竹篾帘-混凝土预制构件板以及竹篾帘-混凝土预制构件

摘要

本发明从树根生长胀裂路面的基本力学机理出发，考虑竹材具有良好的顺纹抗拉性能，且环保经济可再生，利用竹材的顺纹抗拉能力抵抗树根生长对路面产生的拉裂作用，提供了一种经济、环保、方便施工的竹篾帘-混凝土预制构件，通过预埋这种预制构件预防树根胀裂路面。本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件，设置于混凝土路面与素土之间，包括：混凝土预制构件，呈筐型，底面朝上设置，和所述混凝土路面接触，用于承担上部混凝土路面荷载；以及竹篾帘层，与所述混凝土预制构件的顶面相匹配，与所述混凝土预制构件的顶面固定连接，与所述素土接触，用于缓冲树根生长所引起的对路面的挤压。

说明书

技术领域

本发明涉及一种竹篾帘-混凝土预制构件板以及一种竹篾帘-混凝 土预制构件。

背景技术

自然状态下，树木根系的分布范围在水平方向通常稍大于树冠的 垂直投影，随着行道树的不断生长，它的根系会不断在向土壤深处生 长的同时，也向周边不断地蔓延挤压，很容易导致路面的胀裂情况发 生。近年来有关混凝土路面被树根拱裂而导致的路面破坏现象越来越 多。该问题对车辆、行人的通行安全造成影响，增加道路养护维修费 用，造成资源浪费，不利于人类活动与自然环境和谐相处。

已有研究表明，钢筋混凝土在路面工程中应用可以明显缩减路面 厚度，改善路用性能，减少后期的维修与养护费用，但其造价一般较 普通混凝土路面高，我国也正在研究、试用推广阶段。考虑到我国竹 资源比丰富，价格便宜，且竹筋的抗拉性能较好，贺冉等在一定实验 基础上提出用竹筋代替钢筋，和混凝土一起构成竹筋混凝土用于路面 工程(贺冉等，《竹筋在混凝土路面中的应用试验研究》[J]，四川建 材，2012,3(38)：105-106)。但将竹筋实际应用于道路路面的具体 性能还不明确，有待进一步研究。而且这些解决方案都是致力于提升 路面性能的宏观研究，针对树根胀裂路面问题的专门研究目前还没 有。总的来说，树根胀裂路面问题日渐严重，且目前尚无经济合理的 解决措施。

混凝土预制件(PrecastConcrete)，又称PC构件，是指在工厂 中通过标准化、机械化方式加工生产的混凝土制品。与之相对应的传 统现浇混凝土需要工地现场制模、现场浇注和现场养护。混凝土预制 件被广泛应用于建筑、交通、水利等领域，在国民经济中扮演重要的 角色。截至目前，尚无将混凝土预制件应用在树根胀裂路面问题上。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过提供一种竹篾帘-混凝土预制构 件用于替代普通混凝土，实现预防树根胀裂路面的目的。

本发明提供了一种竹篾帘-混凝土预制构件，设置于混凝土路面 与素土之间，具有这样的特征，包括：

混凝土预制构件，呈筐型，底面朝上设置，和混凝土路面接触， 用于承担上部混凝土路面荷载；以及

竹篾帘层，与混凝土预制构件的顶面相匹配，与混凝土预制构件 的顶面固定连接，与所述素土接触，用于缓冲树根生长所引起的对路 面的挤压。

在本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件中，还可以具有这样的 特征：

其中，竹篾帘层包含至少一层竹篾帘。

在本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件中，还可以具有这样的 特征：

其中，竹篾帘厚度为0.8～1.7cm。

在本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件中，还可以具有这样的 特征：

其中，竹篾帘由竹篾以十字交叉编织的方式制成。

在本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件中，还可以具有这样的 特征：

其中，竹篾帘层和混凝土预制构件之间采用结构胶粘接。

在本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件中，还可以具有这样的 特征：

其中，竹篾帘-混凝土预制构件尺寸为1.25m×0.75m×0.01m、 1m×0.75m×0.01m、0.75m×0.75m×0.01m中任意一种。

本发明还提供了一种竹篾帘-混凝土预制构件板，其特征在于， 包含：

多个竹篾帘-混凝土预制构件，多个竹篾帘-混凝土预制构件按一 定方式排列，

其中，竹篾帘-混凝土预制构件采用如上任意一项所述的竹篾帘- 混凝土预制构件，

多个混凝土预制构件构成混凝土预制构件板。

在本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件板中，还可以具有这样 的特征：

其中，混凝土预制构件板由多个混凝土预制构件一体成型。

本发明还提供了一种确定上述任意一种竹篾帘-混凝土预制构件 最优尺寸的方法，其特征在于，采用有限元软件进行分析，包含以下 步骤：

i)受力情况分析，将模型中不同尺寸规格的竹篾帘-混凝土预制 构件的竹篾帘层作为一块整体板进行分析，对所述竹篾帘层边缘施加 x、y、z方向的约束，同时，根据环境对所述各个模型中竹篾帘层的 表面施加同样大小的力，而后导出所述竹篾帘层在x方向以及y方向 的应力云图，得到竹篾帘层的受力情况；

ii)变形情况分析，取所述竹篾帘层在z向的最大偏移位置进行 时程分析，观察所述最大偏移位置随环境施加力变化的变化规律，并 将不同模型的最大位移图绘制在同一张图上进行比较分析，得到竹篾 帘层的变形情况；

iii)对得到的竹篾帘层的受力情况和变形情况综合考虑，择取优 选尺寸方案。

发明的作用和效果

本发明从树根生长胀裂路面的基本力学机理出发，考虑竹材具有 良好的顺纹抗拉性能，且环保经济可再生，利用竹材的顺纹抗拉能力 抵抗树根生长对路面产生的拉裂作用，提供了一种经济、环保、方便 施工的竹篾帘-混凝土预制构件，通过预埋这种预制构件预防树根胀 裂路面。本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件具有以下有益效果：

1)竹篾帘-混凝土预制构件方便施工，能有效控制施工成本；

2)充分利用竹篾帘和混凝土不同材料的力学性能，降低树根对 路面的损害；

3)竹篾帘-混凝土预制构件的中空设计为树根膨胀提供第二道防 线，同时在一定程度上减少筑路所需材料；

4)竹材价格低廉，降低制造成本。

附图说明

图1是本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件的示意图；

图2是本发明提供的混凝土预制构件的示意图；

图3是本发明提供的竹篾帘-混凝土预制构件的预埋示意图；

图4是本发明提供的实施例中方案A的施工布置图(图中单位 为mm)；

图5是本发明提供的实施例中方案B的施工布置图(图中单位为 mm)；

图6是本发明提供的实施例中方案C的施工布置图(图中单位为 mm)；

图7a是本发明提供的实施例中方案A根据有限元软件分析得到 的x方向应力等值线图；

图7b是本发明提供的实施例中方案A根据有限元软件分析得到 的y方向应力等值线图；

图8a是本发明提供的实施例中方案B根据有限元软件分析得到 的x方向应力等值线图；

图8b是本发明提供的实施例中方案B根据有限元软件分析得到 的y方向应力等值线图；

图9a是本发明提供的实施例中方案C根据有限元软件分析得到 的x方向应力等值线图；

图9b是本发明提供的实施例中方案C根据有限元软件分析得到 的y方向应力等值线图；以及

图10是本发明提供的实施例中方案A、B、C在z方向上的均布 荷载-最大偏移曲线图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的竹篾帘-混凝土预制构件进行 进一步说明。

图1是本实施例提供的竹篾帘-混凝土预制构件的示意图。

如图1所示，本实施例中竹篾帘-混凝土预制构件100包括混凝 土预制构件1和竹篾帘层2。混凝土预制构件1，呈筐型，底面朝上 设置，和混凝土路面接触，用于承担上部混凝土路面荷载。竹篾帘层 2，与素土接触，用于缓冲树根生长所引起的对路面的挤压。本实施 例中竹篾帘层2与混凝土预制构件1的平面尺寸相等，竹篾帘层2与 混凝土预制构件1的顶面采用结构胶粘接。

竹篾帘层2包含竹篾帘，竹篾帘采用竹篾十字交叉编织而成。竹 篾帘层2可采用单层竹篾帘，也可采用多层竹篾帘。若采用多层竹篾 帘，竹篾帘之间采用结构胶粘接。每层竹篾帘层厚度为0.8～1.7cm。

图2是本实施例提供的混凝土预制构件1的示意图。

如图2所示，混凝土预制构件1采用混凝土通过模具一次成型， 混凝土预制构件1平面形状可为四边形。混凝土预制构件1整体呈筐 型。

图3是本实施例提供的竹篾帘-混凝土预制构件的预埋示意图。

如图3所示，施工时，首先素土夯实，然后铺设竹篾帘-混凝土 预制构件100，之后按正常的道路施工过程在预制构件100上铺设混 凝土继续施工。

竹篾帘-混凝土板预制构件的平面尺寸是本发明的重要技术指 标。根据园林绿化工程施工及验收规范，得知当树高150～250cm，种 植穴直径需为70～80cm。因此，本实施例取种植穴直径为75cm，预 制构件铺设面积定为4m×4m。

本实施例提供了三种技术方案：竹篾帘-混凝土预制构件尺寸为 1.25m×0.75m×0.01m(方案A)，竹篾帘-混凝土预制构件尺寸为 1m×0.75m×0.01m(方案B)、竹篾帘-混凝土预制构件尺寸为 0.75m×0.75m×0.01m(方案C)。

图4是本实施例中方案A的施工布置图。

如图4所示，在方案A中，竹篾帘-混凝土预制构件100呈3×5 矩阵紧密排列构成竹篾帘-混凝土预制构件板，种植穴居中。混凝土 预制构件板可由多个混凝土预制构件拼接构成，也可以在模具中一体 成型。

图5是本实施例中方案B的施工布置图。

如图5所示，在方案B中，竹篾帘-混凝土预制构件100呈4×5 矩阵紧密排列构成竹篾帘-混凝土预制构件板，种植穴居中。混凝土 预制构件板可由多个混凝土预制构件拼接构成，也可以在模具中一体 成型。

图6是本实施例中方案C的施工布置图。

如图6所示，在方案C中，竹篾帘-混凝土预制构件100呈5×5 矩阵紧密排列构成竹篾帘-混凝土预制构件板，种植穴居中。混凝土 预制构件板可由多个混凝土预制构件拼接构成，也可以在模具中一体 成型。

在本实施例中，对竹篾帘层表面施加均布力为100KN/m2，以 4m×4m的竹篾帘层作为一块整体板进行分析。得到的应力等值线图 是从4m×4m的竹篾帘层的整体板中截出的相应的预制构件范围内竹 篾帘层的应力等值线图。

图7a是本实施例中方案A根据有限元软件分析得到的x方向应 力等值线图；

图7b是本实施例中方案A根据有限元软件分析得到的y方向应 力等值线图。

如图7所示，虽然竹篾帘层受到的力是均布力，但竹篾帘层的应 力由外向内逐步加大；再者x方向、y方向应力等值线图区别最大， 叠加作用在z方向上的力也相应为一个最大的力，最容易发生z方向 上的偏移；另外，x方向、y方向的应力的不同没有很好地利用到十 字编织竹篾帘层的正交同性。

图8a是本实施例中方案B根据有限元软件分析得到的x方向应 力等值线图；

图8b是本实施例中方案B根据有限元软件分析得到的y方向应 力等值线图。

如图8所示，虽然竹篾帘层受到的力是均布力，但竹篾帘层的应 力由外向内逐步加大；再者x方向、y方向应力等值线图区别次大， 叠加作用在z方向上的力也相应为一个次大的力，较容易发生z方向 上的偏移；另外，x方向、y方向的应力的不同没有最大限度地利用 到十字编织竹篾帘层的正交同性。

图9a是本实施例中方案C根据有限元软件分析得到的x方向应 力等值线图；

图9b是本实施例中方案C根据有限元软件分析得到的y方向应 力等值线图。

如图9所示，虽然竹篾帘层受到的力是均布力，但竹篾帘层的应 力由外向内逐步加大，再者x方向、y方向应力等值线图区别最小接 近相同，叠加作用在z方向上的力也相应为一个最小的力，z方向上 的偏移不易发生；另外，x方向、y方向的应力的近似相同最大限度 地利用到十字编织竹篾帘层的正交同性。

图10是本实施例中方案A、B、C在z方向上的均布荷载-最大 偏移曲线图。

如图10所示，在同等均布荷载下，方案C的最大偏移值最小， 即方案C的变形最小。所以，从受力和变形两个方面考虑，方案C 为最佳方案。

实施例的作用与效果

本实施例从树根生长胀裂路面的基本力学机理出发，考虑竹材 具有良好的顺纹抗拉性能，且环保经济可再生，利用竹材的顺纹抗拉 能力抵抗树根生长对路面产生的拉裂作用，提供了一种经济、环保、 方便施工的竹篾帘-混凝土预制构件，通过预埋这种预制构件预防树 根胀裂路面。本实施例提供的竹篾帘-混凝土预制构件有以下有益效 果：

1)竹篾帘-混凝土预制构件方便施工，能有效控制施工成本；

2)充分利用竹篾帘和钢筋混凝土不同材料的力学性能，降低树 根对路面的损害；

3)竹篾帘-混凝土预制构件的中空设计为树根膨胀提供第二道防 线，同时在一定程度上减少筑路所需材料；

4)竹材价格低廉，降低制造成本。

以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限 制。而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的 保护范围。