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所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-07-05 17:00 熱度:
摘要:本文結合保定地區通村公路的特點,在考慮自然條件、行車荷載、材料供應、施工技術及養護營運等因素的基礎上,參考本地區通村公路瀝青路面使用經驗,經過室內外試驗,運用數學方法對所擬定結構進行了分析及優化設計。并在文中給出了便于計算的路面結構優化函數與計算方法,推薦了適合于本地區通村公路瀝青路面結構組合方案,開發了計算機應用程序。
關鍵詞:瀝青路面,典型結構,路況調查,設計方法
1. 引言
中國幅員遼闊,各地自然條件差異懸殊,技術水平,材料來源和經濟條件等也不相同。因而僅依據規范規定的原則和方法進行設計參數取值,難以充分反映各地區的具體情況,在某些情況下設計理論與實踐難免產生脫節,造成瀝青路面結構有很大的差別。
近年來發展起來的路面典型結構設計方法能夠克服上述缺陷,其主要特點是綜合經驗法與理論法的優點,在考慮自然條件、行車荷載、材料供應、施工技術及養護營運等因素的基礎上,參考使用經驗擬定不同地區的路面結構組合,并運用數學方法對所擬定結構進行分析及優化設計。該方法目前已被道路工程界公認為最有生命力的設計方法之一。中國目前在瀝青路面典型結構方面已取得了若干成果,但關于通村公路路面的典型結構研究卻相對滯后。(初中英語教學論文網)
2. 通村公路半剛性基層瀝青路面結構的設計原則
由于重型交通的日益發展,無機結合料穩定類的半剛性基層替代粒料基層已成為當前所采用的基層類型。為充分發揮半剛性基層的優點,在滿足路面應有的結構強度和容許裂縫的前提下,應大大減薄瀝青類面層的厚度,以達到“薄面、強基、穩定土基”的結構設計目的,從而使路面結構最優,裂縫率最低,經濟效益最佳的結果,就必須堅持以下原則:
2.1土基回彈模量低限值及土基等級的劃分
土基回彈模量低限值是指路面設計中所應用的最低土基剛度值。限制最低模量值是對路基穩定性的基本要求。土基模量達不到低限值時,必須進行處理,然后才能進行路面結構設計。不同地區的土基回彈模量相差很大,同一地區不同土質的路基回彈模量相差也很大。因此,確定土基模量的低限值時,首先應考慮地區差異,另外也要考慮經濟因素。
土基回彈模量低限值定的過低,任何土質的路基強度都能夠達到,就失去了意義;如果定的過高,則某地區的路基強度都無法達到要求,都必須進行換土或處理,就會造成浪費,因此從經濟方面考慮,確定土基回彈模量低限值的原則就是在某一地區筑路時,大部分路基不需要進行處理為原則。
土基等級的劃分應以土基模量對瀝青路面設計厚度的影響為主要依據。在制定典型結構時,不應把土基回彈模量劃分的太粗。根據設計與施工經驗,每一個土基等級對基層和底基層厚度大致產生3cm-4cm和4cm-6cm的影響為宜。
2.2基層結構設計
2.2.1基層結構組合
在通村公路中,對半剛性基層薄面層結構,基層是路面結構的主體。基層的選擇既要保證路面的整體強度,又要使面層的使用品質得到提高。要求半剛性基層結構應有較大彎拉強度,
而彎拉模量又不至于太大,脹縮系數較小,達到剛而不脆的目的。因此在半剛性基層選擇上應本著如下幾個原則進行選擇,以保證半剛性基層的強度和穩定性,同時做到就地取材、降低造價。
(1)半剛性基層的骨料應具有一定的強度、剛度和穩定性;
(2)半剛性基層的骨料應具有一定的活性(含有SiO2,CaO,Al2O3,Fe2O3等活性物質),
與結合料(水泥、石灰等)能發生物理-化學反應;
(3)半剛性基層本身應盡量采用地產材料和工業廢渣;
(4)半剛性基層骨料運距短,造價低;
(5)方便施工。
根據對保定市內低等級瀝青路面的調查,結果顯示薄瀝青路面的基層應選用剛度大,抗沖刷而耐久性好的材料,如水泥穩定粒料和石灰粉煤灰穩定粒料類。后者具有后期強度高,利于環保等優點。在材料豐富的地區宜優先采用。可供選擇的材料有水泥穩定粒料類、石灰粉煤灰類及石灰穩定類。
2.2.2半剛性材料回彈模量取值
根據《公路工程無機結合料試驗規程》,并結合室內試驗資料及近年來的有關研究成果。對常用半剛性材料抗壓模量取值范圍如下:
石灰土400-500MPa;二灰土550-600MPa;水泥土500-600MPa;
水泥穩定級配集料900-1100MPa;二灰穩定級配集料900-1100MPa。
對半剛性材料以養生6天,飽水1天后的抗壓強度作為強度的控制標準。
2.2.3基層結構厚度
根據現有研究成果,當基層較薄時,面層的厚度對路表彎沉值影響很大,但隨著基層厚度的增加,面層厚度大小對路表彎沉的影響減小。因此可知,基層厚度對彎沉值的影響比面層厚度對彎沉值的影響大,另外基層較薄時,面層的彎拉應力變化很大,且其值亦較大。因此基層厚度不宜太小。經驗表明,穩定類材料基層與底基層厚度的過薄很可能造成瀝青路面整體性差,強度和耐久性難以保證。道路使用狀況也表明,通村公路瀝青路面基層也不宜太厚,在施工變異性較大時容易出現不同程度的早期破壞。
按上述并考慮現有施工水平,對一般的穩定類材料基層推薦厚度采用15cm-20cm,粒料類基層厚度宜取15cm-18cm,水泥穩定土、二灰土、石灰土的厚度宜取16cm-20cm,一般不宜小于15cm。氣候條件差,交通等級較高時取高值,氣候條件較好,交通等級較低時可取低值。
根據上述原則,針對不同道路的等級擬定路面基層結構組合形式,并經計算驗證確定各層厚度。
2.3交通等級劃分
路面設計交通量是路面結構設計中的重要參數,根據《公路瀝青路面設計規范》的有關規定,采用標準軸載BZZ-100的累計當量軸次來分級。
為合理劃分交通量等級,選取典型結構來考察分析在不同的累計軸載下,路面結構厚度的變化規律,并以結構厚度遞減不超過5cm為原則,來劃分交通量等級。
總結現有工程實例,對交通等級的劃分擬定如下原則:
(1) 通村公路一般屬低等級路面,在推薦結構時應著眼于二級以下公路。
文章標題:通村公路瀝青路面典型結構優化方法研究
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