有限元计算[J].东南大学学报,1998(03):29-35.

[14]孙宝俊,胡风庆,Roger K.Hawkins.预应力混凝土路面设计准则研究[J].土木工程学报,2003(06):71-75.

[15]李娜,张东省,徐希娟,韩微微. 斜向预应力混凝土路面数值模拟[J].公路工程,2014,39(02):27-30.

资料编号：[194256]

文献综述（或调研报告）：

目前，国内外的研究仅限于预应力筋纵向布置的预应力混凝土路面研究，而斜向预应力混凝土路面的研究在国内外尚属空白。

对于预应力混凝土的研究和应用始于二十世纪四十年代的欧洲。最早的使用是在法国，后来英国、德国和其它欧洲国家先后将其用于道路路面或机场道面上。美国、日本和前苏联等国家也都修建了一定数量的预应力水泥混凝土路面和机场跑道。

1. 国外现状分析
2. 在欧洲的应用：

一般来说，在欧洲使用体外预应力和内部预应力两种预应力方法。在外预应力法中，采用千斤顶对无纵向预应力筋的直线跑道两端的支座进行压缩。世界上第一条预应力混凝土路面出现在法国的Luzancy的一座桥梁的引路上，并使用了两条斜向钢索。但直到1946年，法国Orly机场跑道的建成才使预应力混凝土路面完全确立，其全长409.5m，使用了外预应力法，由带横向钢索和台座的三角形板组成。

1946年至1960年间，西欧国家陆续修建了一些预应力混凝土路面，对于预应力混凝土路面的发展具有非常积极和重要的意义。研究认为，无筋预应力混凝土路面和先张法预应力混凝土路面都只适用于平直路段，对于平曲线和竖曲线段的路面都必须采用后张法预应力混凝土路面。以下是西欧预应力混凝土路面的概况^[2]：

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