[关于沥青混凝土道路路面设计的探讨] 沥青混凝土路面结构图

来源:室内设计 发布时间:2019-05-15 04:09:54 点击:

  摘要:沥青混凝土路面作为道路路面结构的首选,在快速发展的道路建设中得到了广泛应用。本文根据自身的工作经验,对沥青混凝土道路路面设计的探究分析!   关键词:沥青混凝土;路面设计;探究
  中图分类号:TU37 文章标识码:A文章编号:
  一、沥青路面设计的内容
   沥青路面的设计其主要内容包括:原材料的调查和选择、沥青混合料配合比设计、基层材料配合比设计、路面结构组合设计、各项设计参数的测试与选定、路面结构层厚度验算以及路面结构方案的比选等。对于高速公路和一级公路,除了行车道路面外,路面设计还包括路缘带、匣道、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区场面的设计,以及路面排水系统设计等。
  二、沥青路面设计要求
  1、交通量确定
  设计者首先应根据规划要求对修建道路在所处路网中的作用进行定位,通过对设计路段交通量实测、分析与预测,确定设计交通量,然后换算成标准轴载车道累计当量轴次数据进行后续结构层厚度计算。
  2、材料组成
   资料表明:沥青混凝土是最复杂的建筑材料之一,在正温度状态下,表现出一定的粘弹性;在负温度状态下,则具有一定的弹性。决定沥青混凝土性能的最关键因素是矿料质量和矿料级配。作为设计者应对当地材料详尽调查,提出材料的基本要求:级配大致范围、筛孔分级、加工方法及颗粒 乡状等。在此基础上,选择合理的级配设计结果,为道路施工提供基础数据。
  3、结构组合设计
   在路面结构设计之前必须进行地质、环境、气候和水文状况的调查,根据当地材料供应的特点,确定满足密实、抗滑、稳定、耐久的路面结构方案,满足路面使用的基本要求。设计人员必须对当地多年的路面使用实际进行了解,从中吸取有益的部分结合最新的设计方法和理论进行设计。
  
  4、结构厚度设计
   路面结构层厚度设计是在组合设计的基础上进行。路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行,计算的厚度值应满足结构整体刚度(即承载力)与沥青层或半刚性基层、底基层疲劳开裂的要求。具体而言,轮隙中心处路表计算弯沉值Is应小于或等于设计弯沉值Id ,即Is≤Id;轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应力σm应小于或等 σr容许拉应力 ,即σm≤σr。交通量和抗压参数作为厚度计算的两大要素,对厚度计算结果影响甚大。为了合理设计路面结构,抗压参数应通过试验确定。
  5、排水设计
   水对沥青路面的巨大破坏性已成为共识,道路排水条件较公路更为严峻,因此对排水设计更应引起重视。合理的排水设计应综合考虑路表(人行道面)排水、中央分隔带排水、交叉路口排水、路面结构层排水;选择排水方案,布置排水设施,形成完整、畅通的排水体系,保证路基路面的稳定。
  三、沥青路面设计方法
   沥青路面设计方法,可分为经验法和力学一经验法两大类。经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、车辆荷载(轴载大小和作用次数)和路面使用性能三者之间的关系。力学一经验法应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量(应力、应变、位移),建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型,路面设计按使用要求,运用关系模型完成结构设计。我国现行的《公路沥青路面设计规范》采用弹性层状体系作力学分析基础理论,以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降(弯沉)和结构层的层底拉应力作为设计指标,以疲劳效应为基础,处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应。
  四、沥青路面交通等级
   路面结构在设计年限内承担交通荷载的繁重程度以交通等级来划分。我国沥青路面按承担交通荷载的轻重划分为轻交通、中等交通、重交通和特重交通四级。路面结构选型、结构组合设计、结构层位的确定、路面材料的选定都应充分考虑沥青路面的交通等级。我国沥青路面交通等级的划分按两种方法进行:第一种方法以设计年限内一个车道通过的标准当量轴次进行划分;第二种方法以营运车辆中的大客车、中型货车、大型货车、拖挂车等车型在一个车道上的日平均车数N (辆/日·车道)进行划分,取两种方法得出的较高交通等级作为沥青路面交通等级。交通等级的划分标准(见表1)。
  1、路面设计年限
   路面设计年限的选择应根据公路等级、公路在路网中的功能定位、当地国民经济发展的需求以及投资条件等因素,经综合论证后确定。通常可参照(表2)。
  2、标准轴载及轴载当量换算
   我国路面设计以双轮组单轴载lO0kN为标准轴载。以BZZ一100表示,BZZ一100的各项参数(见表3)。
  
  公路行驶车辆的型号多种多样,而路面设计采用统一的标准轴载表示,各种车型应按规定的法则作当量换算,得到当量的标准轴载次数。轴载小于40kN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计,所以不纳入当量换算。由于不同力学参数的疲劳等效效应不同,我国规范规定,当量轴载换算分以下三种情况进行。
  当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时,按(式1)完成轴载当量换算。
   (1)
  式中:N为标准轴载的当量轴次(次,d);n i为各种被换算车辆的作用次数(次,日);P 为标准轴载,KN;Pi为各种被换算车型的轴载,KN;C1为轴数系数;C2为轮组系数,双轮组为1,单轮组为6.4,四轮组为0.38。当轴间距大于3m时,按单独的一个轴计算,此时轴数系数为1;当轴间距小于3m时,双轴或多轴的轴数系数按式(2)计算。
  C1=1+1.2(m—1)(2)
  式中:m为轴数。
  (2)当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时,按式(3)完成轴载当量换算:
  (3)
  式中:C`1为轴数系数;C`2为轮组系数,双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为0.090。轴间距的划分同式(1),对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按(式4)计算:
  C`1=1+2(m一1) (4)
  对于贫混凝土基层以拉应力为设计指标时,按(式5)完成轴载当量换算: (5)
  上述轴载换算公式,适用于单轴轴载小于或等于130kN的各种车型的轴载换算。
  4.3设计年限累计当量标准轴载数
  设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次数Ne按(式6)计算:
  (6)
  式中:Ne为设计年限内一个车道通过的累计标准当量轴次;t为设计年限(年):N1为路面营运第一年双向日平均当量轴次(次/d);r为设计年限内交通量平均增长率,%;η为与车道数有关的车辆横向分布系数,简称车道系数(见表4)。
  
  五、结束语
   道路工程设计综合性很强,是一项系统而复杂的工作,它需要设计者眼界开阔,要有前瞻性,不断学习钻研业务,结合具体工程实践,努力提高专业水准和审美水平,逐渐掌握城市道路设计的精髓,从而做到精益求精,提高设计水平,创造出更多精品工程。
  参考文献
  【1】徐进波l亩等级公路沥青混凝土路面配合比设计.西部探矿工程,2008.

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