通村公路沥青路面典型结构优化方法研究

　　摘要：本文结合保定地区通村公路的特点，在考虑自然条件、行车荷载、材料供应、施工技术及养护营运等因素的基础上，参考本地区通村公路沥青路面使用经验，经过室内外试验，运用数学方法对所拟定结构进行了分析及优化设计。并在文中给出了便于计算的路面结构优化函数与计算方法，推荐了适合于本地区通村公路沥青路面结构组合方案，开发了计算机应用程序。
　　关键词：沥青路面，典型结构，路况调查，设计方法
　　1. 引言
　　中国幅员辽阔，各地自然条件差异悬殊，技术水平，材料来源和经济条件等也不相同。因而仅依据规范规定的原则和方法进行设计参数取值，难以充分反映各地区的具体情况，在某些情况下设计理论与实践难免产生脱节，造成沥青路面结构有很大的差别。
　　近年来发展起来的路面典型结构设计方法能够克服上述缺陷，其主要特点是综合经验法与理论法的优点，在考虑自然条件、行车荷载、材料供应、施工技术及养护营运等因素的基础上，参考使用经验拟定不同地区的路面结构组合，并运用数学方法对所拟定结构进行分析及优化设计。该方法目前已被道路工程界公认为最有生命力的设计方法之一。中国目前在沥青路面典型结构方面已取得了若干成果，但关于通村公路路面的典型结构研究却相对滞后。（初中英语教学论文网）
　　2. 通村公路半刚性基层沥青路面结构的设计原则
　　由于重型交通的日益发展，无机结合料稳定类的半刚性基层替代粒料基层已成为当前所采用的基层类型。为充分发挥半刚性基层的优点，在满足路面应有的结构强度和容许裂缝的前提下，应大大减薄沥青类面层的厚度，以达到“薄面、强基、稳定土基”的结构设计目的，从而使路面结构最优，裂缝率最低，经济效益最佳的结果，就必须坚持以下原则：
　　2.1土基回弹模量低限值及土基等级的划分
　　土基回弹模量低限值是指路面设计中所应用的最低土基刚度值。限制最低模量值是对路基稳定性的基本要求。土基模量达不到低限值时，必须进行处理，然后才能进行路面结构设计。不同地区的土基回弹模量相差很大，同一地区不同土质的路基回弹模量相差也很大。因此，确定土基模量的低限值时，首先应考虑地区差异，另外也要考虑经济因素。
　　土基回弹模量低限值定的过低，任何土质的路基强度都能够达到，就失去了意义；如果定的过高，则某地区的路基强度都无法达到要求，都必须进行换土或处理，就会造成浪费，因此从经济方面考虑，确定土基回弹模量低限值的原则就是在某一地区筑路时，大部分路基不需要进行处理为原则。
　　土基等级的划分应以土基模量对沥青路面设计厚度的影响为主要依据。在制定典型结构时，不应把土基回弹模量划分的太粗。根据设计与施工经验，每一个土基等级对基层和底基层厚度大致产生3cm-4cm和4cm-6cm的影响为宜。
　　2.2基层结构设计
　　2.2.1基层结构组合
　　在通村公路中，对半刚性基层薄面层结构，基层是路面结构的主体。基层的选择既要保证路面的整体强度，又要使面层的使用品质得到提高。要求半刚性基层结构应有较大弯拉强度，
　　而弯拉模量又不至于太大，胀缩系数较小，达到刚而不脆的目的。因此在半刚性基层选择上应本着如下几个原则进行选择，以保证半刚性基层的强度和稳定性，同时做到就地取材、降低造价。
　　（１）半刚性基层的骨料应具有一定的强度、刚度和稳定性；
　　（２）半刚性基层的骨料应具有一定的活性（含有SiO2，CaO，Al2O3,Fe2O3等活性物质），
　　与结合料（水泥、石灰等）能发生物理-化学反应；
　　（３）半刚性基层本身应尽量采用地产材料和工业废渣；
　　（４）半刚性基层骨料运距短，造价低；
　　（５）方便施工。
　　根据对保定市内低等级沥青路面的调查，结果显示薄沥青路面的基层应选用刚度大，抗冲刷而耐久性好的材料，如水泥稳定粒料和石灰粉煤灰稳定粒料类。后者具有后期强度高，利于环保等优点。在材料丰富的地区宜优先采用。可供选择的材料有水泥稳定粒料类、石灰粉煤灰类及石灰稳定类。
　　2.2.2半刚性材料回弹模量取值
　　根据《公路工程无机结合料试验规程》，并结合室内试验资料及近年来的有关研究成果。对常用半刚性材料抗压模量取值范围如下：
　　石灰土400-500MPa；二灰土550-600MPa；水泥土500-600MPa；
　　水泥稳定级配集料900-1100MPa；二灰稳定级配集料900-1100MPa。
　　对半刚性材料以养生6天，饱水1天后的抗压强度作为强度的控制标准。
　　2.2.3基层结构厚度
　　根据现有研究成果，当基层较薄时，面层的厚度对路表弯沉值影响很大，但随着基层厚度的增加，面层厚度大小对路表弯沉的影响减小。因此可知，基层厚度对弯沉值的影响比面层厚度对弯沉值的影响大，另外基层较薄时，面层的弯拉应力变化很大，且其值亦较大。因此基层厚度不宜太小。经验表明，稳定类材料基层与底基层厚度的过薄很可能造成沥青路面整体性差，强度和耐久性难以保证。道路使用状况也表明，通村公路沥青路面基层也不宜太厚，在施工变异性较大时容易出现不同程度的早期破坏。
　　按上述并考虑现有施工水平，对一般的稳定类材料基层推荐厚度采用15cm-20cm，粒料类基层厚度宜取15cm-18cm，水泥稳定土、二灰土、石灰土的厚度宜取16cm-20cm，一般不宜小于15cm。气候条件差，交通等级较高时取高值，气候条件较好，交通等级较低时可取低值。
　　根据上述原则，针对不同道路的等级拟定路面基层结构组合形式，并经计算验证确定各层厚度。
　　2．3交通等级划分
　　路面设计交通量是路面结构设计中的重要参数，根据《公路沥青路面设计规范》的有关规定，采用标准轴载BZZ-100的累计当量轴次来分级。
　　为合理划分交通量等级，选取典型结构来考察分析在不同的累计轴载下，路面结构厚度的变化规律，并以结构厚度递减不超过5cm为原则，来划分交通量等级。
　　总结现有工程实例，对交通等级的划分拟定如下原则：
　　（１） 通村公路一般属低等级路面，在推荐结构时应着眼于二级以下公路。

 1/3    1 2 3 下一页 尾页