路面结构 |
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| 申请号 | CN202010570102.2 | 申请日 | 2020-06-21 | 公开(公告)号 | CN111648191A | 公开(公告)日 | 2020-09-11 |
| 申请人 | 苏州云逸航空复合材料结构有限公司; | 发明人 | 俞麒峰; 叶刚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种路面结构，包括：一层或多层蜂窝结构体，蜂窝结构体为蜂窝结构，其中，蜂窝孔的轴向垂直地面方向设置；多层蜂窝结构体中，各层蜂窝结构体的蜂窝孔 密度 相同或不相同；保护体，保护体设置于蜂窝结构体的上方。本发明可以有效地将路面上反复经过的高达8吨左右的车辆单个轮胎的集中 载荷 均匀分散到本发明下方路面。本发明能够应用于冻土路面。在冻土路面的情况下，即使冻土出现大面积融化或者坑洼的现象，本发明与冻土 基层 之间的最大 接触 压 力 仍然小于每平米1.4吨；在这种均布载荷状态下，即使融化的冻土很松软，仍然可以处于弹性 变形 状态，所以使用本发明的路面不会出现整体塌陷，而且当车辆轮胎载荷离开以后，路面的微量变形可以完全恢复。本发明也可以用于 沼泽 、软质条件下的临时或永久性道路。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种路面结构，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 路面结构技术领域[0001] 本发明涉及一种路面结构。 背景技术[0002] 车辆在路面状况不佳，如路质较软、易凹陷的情况下行驶会比较困难。比如，我国部分地区道路存在季节性冻土。这种路况下，冬天温度低冻土会膨胀，夏天温度高冻土会消融收缩，形成局部空洞，土壤变得泥泞不堪，地基容易下陷，变得坑坑洼洼，并且容易发生地基沉降。为了防止夏天冻土路基的融化，在不同季节对部分路段利用相变材料在路基内部进行了温度调节，即使用热棒。热棒虽然是一个天然的制冷机，而且还不需动力，但是整条公路热棒的制作成本很高。同时如果夏天和冬天的温度发生特别剧烈的变化，热棒内部的液氨有可能全部气化，这种时候地基内部极有可能出现融化的现象，从而造成车辆无法通行的路况。 发明内容[0003] 本发明为解决上述技术问题，提供一种路面结构。 [0004] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现： [0005] 一种路面结构，包括： [0006] 一层或多层蜂窝结构体，蜂窝结构体为蜂窝结构，其中，蜂窝孔的轴向垂直地面方向设置；多层蜂窝结构体中，各层蜂窝结构体的蜂窝孔密度相同或不相同； [0007] 保护体，保护体设置于蜂窝结构体的上方。 [0008] 根据本发明的一个实施方案，所述的多层蜂窝结构体包括：第一高密度蜂窝层、中密度蜂窝层和第二高密度蜂窝层，第一高密度蜂窝层、中密度蜂窝层和第二高密度蜂窝层从上至下顺次设置，第一高密度蜂窝层和第二高密度蜂窝层的蜂窝孔密度相同或不相同，且第一高密度蜂窝层和第二高密度蜂窝层的蜂窝孔密度均大于中密度蜂窝层的蜂窝孔密度。中密度是指蜂窝孔密度为50kg/m3～150kg/m3，高密度是指蜂窝孔密度大于150kg/m3。 [0009] 根据本发明的一个实施方案，所述的第一高密度蜂窝层、第二高密度蜂窝层和/或中密度蜂窝层包括多个蜂窝子单元，即，第一高密度蜂窝层包括多个第一蜂窝子单元，第二高密度蜂窝层包括多个第二蜂窝子单元，中密度蜂窝层包括多个第三蜂窝子单元，第一蜂窝子单元、第二蜂窝子单元和第三蜂窝子单元沿蜂窝孔的轴向相互组合形成蜂窝连接单元，多个蜂窝连接单元相互连接。 [0010] 根据本发明的一个实施方案，还包括第一抗拉层，第一蜂窝子单元、第三蜂窝子单元和第二蜂窝子单元沿蜂窝孔的轴向从上至下依次设置，第一蜂窝子单元和第三蜂窝子单元之间、第三蜂窝子单元和第二蜂窝子单元之间、第一蜂窝子单元的上表面以及第二蜂窝子单元的下表面分别设置第一抗拉层。 [0011] 根据本发明的一个实施方案，蜂窝结构体的上方和/或下方设置有第一抗拉层；多层蜂窝结构体之间设置有第一抗拉层。 [0012] 根据本发明的一个实施方案，还包括连接机构，两个蜂窝连接单元通过所述连接机构连接。 [0013] 根据本发明的一个实施方案，所述的连接机构包括封边型材，封边型材设置于蜂窝连接单元的端部，封边型材包括可相互配合连接的第一封边型材和第二封边型材，第一封边型材和第二封边型材分别连接不同的蜂窝子单元。 [0014] 根据本发明的一个实施方案，所述的第一封边型材和第二封边型材之间相互配合连接，连接方式包括粘接或者通过锁扣连接。 [0015] 根据本发明的一个实施方案，还包括蜂窝连接块，封边型材设置于第三蜂窝子单元的端部，第一抗拉层延伸至封边型材表面，相互连接的两个封边型材的第一抗拉层上设置蜂窝连接块。 [0016] 根据本发明的一个实施方案，所述的蜂窝连接块为蜂窝结构，其蜂窝孔轴向与蜂窝子单元的蜂窝孔轴向一致。 [0017] 根据本发明的一个实施方案，所述的蜂窝连接块的上表面和/或下表面设置第二抗拉层。 [0018] 根据本发明的一个实施方案，所述的蜂窝连接块内设置连接件，连接件用于连接两个蜂窝连接块。 [0020] 根据本发明的一个实施方案，所述的蜂窝子单元和/或蜂窝连接块的蜂窝内填充泡沫材料。 [0021] 根据本发明的一个实施方案，所述的蜂窝结构体中的蜂窝孔形状包括任意几何形状。 [0022] 根据本发明的一个实施方案，还包括土工布包砂层和/或沙层，所述蜂窝结构体的下方设置土工布包砂层，或者所述蜂窝结构体的下方设置土工布包砂层和沙层，沙层设置于土工布包砂层的下方。 [0023] 根据本发明的一个实施方案，还包括填土层和/或抛石层，填土层设置于所述蜂窝结构体的下方或者土工布包砂层的下方，抛石层设置于填土层的下方。 [0024] 根据本发明的一个实施方案，所述的蜂窝结构体的下方设置架高结构，架高结构包括立柱。 [0025] 根据本发明的一个实施方案，所述的路面结构为用于软质条件下的道路的路面结构，软质条件包括冻土或沼泽。 [0026] 本发明设置蜂窝结构体，可用于分散汽车轮胎载荷，将汽车轮胎载荷从蜂窝结构体的受力的一点分散至整个蜂窝结构体。在多层蜂窝结构中，第一高密度蜂窝层直接承受汽车、叉车或者其他重型轮式器械载荷，第二高密度蜂窝层接触下方道路比如石块载荷，故两层的蜂窝密度和强度均设置得较大，能够承受一定的载荷；由于载荷到达中间的中密度蜂窝层时已经分散开，因此从节约成本的角度考虑，中密度蜂窝层设置得较小；第一抗拉层和第二抗拉层用于受力连接。 [0027] 本发明可以有效地将路面上反复经过的高达8吨左右的车辆单个轮胎的集中载荷均匀分散到本发明下方路面。本发明能够应用于冻土路面。在冻土路面的情况下，即使冻土出现大面积融化或者坑洼的现象，本发明与冻土基层之间的最大接触压力仍然小于每平米1.4吨；在这种均布载荷状态下，即使融化的冻土很松软，仍然可以处于弹性变形状态，所以使用本发明的路面不会出现整体塌陷，而且当车辆轮胎载荷离开以后，路面的微量变形可以完全恢复。蜂窝子单元和/或蜂窝连接块的蜂窝内填充泡沫材料，增加蜂窝材料的保温性能，更利于在冻土路面情况下，防止冻土的夏天融化现象。本发明也可用于沼泽或软质路段、城市市政道路和公路。 附图说明 [0028] 图1为蜂窝结构体、保护体、第一抗拉层和第二抗拉层的结构示意图； [0029] 图2为一种蜂窝孔径向截面示意图； [0030] 图3为梯形组合的蜂窝孔径向截面示意图； [0031] 图4为蜂窝结构体的蜂窝孔轴向示意图； [0032] 图5为蜂窝连接单元的结构示意图； [0033] 图6为使用间隙填补的示意图； [0034] 图7为实施例1中使用土工布包砂层的示意图； [0035] 图8为实施例1中使用土工布包砂层和沙层的示意图； [0036] 图9为实施例2中使用填土层的示意图； [0037] 图10为实施例2中使用土工布包砂层和填土层的示意图； [0038] 图11为实施例2中使用土工布包砂层、填土层和抛石层的示意图； [0039] 图12为实施例2中使用填土层和抛石层的示意图； [0040] 图13为实施例3示意图； [0041] 图14为实施例4的结构示意图； [0042] 图15为实施例5的结构示意图。 具体实施方式[0043] 下面结合附图对本发明进行详细的描述： [0044] 如图1所示，本实施例路面结构，包括：一层或多层蜂窝结构体；保护体12，保护体12用于保护蜂窝结构体，保护体12设置于蜂窝结构体的上方。所述的蜂窝结构体为蜂窝结构，其中的蜂窝孔的形状可根据实际情况和需要设置，为任意几何形状，包括六边形或其他形状组合成的六边形。如图2所示，为一个六边形蜂窝孔的示例。如图3所示，为两个梯形的组合成的六边形蜂窝孔的示例，两个梯形组合的制作成本较低。如图4所示，蜂窝孔的轴向H垂直地面方向设置；多层蜂窝结构体中，各层蜂窝结构体的蜂窝孔密度相同或不相同。本实施例中，保护体12的材质为沥青。蜂窝结构体的上方和/或下方设置有第一抗拉层4；多层蜂窝结构体之间设置有第一抗拉层4。 [0045] 本实施例中，所述的多层蜂窝结构体包括：第一高密度蜂窝层1、中密度蜂窝层3和第二高密度蜂窝层2，第一高密度蜂窝层1、中密度蜂窝层3和第二高密度蜂窝层2以图1所示从上至下顺次设置。 [0046] 中密度是指蜂窝孔密度为50kg/m3～150kg/m3，例如，蜂窝孔密度为50kg/m3、70kg/m3、85kg/m3、100kg/m3、120kg/m3或150kg/m3，高密度是指蜂窝孔密度大于150kg/m3，例如，蜂窝孔密度为160kg/m3、180kg/m3、200kg/m3、250kg/m3、280kg/m3或300kg/m3，第一高密度蜂窝层和第二高密度蜂窝层的蜂窝孔密度相同或不相同，且第一高密度蜂窝层和第二高密度蜂窝层的蜂窝孔密度均大于中密度蜂窝层的蜂窝孔密度。 [0047] 如图5所示，所述的第一高密度蜂窝层1、第二高密度蜂窝层2和/或中密度蜂窝层3包括多个蜂窝子单元，即，第一高密度蜂窝层1包括多个第一蜂窝子单元61，第二高密度蜂窝层2包括多个第二蜂窝子单元62，中密度蜂窝层3包括多个第三蜂窝子单元63。第一蜂窝子单元61、第二蜂窝子单元62和第三蜂窝子单元63沿蜂窝孔的轴向相互组合形成蜂窝连接单元6，多个蜂窝连接单元6相互连接。多个蜂窝连接单元6相互连接，沿蜂窝孔的径向向四周延展以形成整体受力结构。本实施例中，第一蜂窝子单元61、第二蜂窝子单元62、第三蜂窝子单元63和蜂窝连接单元6均为长方体。 [0048] 蜂窝连接单元6设置第一抗拉层4，具体是，第一蜂窝子单元61、第二蜂窝子单元62、第三蜂窝子单元63以及第一抗拉层4沿蜂窝孔的轴向相互组合形成蜂窝连接单元6。本实施例中，如图5所示，第一蜂窝子单元61、第三蜂窝子单元63和第二蜂窝子单元62沿蜂窝孔的轴向从上至下依次设置，第一蜂窝子单元61和第三蜂窝子单元63之间、第三蜂窝子单元63和第二蜂窝子单元62之间以及第一蜂窝子单元61的上表面和第二蜂窝子单元62的下表面均设置第一抗拉层4，这样形成一个蜂窝连接单元6。第一抗拉层4与各个蜂窝子单元 61、62、63的连接方式为粘结。 [0049] 如图1所示，本实施例还包括连接机构，连接机构用于连接任意两个蜂窝连接单元6。所述的连接机构包括封边型材，封边型材设置于蜂窝连接单元6的端部，封边型材包括可相互配合的第一封边型材7和第二封边型材8，第一封边型材7和第二封边型材8分别连接不同的蜂窝子单元61、62、63。所述的连接机构还包括蜂窝连接块9。 [0050] 本实施例中，所述的封边型材设置于第三蜂窝子单元63的端部，可以根据第三蜂窝子单元63的蜂窝高度设置多个封边型材。第一封边型材7和第二封边型材8端部形状契合，连接方式包括粘接或者通过锁扣连接。可预先延长蜂窝子单元上的第一抗拉层4，使得第一抗拉层4延伸至对应的封边型材表面。相互连接的两个封边型材的第一抗拉层4上设置蜂窝连接块9，这样，两个封边型材相连的封边型材的上方和下方均设置蜂窝连接块9。蜂窝连接块9为蜂窝结构。本实施例蜂窝连接块9为蜂窝孔密度大于150kg/m3的高密度蜂窝结构，例如，蜂窝孔密度为160kg/m3、180kg/m3、200kg/m3、250kg/m3、280kg/m3或300kg/m3。蜂窝连接块9的蜂窝孔轴向与蜂窝子单元61、62、63的蜂窝孔轴向一致。所述的蜂窝连接块9的上表面和/或下表面设置第二抗拉层10，设置方式为粘接。所述的蜂窝连接块9内设置螺栓连接件11，螺栓连接件11用于连接封边型材的上方和下方的两个蜂窝连接块9。 [0051] 所述的第一抗拉层4和/或第二抗拉层10的材质为纤维增强树脂。纤维增强树脂是纤维和树脂的复合材料。纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、竹纤维、布料、碳纤维、金属纤维、硼纤维、石棉纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、棉纤维和剑麻中的一种或几种。树脂包括乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、苯并噁嗪树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、聚氨酯中的一种或几种。 [0052] 如图1和图5所示，使用时，所述的第一蜂窝子单元61、第三蜂窝子单元63、第二蜂窝子单元62和第一抗拉层4之间相互粘接形成多个蜂窝连接单元6，第一蜂窝子单元61、第三蜂窝子单元63和第二蜂窝子单元62如图1和图5所示从上至下依次设置。相邻两个第三蜂窝子单元63的端部分别设置第一封边型材7、第二封边型材8，即，第一封边型材7和第二封边型材8之一设置于一个第三蜂窝子单元63的端部，另一个设置于另一个第三蜂窝子单元63的端部。第一封边型材7和第二封边型材8之间通过锁扣连接和/或粘接，使得两个蜂窝连接单元6进行连接。第三蜂窝子单元63上下表面上设置的第一抗拉层4预先延长，使得第一抗拉层4延伸至第一封边型材7或第二封边型材8的上下表面。在第一封边型材7和第二封边型材8上方的第一抗拉层4之上设置蜂窝连接块9，第一封边型材7和第二封边型材8下方的第一抗拉层4之下设置蜂窝连接块9，上下两个蜂窝连接块9通过螺栓连接件11拧紧。为了继续增加相邻蜂窝连接单元6的拼接强度，位于上方的蜂窝连接块9的上表面设置第二抗拉层 10，位于下方的蜂窝连接块9的下表面设置第二抗拉层10。这样，等粘接胶水固化后，所有拼接的蜂窝连接单元6形成一体，整体受力。然后，在上述完成的结构上铺设保护体12。 [0053] 保护体12也可预先设置，即，第一蜂窝子单元61上方的第一抗拉层4之上设置保护体12。在连接时，两个蜂窝连接单元6所对应的保护体12之间如果有间隙，如图6所示，间隙处，也即在图6所示位于最上方的第二抗拉层10之上填补沥青保护体或者石英砂树脂层5。 [0054] 如图1所示，本实施例以两个蜂窝连接单元6连接为例说明。蜂窝连接单元6一般为长方体。多个蜂窝连接单元6连接时，连接机构设置于蜂窝连接单元6的左右两侧以及图1纸面的前侧和后侧，使得整个结构沿蜂窝孔的径向向四周延展。 [0055] 或者，第三蜂窝子单元63的端部粘接封边型材，两个封边型材之间通过锁扣连接和/粘接，使得两个第三蜂窝子单元63连接，再设置第一蜂窝子单元61和第二蜂窝子单元62、第一抗拉层4、蜂窝连接块9、第二抗拉层10、保护体12等结构。最终形成受力整体结构。 [0056] 所述的蜂窝子单元61、62、63和/或蜂窝连接块9的蜂窝孔内填充泡沫材料。泡沫材料可以根据实际选择具有保温性能的泡沫材料，本实施例选择聚氨酯泡沫、聚苯泡沫或酚醛泡沫。 [0057] 如图7所示，所述的蜂窝结构体的下方设置土工布包砂层13。土工布包砂层13为内部含有砂子的土工布。使用时，将所述蜂窝结构体和土工布包砂层13直接敷设在沼泽或软土层上，无需敷设抛石路基和填土层，建设永久道路或临时道路。 [0058] 如图8所示，土工布包砂层13的下方设置可根据需要设置沙层14。铺设的时候，可先将道面软土找平，然后铺上沙层14和土工布包砂层13，这样可以省去传统的路面地基结构。 [0059] 实施例2 [0060] 如图9所示，本实施例包括填土层16，填土层16设置于所述蜂窝结构体的下方。另一种实施方案是，如图10所示，所述蜂窝结构体、土工布包砂层13和填土层16从上至下依次设置。 [0061] 某些冻土路面在部分季节可能有涉水现象，这种情况下可以使用抛石层15，抛石层15提供保温和透气功能。抛石层15是拋石路基或者碎石路基。具体实施例比如，如图11所示，所述蜂窝结构体、土工布包砂层13、填土层16和抛石层15从上至下依次设置。另一个具体实施例比如，如图12所示，所述蜂窝结构体、填土层16和抛石层15从上至下依次设置。 [0062] 实施例3 [0063] 如图13所示，所述的蜂窝结构体的下方设置架高结构17，架高结构17包括立柱。这适合冻土路面涉及动物迁徙的情况，确保动物、人员或者水流通行。 [0064] 实施例4 [0065] 如图14所示，本实施例为简化的实施例方式，本实施例包括一层蜂窝结构体，即第一高密度蜂窝层1。第一高密度蜂窝层1由多个第一蜂窝子单元61相连形成，连接方式包括连接机构连接和粘接。第一高密度蜂窝层1的上表面和下表面分别设置第一抗拉层4。第一高密度蜂窝层1上表面的第一抗拉层4的上方设置保护体12。与实施例1、2、3相同，蜂窝结构体的下方可根据需要进行设置，本实施例第一高密度蜂窝层1的下方设置土工布包砂层13和沙层14。 [0066] 实施例5 [0067] 如图15所示，本实施例为简化的实施例方式，本实施例包括两层蜂窝结构体，即第一高密度蜂窝层1和第二高密度蜂窝层2，第一高密度蜂窝层1和第二高密度蜂窝层2上下粘接设置。第一高密度蜂窝层1由多个第一蜂窝子单元61相连形成，第二高密度蜂窝层2由多个第二蜂窝子单元62相连形成，连接方式包括连接机构连接和粘接。第一高密度蜂窝层1的上表面、第一高密度蜂窝层1和第二高密度蜂窝层2之间以及第二高密度蜂窝层2的下表面分别设置第一抗拉层4。第一高密度蜂窝层1上表面的第一抗拉层4的上方设置保护体12。与实施例1、2、3相同，蜂窝结构体的下方可根据需要进行设置，本实施例第二高密度蜂窝层2的下方设置土工布包砂层13和沙层14。 [0068] 本发明设置蜂窝结构体，可用于分散汽车轮胎载荷，将汽车轮胎载荷从蜂窝结构体的受力的一点分散至整个蜂窝结构体。在多层蜂窝结构体中，第一高密度蜂窝层1直接承受汽车、叉车或者其他重型轮式器械载荷，第二高密度蜂窝层2接触下方道路比如石块载荷，故两层的蜂窝密度和强度均设置得较大，能够承受一定的载荷；由于载荷到达中间层中密度蜂窝层3时已经分散开来，从节约成本的角度考虑，中密度蜂窝层3设置得较小；第一抗拉层4和第二抗拉层10用于受力连接。 [0069] 本发明可以有效地将路面上反复经过的高达8吨左右的车辆单个轮胎的集中载荷均匀分散到本发明下方路面。本发明能够应用于冻土路面。在冻土路面的情况下，即使冻土出现大面积融化或者坑洼的现象，本发明与冻土基层之间的最大接触压力仍然小于每平米1.4吨；在这种均布载荷状态下，即使融化的冻土很松软，仍然可以处于弹性变形状态，所以使用本发明的路面不会出现整体塌陷，而且当车辆轮胎载荷离开以后，路面的微量变形可以完全恢复。蜂窝子单元和/或蜂窝连接块9的蜂窝内填充泡沫材料，增加蜂窝材料的保温性能，更利于在冻土路面情况下，防止冻土的夏天融化现象。本发明也可用于沼泽或软质路段、城市市政道路和公路。 |
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