摘要:柔性路面設(shè)計(jì)的首要目標(biāo),是選擇在技術(shù)上可靠并能符合經(jīng)濟(jì)效益的路面,使其能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用,在預(yù)定的設(shè)計(jì)年限內(nèi)處于某一規(guī)定的工作狀態(tài)。本文結(jié)合實(shí)際淺探柔性路面設(shè)計(jì)中路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì),并以瀝青路面為例進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞:柔性 路面 組合 設(shè)計(jì)
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(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
1前言
柔性路面設(shè)計(jì)的首要目標(biāo),是選擇在技術(shù)上可靠并能符合經(jīng)濟(jì)效益的路面,使其能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用,在預(yù)定的設(shè)計(jì)年限內(nèi)處于某一規(guī)定的工作狀態(tài)。柔性路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容,包括路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)計(jì)算以及路面材料配合比設(shè)計(jì)。當(dāng)前世界各國眾多的柔性路面設(shè)計(jì)方法,可概括分為兩大類:一類是以經(jīng)驗(yàn)或以試驗(yàn)為依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)法;一類是以力學(xué)分析為基礎(chǔ),考慮環(huán)境、交通條件以及材料特性等因素的理論法。近30年來,有關(guān)理論法的研究取得了很大進(jìn)展,各國相繼提出了較完整的設(shè)計(jì)體系。理論法對柔性路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移的分析,目前多應(yīng)用彈性層狀體系理論,并普遍采用電算的方法,工程設(shè)計(jì)有時也采用在電算結(jié)果基礎(chǔ)上的圖解法。
2公路瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)
柔性路面設(shè)計(jì)包括三個部分,即路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)計(jì)算以及材料配合比設(shè)計(jì)。我們知道柔性路面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是合理選擇和安排各結(jié)構(gòu)層,對不同的結(jié)構(gòu)層進(jìn)行組合,從而使路面結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)既能承受行車荷載和自然因素的作用,又能發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的最大效能,并滿足經(jīng)濟(jì)性要求。因此我們首先需要了解各個結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)物。瀝青面層一方面直接承受車輪荷載反復(fù)作用和自然因素的影響,另一方面又為汽車運(yùn)輸提供安全、快速、舒適的行車條件,所以瀝青面層結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)具有堅(jiān)實(shí)、平整、抗滑、耐久的特點(diǎn),而且還應(yīng)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(yīng)。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(shè)計(jì)年限 |
設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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 |
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二級公路 |
高級路面 |
熱拌瀝青混合料 |
12 |
>200 |
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次高級路面 |
瀝青碎石、瀝青貫入式 |
10 |
100~200 |
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三級公路 |
次高級路面 |
乳化瀝青碎石、瀝青表處 |
8 |
10~100 |
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四級公路 |
中級路面 |
粒料類路面、半整齊塊料路面 |
5 |
<10 |
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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(jù)實(shí)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(yīng)的路面類型應(yīng)選擇技術(shù)品質(zhì)高的類型。
3.基層與底基層的一般規(guī)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(kuò)散到墊層和路基中??煞謨蓪愉佒渖蠈尤苑Q基層,下層則稱底基層。
?、倩鶎?、底基層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,在冰凍地區(qū)還應(yīng)具有一定的抗凍性。
②高級路面下的半剛性基層應(yīng)具有較小的收縮(溫縮及干縮)變形和較強(qiáng)的抗沖刷能力。
?、刍鶎?、底基層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹就地取材的原則,認(rèn)真做好當(dāng)?shù)夭牧系恼{(diào)查,根據(jù)不同公路等級、交通量對基層與底基層的技術(shù)要求,選擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的基層與底基層結(jié)構(gòu)。
④半剛性材料基層、底基層的配合比設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)制件,混合料用齡期的無側(cè)阻抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定。
⑤為便于施工,一般公路的基層寬度每側(cè)宜比面層寬出25cm,底基層每側(cè)比基層寬15cm。在多雨地區(qū),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(shí)度、平整度及強(qiáng)度應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。
4.墊層
(1)一般規(guī)定
墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層,主要起排水、隔水、防凍、防污的作用,墊層可根據(jù)情況設(shè)置或不設(shè)。一般在處于下列狀況的路基應(yīng)設(shè)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(jié)構(gòu)處于干燥或中濕狀態(tài):
①地下水位高,排水不良,路基經(jīng)常處于潮濕、過濕狀態(tài)的路段。
?、谂潘涣嫉耐临|(zhì),有裂隙水、泉眼等水文不良的巖石挖方路段。
?、奂竟?jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段,可能產(chǎn)生凍脹需設(shè)置防凍墊層的路段。
?、芑鶎踊虻谆鶎涌赡苁芪廴疽约奥坊浫醯穆范巍?br />
墊層的寬度為:高速公路、一級公路、二級公路的排水墊層應(yīng)鋪至路基同寬,以利路面結(jié)構(gòu)排水,保持路基穩(wěn)定;三、四級公路的勢層寬度可比底基層每側(cè)至少寬25cm。
(2)墊層類型
修筑墊層所用的材料,強(qiáng)度不一定很高,但水穩(wěn)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(wěn)定性墊層。
5.柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則
除應(yīng)注意到柔性路面各個結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)外,對于各個結(jié)構(gòu)層的組合仍須遵循下列原則:
(1)適應(yīng)行車荷載作用的要求
作用在路面上的行車荷載在路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力相應(yīng)變隨深度向下而遞減,因此要求路面的強(qiáng)度和抗變形能力可自上而下逐漸減小。這樣在路面結(jié)構(gòu)組合中,可以將路面按強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律,將路面分層處理。但就施工工藝和材料規(guī)格而言,層數(shù)不宜過多,也就是路面結(jié)構(gòu)層的厚度不宜過小。
(2)在各種自然因素作用下有較好的穩(wěn)定性
為保證瀝青路面的水穩(wěn)性,瀝青路面的基層一般應(yīng)選擇水穩(wěn)性好的材料。在季節(jié)性冰凍地區(qū),路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置防止凍脹和翻漿的墊層。路面的總厚度除滿足強(qiáng)度的要求外,還應(yīng)滿足防凍厚度的要求。
(3)滿足各個結(jié)構(gòu)層各自的特點(diǎn)
為了保證路面結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)力傳遞的連續(xù)性,應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)層之間結(jié)合緊密穩(wěn)定,提高路面結(jié)構(gòu)整體性??傊诼访娼Y(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)中,應(yīng)按照面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定的原則進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。
3結(jié)語
瀝青路面隨環(huán)境因素和交通荷載的重復(fù)作用而逐漸變壞,由于引起柔性路面結(jié)構(gòu)破壞的原因及柔性路面結(jié)構(gòu)類型和組成多種多樣,所以導(dǎo)致柔性路面的破壞狀態(tài)也多種多樣,因此在進(jìn)行組合設(shè)計(jì)時要充分考慮道路的交通荷載的相關(guān)影響因素。
參考文獻(xiàn):
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[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(xué),2003