路面裂缝产生的原因及形状

2022年5月17日16:14:2665字数 1599阅读模式
概述:影响路面裂缝产生的因素主要有疲劳、收缩、路基土的变形、结构缺陷、老化和环境暴露等。由于引起裂缝的原因多种多样,各种道路结构的开裂类型也就各不相同。 1.路基土变形引起的裂缝 路基承载力下降和路基沉降将...

影响路面裂缝产生的因素主要有疲劳、收缩、路基土的变形、结构缺陷、老化和环境暴露等。由于引起裂缝的原因多种多样,各种道路结构的开裂类型也就各不相同。

1.路基土变形引起的裂缝

路基承载力下降和路基沉降将导致刚性路面结构中板的开裂。这些裂缝可能是细微的或是中等宽度的,并且它们的边缘可以沿着破裂面错动。对于半刚性基层路面,这种现象可能导致同样类型的裂缝或者纵、横向的块裂。对于柔性路面,受到影响的区域最终将会产生龟裂。粘性土的干缩将引起纵、横向又深又宽的直线裂缝。

2.起始于沥青磨耗层表面的裂缝

最初磨耗层中的疲劳裂缝比较细小,而且仅限于行车道,但随着时间的推移,这些裂缝延伸至整个路面形成广义上的龟裂。

始发于磨耗层表面的裂缝可能是由于低温和路面翘曲引起的。对贫混凝土上的沥青面层结构,在低温条件下,上层的温度比下层的温度低,结果不同深度处收缩量不同,引起混凝土板翘曲。这一影响加上沥青表层温缩产生的拉伸应力超过了材料的最大容许拉应力,这样就产生了裂缝。表层沥青的快速老化会使磨耗层变脆,并使它对温度变化非常敏感,这样就会产生微裂缝,并从表面扩展至层底。这种类型的开裂可能最终发展为广义龟裂。施工不当时,车道间的纵向接缝和横向终点缝将暴露在行车荷载作用下和温度变化中,这样的构造缺陷将导致直线裂缝,由于表面磨损和材料的损失,裂缝往往会加深。

3.拓宽处裂缝

在道路拓宽处,如果原有结构与加宽部分之间的施工连续性没有得到保证,就会出现纵缝,这样的裂缝通常是直线裂缝,而且往往相当密集。以上三种开裂类型在前述三种路面结构中都有可能产生。下列几种是针对具体路面结构的开裂类型。

4.刚性路面结构开裂类型

水泥混凝土路面的施工缝是不连续的,类似于裂缝。纵向接缝和横向接缝在表面都很宽,通常都会用填缝料填充,但在行车荷载和温度应力作用下,这些接缝迟早都会发展。接缝的边缘可能会剥落,使接缝丧失传递荷载的能力,使得在车辆通过时板边缘发生相对运动。没有做接缝或者接缝做得太迟,混凝土板都将出现横向缩缝。这些裂缝比较直,其间距和宽度可能变化很大。

混凝土板厚不足以承受行车荷载或路基承载力不足时,板就可能在重型车辆作用下开裂,这样形成的裂缝是中等宽度的纵向或横向直线裂缝。

5.半刚性路面结构开裂类型

在半刚性路面结构中,水泥处治基层通常设有施工缝,因此,这些结构层易于产生横向缩裂。这些横向裂缝贯穿磨耗层达到路表时,通常是单一的直线裂缝,但在行车荷载作用下可发展为双裂缝和分叉裂缝。当水泥处治基层设计欠安全或已达到设计使用寿命时由于疲劳会产生开裂。当处治材料的强度、模量等因开裂而大幅降低时,大块板的开裂将可能发展为小块板的形式或甚至成为广义上的龟裂。

6.柔性沥青路面结构开裂类型

除在磨耗层中已介绍的裂缝类型外,沥青路面结构可能由于基层的“过度疲劳”而产生开裂,而且在行车荷载的作用下裂缝会扩展至面层。虽然裂缝在出现的初期阶段仅局限于车辙处,但通常会发展为块裂。在冬天非常寒冷的国家,沥青层在低温下会硬化,因此易于因温度收缩而开裂。当使用硬质沥青和易老化的沥青时,这一现象尤为严重。

7.反射裂缝

由于各种因素作用使得现有裂缝边缘易于移动,这种移动会使裂缝扩展到上层的底部,引起底部应力集中,形成反射裂缝。裂缝边缘移动可能由三种荷载或应力引起:

(1)行车荷载,尤其是重型货车,通过或靠近裂缝时会压下受载裂缝的边缘,使裂缝边缘产生垂直和水平移动;

(2)昼夜温差、四季温度交替变化导致两相邻裂缝之间路面的膨胀和收缩,使得裂缝开合交错,在强烈的温度梯度影响下开裂层可能会发生翘曲;

(3)土体含水量的变化往往可以引起裂缝的开合。根据裂缝边缘移动方式的不同,可以将裂缝分为张开型(I型)、剪切型(II型)、撕开型(III型)三种类型。

温缩或干缩常常引起张开型(I型)裂缝,依裂缝与车辆的相对位置和裂缝的几何形状,行车荷载可导致I、II、III型裂缝。

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