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淺探柔性路面的組合設計

來源:期刊VIP網所屬分類:建筑設計時間:瀏覽:

  摘要:柔性路面設計的首要目標,是選擇在技術上可靠并能符合經濟效益的路面,使其能承受交通荷載和環境因素的作用,在預定的設計年限內處于某一規定的工作狀態。本文結合實際淺探柔性路面設計中路面結構層組合設計,并以瀝青路面為例進行分析。
  關鍵詞:柔性 路面 組合 設計
  Abstract: flexible pavement design's first goal, it is a choice in technology and reliable can accord with the economic benefits of the pavement, make it can withstand the traffic load and the role of environmental factors, in the design of the reservation period in a specified state. Combining with the actual shallow ground flexible pavement design pavement structure layer combination of design, and to the asphalt pavement as an example for analysis.
  Keywords: flexible pavement design combination
  中圖分類號: U416 文獻標識碼:A 文章編號:
  1前言
  柔性路面設計的首要目標,是選擇在技術上可靠并能符合經濟效益的路面,使其能承受交通荷載和環境因素的作用,在預定的設計年限內處于某一規定的工作狀態。柔性路面設計的內容,包括路面結構層組合設計、路面結構計算以及路面材料配合比設計。當前世界各國眾多的柔性路面設計方法,可概括分為兩大類:一類是以經驗或以試驗為依據的經驗法;一類是以力學分析為基礎,考慮環境、交通條件以及材料特性等因素的理論法。近30年來,有關理論法的研究取得了很大進展,各國相繼提出了較完整的設計體系。理論法對柔性路面結構的應力、應變和位移的分析,目前多應用彈性層狀體系理論,并普遍采用電算的方法,工程設計有時也采用在電算結果基礎上的圖解法。
  2公路瀝青路面結構組合設計
  柔性路面設計包括三個部分,即路面結構組合設計、路面結構計算以及材料配合比設計。我們知道柔性路面結構一般由面層、基層、底基層、墊層、路基等部分組成。而瀝青路面結構組合設計的主要內容就是合理選擇和安排各結構層,對不同的結構層進行組合,從而使路面結構在使用年限內既能承受行車荷載和自然因素的作用,又能發揮各結構層的最大效能,并滿足經濟性要求。因此我們首先需要了解各個結構層的特點和要求。
  1.一般要求
  瀝青面層是在路基表面上用瀝青混合料鋪筑的一種層狀結構物。瀝青面層一方面直接承受車輪荷載反復作用和自然因素的影響,另一方面又為汽車運輸提供安全、快速、舒適的行車條件,所以瀝青面層結構不僅應具有堅實、平整、抗滑、耐久的特點,而且還應具有高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗水損害以及防止雨水滲入基層的功能。
  2.瀝青面層類型
  瀝青面層分為瀝青混凝土、熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石混合料、瀝青貫入式、瀝青表面處治5種類型。其分類與公路等級、路面等級以及交通量相適應。其具體分類原則見表l所列。
  表1 路面類型的選擇
公路等級 路面等級 面層類型 設計年限 設計年限內累計標準軸次(萬次/車道)
高速公路
一級公路
高級路面 熱拌瀝青混合料 15 >400
二級公路 高級路面 熱拌瀝青混合料 12 >200
次高級路面 瀝青碎石、瀝青貫入式 10 100~200
三級公路 次高級路面 乳化瀝青碎石、瀝青表處 8 10~100
四級公路 中級路面 粒料類路面、半整齊塊料路面 5 <10
低級路面 粒料改善土 5
  對有特殊使用要求的公路,其路面等級與面層類型的選擇可根據實際情況選用。從表1可以看出,交通量越大、路面等級和公路等級越高,其使用年限越長,而相應的路面類型應選擇技術品質高的類型。
  3.基層與底基層的一般規定
  基層主要是承受由面層傳來的車輛荷載垂直力,并把它擴散到墊層和路基中。可分兩層鋪筑,其上層仍稱基層,下層則稱底基層。
  ①基層、底基層應具有足夠的強度和穩定性,在冰凍地區還應具有一定的抗凍性。
  ②高級路面下的半剛性基層應具有較小的收縮(溫縮及干縮)變形和較強的抗沖刷能力。
  ③基層、底基層結構設計應貫徹就地取材的原則,認真做好當地材料的調查,根據不同公路等級、交通量對基層與底基層的技術要求,選擇技術可靠、經濟合理的基層與底基層結構。
  ④半剛性材料基層、底基層的配合比設計,應根據重型擊實標準制件,混合料用齡期的無側阻抗壓強度試驗確定。
  ⑤為便于施工,一般公路的基層寬度每側宜比面層寬出25cm,底基層每側比基層寬15cm。在多雨地區,透水性好的粒料底基層,宜鋪至路基全寬,以利于排水。
  ⑥基層和底基層的壓實度、平整度及強度應符合《公路路面基層施工技術規范》的規定。
  4.墊層
  (1)一般規定
  墊層是設置在底基層與土基之間的結構層,主要起排水、隔水、防凍、防污的作用,墊層可根據情況設置或不設。一般在處于下列狀況的路基應設置墊層,用以排除路面、路基中滯留的自由水,確保路基路面結構處于干燥或中濕狀態:
  ①地下水位高,排水不良,路基經常處于潮濕、過濕狀態的路段。
  ②排水不良的土質,有裂隙水、泉眼等水文不良的巖石挖方路段。
  ③季節性冰凍地區的中濕、潮濕路段,可能產生凍脹需設置防凍墊層的路段。
  ④基層或底基層可能受污染以及路基軟弱的路段。
  墊層的寬度為:高速公路、一級公路、二級公路的排水墊層應鋪至路基同寬,以利路面結構排水,保持路基穩定;三、四級公路的勢層寬度可比底基層每側至少寬25cm。
  (2)墊層類型
  修筑墊層所用的材料,強度不一定很高,但水穩定性和隔熱性要好。常用材料有兩類:一類是用松散粒料,如砂、礫石、爐渣、片石或圓石等組成的透水性墊層;另一類是由整體性材料,如石灰土或爐渣石灰土等組成的穩定性墊層。
  5.柔性路面結構組合設計原則
  除應注意到柔性路面各個結構層的特點外,對于各個結構層的組合仍須遵循下列原則:
  (1)適應行車荷載作用的要求
  作用在路面上的行車荷載在路面內產生的應力相應變隨深度向下而遞減,因此要求路面的強度和抗變形能力可自上而下逐漸減小。這樣在路面結構組合中,可以將路面按強度和剛度自上而下遞減的規律,將路面分層處理。但就施工工藝和材料規格而言,層數不宜過多,也就是路面結構層的厚度不宜過小。
  (2)在各種自然因素作用下有較好的穩定性
  為保證瀝青路面的水穩性,瀝青路面的基層一般應選擇水穩性好的材料。在季節性冰凍地區,路面結構中應設置防止凍脹和翻漿的墊層。路面的總厚度除滿足強度的要求外,還應滿足防凍厚度的要求。
  (3)滿足各個結構層各自的特點
  為了保證路面結構的整體性和結構層之間應力傳遞的連續性,應盡量使結構層之間結合緊密穩定,提高路面結構整體性。總之,在路面結構層組合設計中,應按照面層耐久、基層堅實、土基穩定的原則進行組合設計。
  3結語
  瀝青路面隨環境因素和交通荷載的重復作用而逐漸變壞,由于引起柔性路面結構破壞的原因及柔性路面結構類型和組成多種多樣,所以導致柔性路面的破壞狀態也多種多樣,因此在進行組合設計時要充分考慮道路的交通荷載的相關影響因素。
  參考文獻:
  [1]王偉,薛偉,張新峰.日本使用多層彈性理論的柔性路面設計法.河南交通科技,1998(05)
  [2]張宏朝.剛性路面和柔性路面的材料性能反演.大連理工大學,2003

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