公路瀝青路面結構設計技術方法綜述_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  公路瀝青路面結構設計技術方法綜述</p><p>  摘要:隨著我國經濟的快速發(fā)展,基礎設施建設進程加快, 高等級公路突飛猛進的建設為我國經濟的發(fā)展做出了重要貢獻, 但也出現了一些值得重視的問題,尤其是一些新建的高速公路, 早期結構性破壞現象十分突出, 嚴重影響著公路建設的形象和交通運輸安全。因此, 開展對公路瀝青路面結構設計的探索具有重要的現實意義。 </p><p&g

2、t;  關鍵詞:公路,瀝青路面結構,結構設計 </p><p>  中圖分類號:U416.217 文獻標識碼:A </p><p>  引言:目前我國高等級公路工程發(fā)展迅速,取得了巨大的成就,但也出現了一些值得重視的問題,尤其是一些新建的公路,早期結構性破壞現象十分突出,嚴重影響著公路建設的形象和交通運輸安全。因此,開展對公路瀝青路而結構設計的探索具有重要的現實意義。 </p>

3、<p>  1、瀝青路面設計指標及標準 </p><p>  1.1 瀝青路面設計指標 </p><p>  目前,在我國公路路面結構設計中,對于高速、一級和二級公路的路面結構,設計指標為路表面回彈彎沉值和瀝青混凝土層層底拉應力及半剛性材料層的層底拉應力;對于三級、四級公路的路面結構,設計指標為路表面設計彎沉值。有條件時,對重載交通路面宜檢驗瀝青混合料的抗剪切強度,驗算其最大

4、剪應力是否滿足要求。 </p><p>  1.2 瀝青路面設計標準 </p><p>  目前我國現行的瀝青路面設計規(guī)范中,采用了以下標準來確定路面結構所需的厚度:(1)路面結構表面在雙輪荷載作用下輪隙中心處的彎沉值不大于設計彎沉值;(2)瀝青面層底面的最大拉應力不大于該層混合料的容許拉應力;(3)半剛性基層或底基層底面的最大拉應力不大于該層材料的容許拉應力。彎沉和應力計算分析時,將路面

5、結構看成為多層彈性體系,體系頂面作用有相當于雙輪組P=50 kN的雙圓均布荷載,各層面間的接觸條件按完全連續(xù)處理。彎沉計算點的位置選在輪隙中心處。層底面拉應力計算點的位置選在單圓中心點及單圓半徑的1/2點和單圓內側邊緣點和雙圓輪隙中心點,取其中的最大值作為層底最大拉應力。 </p><p>  2、瀝青路面設計標準的確定方法 </p><p>  2.1 設計彎沉值的確定 </p&g

6、t;<p>  在瀝青里面設計中,路面結構的整體承載能力是通過彎沉值反映出來的?;貜棌澇林敌〉慕Y構整體承載能力大,能經受輪載的很多次重復作用才出現損壞;而回彈彎沉值大的結構,在經受輪載不多次的重復作用后,路面即呈現某種形態(tài)的損壞。因而,在達到相同損壞程度時,回彈彎沉值的大小同該路面結構的累計荷載重復作用次數成反比。若能求得回彈彎沉值與使用壽命間的關系,則可依據該路面結構所要求的使用壽命,來確定路面結構設計應控制的路表回彈彎

7、沉值。為此,就需要了解路面結構在使用期內的彎沉變化規(guī)律及其與路面結構損壞狀態(tài)的關系。根據對已建成道路的多年實測資料分析,路表回彈彎沉值隨著時間的推移而變化。由于路面在使用期內彎沉是變化的,使用期末的彎沉值與竣工時的彎沉值并不相同,不能直接用容許彎沉值作為竣工時驗收的標準??紤]到半剛性基層材料的設計齡期為六個月,在路面竣工后第一年不利季節(jié)的彎沉值與最大剛度狀態(tài)所對應的彎沉值比較接近,故將路面竣工后第一年不利季節(jié)的路面狀態(tài)近似假定為路面整體

8、結構的最大剛度狀態(tài),并取其作為路面結構的設計狀態(tài)。 </p><p>  2.2 容許拉應力的計算 </p><p>  公路路面結構層材料的容許拉應力對公路的使用壽命有直接影響,是指路面結構在行車荷載反復作用下達到臨界破壞狀態(tài)時容許的最大拉應力。這一應力值較一次荷載作用下的抗拉強度小,減小的程度同重復荷載次數及路面結構層材料的性質有關。對瀝青混凝土的極限抗拉強度,系指15℃時的極限抗拉強

9、度;對水泥穩(wěn)定類材料,系指齡期為90d的極限抗拉強度;對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類的材料,系指齡期為180d的極限抗拉強度;對水泥粉煤灰穩(wěn)定類材料,系指120 d 的極限抗拉強度。 </p><p>  3、路面實際彎沉值和層底拉應力的計算 </p><p>  3.1路面實際彎沉值的計算 </p><p>  在當前的瀝青路面結構設計中,彎沉值的計算一般是應用彈性層狀

10、體系理論來求得的,但大量試驗驗證結果表明,理論計算值與實測彎沉值之間存在一定偏差。此偏差呈現出一定的規(guī)律性,當路基剛度較低時,由前述理論公式算得的面層厚度偏大;而當路基剛度較高時,則由理論算得的面層厚度偏薄。出現這種現象,主要是因為路基路面材料并非線性彈性體,而所采用的評定材料抗變形能力(Eo和 Ei)的測定方法,并不能反映它們在結構層內的真實工作狀態(tài)。為使理論計算和實測結果相符,目前在規(guī)范中引入了一個彎沉綜合修正系數F: </p

11、><p>  式中:l,al———分別為理論彎沉值和理論彎沉系數;ls,as———分別為實際彎沉值和實際彎沉系數。當設計計算路面厚度時,實際彎沉值可取為設計彎沉值,由大量試驗驗證資料分析得知,彎沉綜合修正系數 F 同實際彎沉值、土基回彈模量及輪載參數的相關關系較密切。 </p><p>  3.2整體性材料層層底拉應力的計算 </p><p>  為防止瀝青層和半剛性基

12、(墊)層因層底拉應力過大而產生疲勞開裂,設計時需驗算瀝青層及半剛性基層底面的拉應力值是否滿足要求。瀝青層及半剛性基層底面各計算點的拉應力值,可直接由計算機軟件求得。比較計算層各計算點的應力值,取最大值作為該層的最大拉應力。將最大拉應力與該層的容許拉應力進行比較,以判斷拉應力是否滿足要求或據此控制結構設計。計算時注意材料參數的選擇和確定,不同材料有不同的選擇要求,具體應用時需注意。 </p><p>  4、路基土

13、和路面材料設計參數 </p><p>  按彈性層狀體系理論求解路表彎沉或面層和基、墊層底面的彎拉應力應變時,必須知道路基土和路面材料的彈性模量值。無論是路基土還是路面材料,其應力—應變關系都或多或少呈現出非線性性質,因而表征其關系的彈性模量值都是應力狀態(tài)的函數。同時,它們又是材料組成、壓實狀態(tài)及環(huán)境的函數。工程上通常采用承載板試驗和抗壓試驗得到的荷載—回彈彎沉變形關系確定回彈模量值,并將它作為彈性模量。 <

14、;/p><p>  4.1路基土回彈模量值 </p><p>  路基土的回彈模量值,除了受加荷方式和應力狀態(tài)等因素影響外,主要取決于土的類型和性質,以及土的濕度和密實度。路面設計時,應在最不利季節(jié)通過實測確定回彈模量值。但在路基尚未修建的情況下,往往只能通過經驗方法來估定。由室內試驗結果得知,路基土的回彈模量同土的性質和狀態(tài)之間存在著下述經驗關系: </p><p>

15、  式中:K———土的壓實度;ω ———土的稠度;A,a,b———隨所在地區(qū)和土的類型而異的試驗參數。 </p><p>  通過在全國各地進行的大量實測和分析工作,提出了各地區(qū)不同土組的 E0-K-ω 關系式。在此基礎上,擬訂了土基回彈模量建議值表供初步設計時參考使用。根據當地經驗或路基臨界高度,判斷各路段土基干濕類型,利用論證得到各路段土的平均稠度值預估土基回彈模量值。當采用重型擊實標準時,可將土組土基回彈模

16、量參考值提高 15%~30%。 </p><p>  4.2路面材料回彈模量值 </p><p>  無結合料的粒料墊層和基層的回彈模量值,可采用重復加載的三軸試驗進行測定。試驗時,須按墊層或基層所受到的實際應力狀況施加側限應力,以確定相應的回彈模量值,現行公路瀝青路面設計規(guī)范中提出的常用粒料基層和墊層的回彈模量值參考范圍。無機結合料穩(wěn)定粒料或土的回彈模量值,可采用圓柱體或小梁試件進行壓縮

17、或彎曲試驗,測定各級應力作用下的壓縮應變或彎拉應變后計算確定。 </p><p><b>  結語 </b></p><p>  我國公路的建設事業(yè)高速發(fā)展,但瀝青路面設計技術尚需進一步發(fā)展和完善。要使設計結果能同實際相符,路面結構設計方法就要能全面地反映材料、環(huán)境、荷載和土基狀況等因素對結構性能的影響,所以,必須收集足夠的交通、土質、氣象和水文資料,并在同實際工作環(huán)

18、境相符的條件下對所用材料進行物理力學性質試驗,獲取可靠的材料參數。而要做到這一點,是非常困難的。因此,現有設計方法都存在不完善之處,還有待隨著研究工作的深入和實踐經驗的積累,不斷地進行修正、補充和完善。 </p><p><b>  參考文獻 </b></p><p>  [1] 李繼紅,等.瀝青路面結構設計方法探討[J], 交通標準化,2012,(10):50-53

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