沥青路面结构组合设计

沥青路面结构组合设计（精选10篇）

沥青路面结构组合设计 第1篇

关键词：公路工程,沥青路面,结构组合,设计,技术

0 引言

沥青混凝土路面具有良好的力学性能和较好的耐久性以及行车舒适性，具有良好的抗滑、防渗坚实耐久、耐疲劳平整的性能和抗高温开裂的温度稳定性适合于各种车辆的通行，在高速公路建设中被广泛采用，但由于种种原因影响了公路的使用性能造成沥青路面早期破坏，仍存在设计年限内发生的早期破损现象。不同的路面结构组合层次多和厚度大的路面结构，不同的路面结构组合会产生在寿命和经济上及使用性能都不相同的效果，其使用效果不一定就好。根据实践经验和理论分析，结构组合原则路线、路基和路面要做统筹考虑，路线、路基和路面的设计标准应大体一致。不同等级的道路应铺设相应等级的路面。路线设计时应考虑路基的稳定性和强度，而路基的稳定性和强度又是路面结构和厚度设计的依据。提高土基的抗变形能力，往往比加厚路面结构层更为经济有效。有时在路基设计和施工中达不到某些要求时，也可在路面结构中采用一定的措施，以弥补路基稳定性和强度的不足。所以，应本着“路基稳定、基层坚实、面层耐用”的要求，把路基、垫层、基层和面层作为一个整体，进行路基路面综合设计。

1 沥青路面结构设计一般原则

1.1 合理选材因地制宜原则：

路面各结构层用的材料应充分利用当地的工业副产品、加工材料或天然材料尤其是用量大的垫层和基层材料来降低工程造价以减少运输费用。注意利用当地材料的特点，并借鉴成功的经验。注意环境保护和施工人员的健康和安全。

1.2 方便施工及便于养护原则：

考虑施工的技术力量和机械设备，结合施工能力提出结构层的组合方案及施工技术要求。要考虑方便今后的养护，尤其是高等级路面应保证长期通车的要求。应尽量考虑采用大型高效的成套机械设备施工，以确保工程质量。为合理使用有限的资金，一般可按近期要求进行路面设计，以后随交通量的增加逐步提高；也可按规定的设计年限进行设计，基层一次铺成，沥青面层分期修建。设计时，应选择适当的路面结构和厚度，使前期工程能在后期充分利用。但高速、一级公路路面不宜分期修建，以保证交通畅通，也避免分期修建引起的纵断面变化对行车舒适和安全的影响。

1.3 排水设计结合原则：

道路排水的好坏，对路基路面承载能力、稳定性和耐久性关系极大。有些排水设施如路面边缘渗沟同路面更有直接关系，应同路面结构组合设计同时考虑。改建路面时，也应结合道路排水系统进行综合设计。

1.4 根据各结构层功能选择结构层次：

面层要求高强耐久性好、抗滑耐磨、如抗剪和抗拉且面层直接经受气候因素和行车荷载的作用，面层材料通常选用强度高与粘结力强的集料作为结合料。面层的等级应越高轴载越重交通量越大。在轴载重交通量大的路上特别是城市快速路和一级公路，应采用沥青混凝土面层，常由双层或j层组成，面层上层为抗滑磨耗层，可选用细粒式或中粒式沥青混凝土，中面层和下面层应据道路等级、沥青层厚、气候条件等选择适当的沥青结构层，一般可采用中、粗粒式沥青混凝土。采用空隙较大的沥青混合料或沥青贯人碎石作面层时，应在面上加设沥青砂或沥青表面处治作封层。基层作为重要的承重层，要有足够的强度、刚度和水稳定性。对于交通繁重的道路，应选用强度和刚度较高的水泥或石灰粉煤灰稳定粒料、沥青混合料、贫混凝土等材料做基层，并加设底基层起次要承重作用。一般道路的基层及底基层，还可采用水泥或石灰粉煤灰土、石灰稳定土、石灰煤渣类材料、级配碎石和填隙碎石等适宜的当地材料铺筑。路面应立足于保证路基的稳定性使路面使用年限长有足够的整体强度，要求高速、一级公路的土基回弹模量值大于30MPa，其他公路的土基回弹模量值大于25MPa，城市道路的土基回弹模量值大于20MPa或30MPa城市快速路。否则，单纯依靠加强增厚面层或基层很不经济合理并不能收到良好的效果，稳定路基最经济最易办到也是最主要措施是达到要求的压实度和加强排水。在路基水温条件较差时，则应加设垫层以疏导或隔离路基上层水分，并扩散由路面传下的应力。垫层材料一般采用水稳性好的粗粒料或各种稳定类材料。

1.5 适当的层数和厚度：

结构层层数越多，越能体现强度和模量同荷载应力和应变沿深度变化的规律，但是，层数过多将带来施工工艺及材料制备上的困难，一般层数不宜过多。各层层厚除考虑受力比较合理外，还应适宜于摊铺和辗压，层厚过大，则应分层施工。从强度和造价考虑，自上而下的各层层厚，宜由薄到厚。对于重交通道路，沥青层应保证足够的厚度，交通量越大，沥青层的厚度应越大。足够的厚度可以使沥青层真正形成一个完整的结构层，并与基层的组合更加均衡，这对延长沥青路面的使用寿命，保证良好的长期使用性能是至关重要的。基层所需厚度随交通繁重程度、基层类型及垫层和土基情况而异，可通过结构分析计算而定。在基层厚度超过20～25cm时，基层应分两层铺筑，分别称为上基层和底基层。底基层的刚度可低于上基层，因而，其材料组成和品质要求也可低于上基层。因改善路基水文条件而设置的垫层厚度，一般应不小于15cm，在路面厚度计算中，应计入其强度。为了确保形成稳定的结构层次，按基垫层所用材料的规格和施工工艺的要求，有单层最小厚度的限制如表1所示。

2 适应各结构层的荷载应力及各层次的互相影响

2.1 各结构层的荷载应力分布特性：

荷载竖向应变与应力随深度而递减轮载作用于路面表面，因而对各层材料的模量和强度随深度而相应减小。因此，路面各结构层应按强度和模量自上而下递减的方式组合。充分利用当地材料充当底基层或基层这样还能充分发挥各结构层材料的能力以降低造价。采用强度和模量按深度递减的规律组合路面时，上下两层的模量相差过大时应注意各相邻结构层之间的模量不能相差过大上层底面将出现较大的拉应力。此值一旦超过上层材料的疲劳抗拉强度，则上层将产生疲劳开裂。根据经验和应力分析，土基与基层的模量比应为0.08～0.40基层同面层的回弹模量比不应小于0.3；则所组合的路面结构在一般情况下不会出现过大的拉应力随各结构层材料的抗拉能力而变这只是一个大致的参考值。

2.2 各结构层特性及其互相影响：

在组合时应注意相邻层次的互相影响各结构层材料具有不同的特性消除所产生的不利影响并采取限制措施。例如，在石灰稳定类基层上或水泥基层上修建沥青面层时，由于基层材料的低温收缩或干缩而开裂导致面层也出现相应地反射裂缝。这时，应采取措施降低半刚性基层材料的收缩，例如：控制结合料剂量、降低细料含量等，或者采取结构措施缓解基层开裂的反射影响，例如，适当增加面层厚度、设置沥青碎石缓冲层、设置应力消散层或吸收层等。又如在潮湿的粉土或黏性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等粗颗粒材料。必要时可在路基顶面设土工布隔离层，以防止相互掺杂而污染基层，或导致过大变形而使面层损坏。层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。沥青面层与半刚性基层或粒料层之间应设置透层沥青，根据施工条件如多层沥青层次能否连续施工、施工期内是否多雨等采取相应的层间结合措施。

3 水温状况的不利影响设计的因素

3.1 水分的不利影响：

道路所处的水温环境状况，对沥青路面的工作状态有很大影响这种现象大都出现在潮湿路段上。原先使用状况尚好的中级路面在加铺沥青层后反而迅速出现损坏现象。分析其原因．主要是由于沥青面层不透气，水汽不能通过面层蒸发出去或基层中因温度和路基和湿度坡差作用自下而上移动的水分凝结在邻近面层的基层内该处湿度增大。如基层的水稳性不好和塑性指数大以及含泥量多，便会因基层发软而导致开裂。因此，沥青面层下的基层严格控制细料含量要慎重选择更应注意在潮湿和中湿路段。

3.2 冻胀影响：

在冻深较大的季节性冰冻地区，还要考虑翻浆与冻胀的危害。路面结构除了要保证力学强度的要求外避免在路基内出现较厚的聚冰带，其总厚度还要满足防冻层厚度要求从而产生导致路面开裂的过量的不均匀冻胀，防冻层的厚度可参照设计规范的具体数值根据经验确定。路面结构层总厚度小于表列数值时，新建路面应增设或加厚垫层，改建路面应增加补强层厚度，使路面的总厚度满足表列要求。防冻垫层可用水稳性好而强度较低的地方材料。

4 结束语

从以上分析可以看出设计是最关键的一环，没有合理的路面结构设计就没有坚固稳定的路面没有合理的路面结构设计，施工很重要再好的施工也不能保证路面结构的整体稳定性。在进行路面设计时，贯彻因地制宜、合理选材、方便施工和利于养护的原则只要按照面层耐久、基层坚实和土基稳定的要求，经过方案比选就会取得满意的效果。在社会发展的过程中，公路交通作为重要的基础保障，是离不开前期的科学、有效、合理的设计方案，因此我们作为从事公路设计的一员，要在平时的工作中不断的进行总结和分析，并提升自身的专业水平，从而保障公路在投入使用后能得到更有大的效益。

参考文献

[1]贾理杰.沥青路面结构设计方法综述[J].交通标准化,2012(09).

[2]李继红,李山,陈明.沥青路面结构设计方法探讨[J].交通标准化,2012(10).

[3]范令,袁美俊,张清泉.多轴重车荷载与标准轴载间换算关系研究[J].河北交通科技,2009(01).

[4]张波,范令,袁美俊.基于疲劳等效的轮迹横向分布系数研究[J].河北交通科技,2009(04).

[5]金海成,刘威,程志.快大茂至下排高速公路排水与防护设计[J].吉林交通科技,2006(03).

沥青路面结构组合设计 第2篇

BRT专用车道路面结构分析与组合设计

总结和分析了BRT专用车道的`车辙等病害及其产生原因.在此基础上,对沥青路面结构进行了力学分析,确定半刚性路面结构最大剪应力区和抗车辙区范围,为路面抗车辙设计提供依据.根据BRT系统的运行特点,针对性地提出了BRT车道路面结构组合设计和材料选择,并推荐了适合BRT运行特点的SMA+ATB和AC+PCC两种路面结构方案.

作 者：张勇 白子建 ZHANG Yong BAI Zi-jian 作者单位：天津市政工程设计研究院,天津,300051刊 名：中国市政工程英文刊名：CHINA MUNICIPAL ENGINEERING年，卷(期)：2010“”(1)分类号：U416.2关键词：BRT专用车道 路面结构 车辙 沥青路面

沥青路面结构层半刚性基层设计 第3篇

【关键词】半刚性基层；沥青路面；设计

随着我国经济的发展，高等级路面特别是高速公路路面的结构、材料、设计、修筑、检测技术在不断进步和走向成熟。为适应交通量日益增加和车辆荷载逐渐增大的需要，半刚性基层成为当前的突出代表， 除少量水泥混凝土路面外， 高等级公路几乎全部采用半刚性基层。半刚性基层是指采用无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的基层。常用的半刚性基层材料有石灰稳定土类；水泥稳定土类；石灰工业废渣稳定土类基层。半刚性路面结构具有强度高、刚度大、水稳性好等优点， 与传统的柔性基层沥青表处路面， 无论是力学特性、破坏模式都存在着明显差异。

1. 结构组合方案设计、分析

1.1土基试验及设计参数的确定。

土基的强度与稳定性直接影响道路结构性能及其使用寿命 ，为此，在工程设计时应对公路拟采用的填筑材料进行一定的物理性能、静力特性试验 ，并提供该填筑材料的物理性质试验指标、常规力学试验指标、固结排水剪三轴试验的非线性变形指标。不同路基状况的土基回弹模量设计值 ， 可根据室内试验法、换算法等 ，经综合分析、论证来确定。若该土基已成型则可按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）的规定确定。应确保土基回弹模量的设计值不低于 30MPa ， 否则应根据具体情况掺加水泥、石灰、二灰、砂砾进行处治。

1.2结构方案选择。

1.2.1面层类型选择。

面层直接经受行车荷载和气候因素的作用 ，应具有较高的强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还应具有良好的平整度和粗糙度。除承载能力外 ，半刚性路面的行驶质量或使用性能主要取决于沥青面层 ，要求沥青面层裂缝少、车辙轻、平整、抗滑性能好和经久耐用。沥青面层能否达到这些使用要求 ，与所用沥青、沥青混合料的类型和性质以及沥青面层的厚度有密切的关系 ，应该根据各种沥青混合料的特性来选择合适的面层结构。

1.2.2基层类型及材料的选择。

基层是主要承受竖直应力的承重层。基层的强弱和好坏对整个路面，特别是对沥青路面的强度、使用品质和使用寿命都有十分重要的影响。因此，作为路面的基层，必须具备有足够的强度和刚度、水稳定性、抗冲刷能力、收缩性小、平整度和与面层结合良好等基本条件。国内外的经验表明：沥青路面的整体承载力完全可以通过半刚性基层材料予以满足，沥青面层仅起功能性作用。因此，当半刚性基层达到一定的厚度时，增加沥青路面的厚度对路面整体承载力提高很少。有关资料表明沥青路面厚度从9cm增加到15cm对路面整体承载力无影响。就强度和刚度、水稳定性、抗冲刷能力、收缩性来说应使用水泥稳定粒料。

1.2.3底基层类型及材料的选择。

底基层是主要承受竖向应力的次承重层。底基层的强弱和好坏对整个路面，特别是沥青路面的强度、使用品质和使用寿命都有十分重要的影响。因此，作为路面的底基层，必须具备足够的强度、水稳定性、抗冲刷能力等基本条件。根据工程的实际情况和当地材料实际情况，可采用水稳碎石或级配碎石做底基层； 同时，作为半刚性基层和路基的过渡层。

2. 结构选择的基本原则

结合调查路段的路面结构和实际的使用状况，以及国内外半刚性基层沥青路面实体工程设计，半刚性基层沥青路面的承载能力主要依靠半刚性基层。因此承载能力改变时主要通过改变基层的厚度来实现。沥青面层的厚薄主要考虑道路等级交通量的影响，为此，可得出半刚性基层沥青路面典型结构沥青面层、基层、底基层厚度改变的基本原则。

（1）沥青面层总厚度控制在6～16cm。对相同交通等级，不同的路基等级，基层或底基层厚度不同；不同的交通等级，相同的土基等级要改变沥青面层的厚度。

（2）基层或底基层厚度变化尽可能考虑施工因素，即施工作业次数最小。

（3）不同的交通等级，主要改变基层或底基层的厚度，并且综合考虑造价因素。

（4）材料选择应结合当地实际，基层一般采用水泥稳定粒料，底基层则采用水泥稳定粒料或级配粒料。

3. 结论

通过实际工程的调查、测试、分析和总结，提出高等级公路半刚性基层沥青路面结构设计注意事项。（1）选择典型结构时应根据土基、交通量状况及路面使用材料确定典型结构。（2）面层宜采用中粒式沥青混凝土。（3）基层宜采用二灰碎石或水泥稳定粒料。（4）从施工最小工序数 ，公路投资最小的角度考虑 ，尽可能通过改变底基层厚度来满足结构强度要求。

参考文献

[1]《高等级公路半刚性基层沥青路面》人民交通出版社 1998.

沥青路面结构组合设计 第4篇

路面结构应根据公路自然区划的特点、公路等级与使用要求、交通量及其交通组成,并考虑结构层的功能与受力特点以及经济发展和投资环境等综合因素,进行多层材料组合设计。

我国目前根据基层类型的不同将沥青路面分成四种典型路面结构:半刚性基层沥青路面——沥青面层+半刚性基层;柔性基层沥青路面——沥青面层+沥青混合料柔性材料基层;刚性基层沥青路面——沥青面层+混凝土基层;混合式沥青路面——沥青面层+柔性基层+半刚性或刚性材料基层。

2 沥青面层及厚度设计

2.1 沥青材料

1)表面层沥青混合料。

表面层为三向受压区,力学上以剪应力为主,为满足一定的抗滑、抗车辙能力要求,表面层应具有一定热稳定性、构造深度,多采用中粒式沥青混凝土;从防水性、抗裂性、耐久性而言,多选用空隙率小的密级配沥青混凝土。

密级配混合料分AC混合料和SMA混合料,由于目前SMA混合料造价较高,路面表面层普遍选用AC混合料,且为提高抗车辙能力,而选用粗型(AC-C)混合料,其具有比较优良的防水、抗车辙、抗开裂性能。一般城市快速路、主干路或者路线处于连续纵坡、弯道、重载车多的路面表面层多选用中粒式AC-16(C)混合料。城市次干路及其以下等级的道路,表面层选用AC-13(C)混合料。

2)中、下面层沥青混合料。

中面层一般为竖向受压区,力学上以抗竖向压缩为主;下面层一般为两向拉伸区,力学上以抗疲劳为主。中面层厚度一般为50 mm～80 mm,宜选用公称最大粒径为20 mm的以粗集料为主的粗型密实型沥青混凝土AC-20(C),以提高抗车辙能力。

下面层厚度一般取60 mm～90 mm,宜选用以粗集料为主的粗型密实型沥青混凝土AC-25(C),以提高抗水损害和疲劳的能力。

2.2 沥青层厚度

选择各种沥青混合料的厚度时,应注意使集料的最大公称粒径与沥青面层压实层厚度相匹配。如果沥青面层的集料偏粗,与其相匹配的压实层厚度稍薄,则不利于压实,甚至会造成粗集料被压碎,并且容易造成施工的离析,因此沥青层一层的厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5倍～3倍。

2.3 面层结构防水

1)采用密级配沥青面层。

目前我国道路广泛采用空隙率在8%(压实度96%)以下密级配沥青混凝土面层,此类结构属于密水性路面,进入路面层中的水既不能完全排走,也不渗入基层及路基中去,而存留在沥青层中。所以,目前一般面层各层都应该选用密实型沥青混合料,以延长水的下渗路径,使渗水难以到达基层。

2)选用合适集料级配。

选择沥青面层厚度不小于集料最大公称粒径的2.5倍～3倍,以利于施工压实和避免施工离析。

3)设沥青层间粘层。

在施工时最好能使各层连续作业,尽量减少层间污染,这样既满足了结构连续受力需要,也保证了面层防水需要。

4)设透层、封层。

在半刚性基层上应在喷洒透层油后铺筑下封层进行封水。

3 基层和底基层

在半刚性基层沥青路面结构中,基层和底基层是主要承受荷载的承重层,因此基层应具有足够的强度、刚度和水稳定性;同时又要防止半刚性基层对沥青路面引起的反射裂缝,故在目前广泛使用的几类半刚性基层材料中,水泥稳定粒料或二灰稳定粒料因其收缩性小、表层不会软化和抗冲刷能力强而常被选作基层;石灰稳定土因其水稳定性比较差,不宜用作基层,仅可用作底基层。

考虑透层的封水效果,首选基层是水泥稳定碎石。水泥稳定碎石具有良好的强度和刚度,板体性比较好,抗冲刷能力强。为了防止半刚性基层的温缩和干缩裂缝对面层的反射影响,水泥稳定碎石的强度不能太高,一般控制在3.0 MPa～5.0 MPa之间。

根据沥青结构层内部产生的应力和应变随深度向下而递减的分布特点,为使各结构层材料的效能得到充分发挥,各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排,即底基层一般选用强度和刚度略小于基层的材料,市政道路常用稳定细粒土类或级配碎、砂石类。底基层一般略厚于基层,以节约工程造价。

半刚性基层、底基层的最小厚度主要从施工工艺方面考虑,常用的几种基层和底基层的施工最小厚度一般为15 cm,适宜厚度为16 cm～20 cm。

在选取半刚性基层、底基层的厚度时,在满足结构受力需要的前提下,应考虑施工可行性。一般情况下,分一层铺筑取15 cm～20 cm,分两层铺筑取厚度大于30 cm～40 cm。基层、底基层的厚度可统筹考虑,以既满足受力需要又方便施工为宜。

4 垫层或路基改善层

对潮湿、过湿状态的路基或地下水位较高地段,可采取换填砂、砂砾、碎石等渗水性材料,设置排水垫层以加强路基排水;在石方路堑段,宜在全断面铺设级配碎、砾石等渗水性材料作为排水垫层,避免路基受裂隙水、泉眼等地下水的影响。

对不良地质地基层,如高液限黏土段,路基回弹模量往往小于30 MPa,为保证承载力,可以设置路基改善层,采取在路床顶层换填级配碎石,或采取掺入石灰等固化材料,以及设置土工合成材料等进行综合处治。

对于水稻土之类的排水不良土质,路面结构底基层采用级配碎石、砂砾等透水性良好的材料,既满足结构设计需要,又能起到排水,改善路基的作用。

5 路基

路基是路面结构的基础,支持路面结构承受行车荷载的作用。只有路基不产生因塑性变形所引起的过量沉降变形和与之相伴随的裂缝等病害,才能保证路面结构的使用耐久性,因此路面结构设计要求路基应具有均匀、密实、稳定和一定的承载能力。

1)对软弱路基可采取加固处理(各种固结排水或强夯压实措施),使工后沉降量满足要求。

2)对地下水位较高的路基应尽可能提高路基设计标高和加深边沟,使路床土处于中湿状态。在设计标高受限制,无法达到中湿状态的路基高度时,应选用粗粒土或低剂量无机结合料稳定细粒土作路床填料;采取措施降低地下水位。

3)对水文地质条件不良的土质路堑应采取地下排水措施,拦截浅水层中流向路基的渗流水。

4)选用优质填料,合理安排填筑顺序,以避免或减轻膨胀(或冻胀)和收缩引起的不均匀变形。

5)液限大于50的高液限黏土及含有机质的细粒土(CBR<5%)不能用作快速路和主干路的路床填料或次干路以上等级城市道路的上路床填料;液限大于50的高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3%的低液限黏土(CBR<8%)不能用作快速路和主干路的上路床填料。

6 结语

沥青路面以其众多的优点而被广泛推广应用,其路面结构及其材料的研究一直是我国道路研究的重点领域。由于新材料新工艺的不断更新发展,必须通过设计加以应用,结构组合设计应大胆采用,广泛吸纳成功经验,设计完成后应紧密跟踪施工、检测,逐步摸清每种材料特性,及时改进和完善组合设计。

摘要：结合城市道路设计案例,主要介绍了城市道路中机动车道路面结构组合的设计,内容包括路面结构层组合、沥青面层类型的选择及厚度确定,基层、底基层材料选择及厚度确定,隔离层和防冻层及路基改善层等,以积累沥青路面结构组合设计经验。

关键词：城市道路,机动车道,沥青路面结构,组合设计

参考文献

[1]黄兴安.公路与城市道路设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[2]沈金安.国外沥青路面设计方法汇总[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]黄晓明,朱湘.沥青路面设计[M].北京:人民交通出版社,2002.

[4]邓学均,黄晓明.路面设计原理与方法[M].北京:人民交通出版社,2001.

半刚性基层沥青路面结构特性分析 第5篇

王明远（郑州市市政工程总公司，郑州450007）

摘要：针对高速公路半刚性基层沥青路面的早期损坏，从路面结构层层间状态、路面抗裂、路面荷载特性、路面耐水性、路面养护特性等方面分析了半刚性基层沥青路面结构特点，提出防止路面早期损坏的措施.关键词：道路工程；半刚性基层沥青路面；路面养护；早期损坏 中图分类号：U416.01 文献标识码：A 我国的高速公路半刚性基层沥青路面是公路发展的历史性产物.长期以来人们普遍认为这种路面具有以下优点：①板体性强，承载能力和抗变形能力高；②抗冻性好，能有效治理季节性冰冻地区的翻浆；③可以充分利用地方性材料，造价低.然而与国外的高速公路沥青路面早期损害相比，我国的路面损坏出现得更早，而且出现的损坏现象与设计控制的损坏有所不同.因此，必须针对我国高速公路沥青路面结构，深层次地剖析高速公路半刚性基层沥青路面的特点.1路面结构层层间状态特性

现行公路沥青路面设计规范在进行半刚性基层沥青路面理论计算时，其中一个重要假定是层间接触条件为完全连续，即在设计结构厚度和验算沥青层底的拉应力时，假设路面各层之间的界面处于完全连续的状态.实际上沥青层与基层之间、沥青层各层之间、基层各层之间，都有可能是部分连续或者滑动的，完全连续的界面条件仅仅是开放交通初期层间尚未受任何影响时的一种理想状态.交通部公路所进行的加速加载试验显示：在表面轮迹带上出现纵向裂缝停止加载后，通过开挖发现，表面的纵向裂缝只产生在较薄的沥青层内，下面水泥稳定基层并没有发生疲劳破坏；但是水泥稳定基层顶面出现了磨蚀，表明在荷载作用下沥青层和半刚性基层处于滑动状态[1].为了分析层间接触条件变化对路面结构受力状态的影响，利用弹性层状体系理论计算了基层与沥青层之间不同界面条件下的应力分布，见图1.结果表明：基层与沥青层之间由连续变为滑动时，路表、路基弯沉增大，但是与荷载影响相比，层间联结状态对弯沉值的影响很小，即弯沉指标对界面条件的变化不敏感；当界面条件由完全连续状态变为完全滑动状态时，在100kN和300kN作用下，最大拉应力分别增加了29％，97％，最大剪应力分别增加了22％，63％；在滑动情况下，结构最大剪应力出现在荷载圆圆心下方，且随着荷载的增大，出现深度加深[1].曾梦澜等[2]分析了沥青面层与基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响.计算显示：接触条件由连续到滑动，可以导致极限轴载降低大约40％；在不同的接触条件下，所讨论路面结构的极限轴载在183～399kN之间变化，路面极限轴载与现实超载车辆轴载处于同一量级.文献［3］计算分析表明：当面层与基层完全连续时，路面剪应力从上至下逐渐减小，主要集中在面层内，传至基层顶面已经很小；面层与基层发生相对滑动后，面层内最大剪应力出现在面层中部，同时，基层顶面也形成两部分剪应力集中区域.以上力学分析表明，当层间界面条件由连续变为滑动时，路面结构的剪应力和拉应力将发生很大的变化.因此，可以说路面结构的剪应力、拉应力对边界条件和荷载具有很强的敏感性.沥青层之间不能成为整体，沥青层与基层不连续，有可能使沥青路面的使用寿命缩短，成为早期损坏的根源.一般情况下，基层材料的抗剪能力远低于沥青混凝土，所以面层与基层发生相对滑动对基层的受力很不利，过大剪应力使基层表面部分容易发生变形甚至破碎，从而在路表形成车辙、网裂和坑槽等早期破坏现象.而事实表明各层间的联结是路面结构中比较薄弱的地方，尤其是沥青混凝土面层与半刚性基层之间的联结.导致沥青面层和基层层间界面条件发生变化的因素见图2.排除非规范施工因素外，水的存在是结构层层间界面条件发生变化的主要诱因.由于我国的半刚性基层特别致密，水无法通过基层排走，滞留在基层表面的水使基层软化并形成泥浆.在荷载的作用下，沥青层和基层之间的界面至少在局部地方将从理想中的连续状态变为滑动状态或半滑动状态；而基层表面容易破坏成为灰浆，通过裂缝泵吸到路面上产生唧浆.同时，路面结构将产生较大的剪应力和拉应力，在较大的剪应力、拉应力的共同作用下造成路面提前破坏，而车辆的超载又加剧了这种破坏的发展

2路面抗裂特性

沥青路面出现裂缝是不可避免的，而半刚性基层沥青路面的开裂更加严重.路面存在裂缝，一方面使路面荷载变化不再连续，从而降低路面的传递荷载能力；另一方面为水提供了进入路面结构层的途径.图3对早期非荷载裂缝的成因做了简要概括.目前为止，沥青路面产生的温缩裂缝，尚无法避免和根治.因此从这个意义上讲，温度裂缝不能算是沥青路面的早期损坏，是属于一种正常的力学行为，但对于其带来的影响，需通过养护工作采取一定的措施加以弥补.半刚性基层沥青路面反射裂缝指沿开裂基层向上方扩展到沥青面层而形成的裂缝.很显然，反射裂缝的产生首先归因于半刚性基层的开裂，然后再经行车或温度、湿度变化引起沥青面层开裂.根据开裂原因半刚性基层开裂可以分为两大类：荷载型裂缝和非荷载型裂缝.正常条件下，我们更关注半刚性基层的非荷载型开裂.半刚性基层非荷载型裂缝包括：温缩裂缝和干缩裂缝.在基层开裂过程中，如果水进入路面结构内，虽然水和水泥稳定材料中的细颗粒在开裂破碎后能形成胶液，对开裂有一定重愈合作用；但在交通荷载作用下，由于压力水的渗透，水泥稳定材料的开裂也可能被加速.因为横向开裂，使半刚性基层成为被裂.缝隔开的板结构.板块之间的剪应力靠裂缝表面啮合实现，其传递随时间、年平均温度以及温度梯度而变化，从而使基层中对应产生不同的应力分布.当传荷能力很小时，一旦裂缝表面处拉应力消失，垂直于裂缝的拉应变就比板中间大得多.同时，在开裂处路基垂直应力增加，使得路面受力状态更加不利.在基层出现裂缝的位置，汽车荷载及温度荷载在裂缝对应的上方造成应力集中，从而导致沥青面层产生反射裂缝.3路面耐水特性

沥青路面的水损坏已经成为沥青路面早期损坏的一种主要模式.整个水损坏过程包括：静水损害和动 水损害两个方面.大量研究表明[4-6]，动水压力作用是引发高速公路沥青路面水损害的重要原因，动水压力与行车速度的平方成正比，随行车速度呈级数增长，而超载又加速了损坏进程.根据实地调查我国半刚性基层沥青路面水损坏从发生的形式上主要分为两种类型：自上而下的路面水损坏和自下而上的水损坏.自上而下的路面水损坏表现形式主要是表面松散和坑槽.它的形成条件是水能够渗入表面层，但继续往下渗透比较困难，同时存在外力作用的环境.据国内外的研究认定，沥青路面的空隙率小于8％时，沥青层中的水在混合料内部以毛细水的形式存在，在荷载作用下一般不会产生大的动水压力，不容易造成水损坏；而对于排水性沥青路面空隙率大于15％时，水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损坏.当路面实际空隙率在8％～15％的范围内时，水容易进入并滞留在混合料内部，在荷载作用下产生很大的毛细压力成为动力水，造成沥青混合料的水损坏.该类水损坏的进程与荷载的大小、频度有关.在初始阶段：集料与集料之间发生剪切滑移，伴有沥青膜移动和脱落；剪切应力超过沥青与集料的粘附力导致附着力丧失，但这个过程很短.在这个阶段，它往往局限于表面层发生松散和坑槽，如果及时修补，路面性能可以很快恢复；但是如果不及时维修，损坏面积将扩散很快.所以对该类水损坏要在其发生的初始阶段，尽快维修遏制其发展速度，尽量减小对路面的损坏.当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时，路面的水损坏经常是自下而上发展的.此类水损坏主要由于半刚性基层本身的强度较高，细料含量又多，非常致密，透水性差，同时又存在一定的裂缝.水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚.沥青层和基层之间的界面条件将从想象中的连续状态变为滑动状态或半连续半滑动状态.沥青层底部的弯拉应变将可能成为控制指标，在交通荷载作用下，下面层将有可能早于基层首先发生弯拉开裂，并逐渐向上扩展.而且由于半刚性材料本身的微裂，导致水在半刚性基层内流动，使得半刚性基层不断松散.这种类型的水损坏基本过程见图4，且主要发生在雨季或梅雨季节以及季节性冰冻地区的春融季节，损坏之初一般都先有小块的网裂、唧浆，然后松散形成坑槽，发生水损坏的地方一般是透水较严重且排水不畅的部位.4路面荷载特性

公路沥青路面设计规范中，进行半刚性基层层底拉应力验算时，轴载换算系数取8，标准设计轴载为100kN.下面做一个 简单的比较，当轴载从100kN增至300kN时，不计其他因素的影响只考虑换算指数变化得到的轴载换算值，见表1.表中结果直观显示，在相同的换算系数等于8条件下，随着轴载的增加换算成的标准轴载数值增长惊人，更不要说轴载超过l30kN时，变化换算系数的影响。高速公路“渠化交通”明显，各车道具有事实上的明确分工.在通车运营阶段，超车道承受的重轴载以及轴载次数很少，行车道或重车道承担了绝大部分的轴载作用次数及重或超重轴载.超车道和行车道路面实际上成为了2个明显不同的路面.从养护角度，宏观上应把高速公路不同车道作为不同的路面来看待，分别进行养护检测和养护方案设计.尽管路面在横向是一个完整均匀的路面结构，但由于不同车道路面的使用性能和承担的轴载差别巨大，理论上已构成完全不同的路面，在养护中应当分别采取有针对性的、不同的维修措施.5路面养护特性

沥青路面的损坏可分为两类：结构性损坏和功能性损坏.路面的初期损坏为功能性破坏，损坏发生于路面面层内，此时路面的整体强度（弯沉）依然很高，损坏原因不是结构整体强度不足，而是局部抗力不足.病害由局部沥青混凝土结构薄弱处产生，并逐步向周围发展，导致上面层产生细小裂缝，裂缝的出现使得水有机可乘，进而加速中面层、下面层的破坏，沥青层的有效厚度逐步减小，面层整体抗力亦逐步降低.随着病害继续向深层发展，路面结构组合抗力效应降低，导致破坏速度加快，而破坏速度加快反过来使结构组合抗力效应加速降低，最终导致路面破坏速度越来越快.对于结构性病害，为恢复和维护半刚性材料层的“板体性”，必需进行基层修复或补强设计.而半刚性基层损坏后没有愈合能力，且无法进行修补，给沥青路面的维修养护造成很大的困难.半刚性基层“补强”设计在理论上成立，在现实中却很难实现.对于非结构性病害，则只需进行沥青混凝土面层维修恢复路面使用功能，同时起到保护基层的作用.许多路面在损坏初期开挖基层往往是完好的，弯沉并不大；但在路面损坏后开挖，基层结构可能已经松散.因此，当沥青混凝土面层发生早期非结构性病害时，要尽早维修以保护基层不受气候与轴载侵害，避免发展为结构性病害.6路面结构特性讨论

结合前面分析总结半刚性基层沥青路面结构特性见图5.根据图中内容逐项分析不难发现：

1）通过对半刚性基层沥青路面水损坏的分析，可以发现半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致 命的弱点.在多雨潮湿地区和季节性冰冻地区，来自沥青路面的自由水很容易从裂缝、沥青混合料离析及较大的空隙率进入路面结构内.而在冰冻地区，由于雪融、冰融形成的自由水和游离水也不可避免地进入路面结构.所以对于半刚性基层沥青路面，如果能够很好做到封水、排水，不让水滞留在路面结构层内将会有效地改善路面水损坏的程度。第27卷第6期河南科学

2）半刚性基层特别致密，水无法通过基层排走，因此排除非规范施工因素，水是结构层层间界面条件发生变化的主要诱因.在荷载的作用下，沥青层和基层之间的界面至少在局部地方从理想中的连续状态变为滑动状态或半滑动状态.路面的设计寿命是建立在一定假设条件下的，而实际上这种假设不是一直成立的，所以这应该是造成路面使用寿命缩短的设计原因.3）路面裂缝是客观存在的，其表现形式可能是从路表面产生，向下发展，也可能是上、下面对应产生，或者由下向上延伸.除了荷载的影响外，不同的地区路面主导裂缝不同.在北方寒冷地区，以温缩裂缝为主，由于基层的开裂使路面温缩裂缝的程度加重或提早发生.而在温暖地区，则主要是半刚性基层开裂引起的反射缝，沥青层的温度收缩加剧基层裂缝向上扩展.裂缝的防治是比较困难的，但关键是出现裂缝后如何对待，这一点对养护工作至关重要.4）半刚性基层沥青路面对大交通量及重载交通的敏感性大，而超限超载现象在我国又是客观存在，且比较严重.因此，要防止路面早期损坏，必须首先治理超限超载车辆.5）半刚性基层损坏后没有愈合能力，且无法进行修补，给沥青路面的维修养护造成很大的困难.当沥青混凝土面层发生早期非结构性病害时，要尽早维修以保护基层不受气候与轴载侵害，避免发展为结构性病害.因此，半刚性基层沥青路面的结构特性决定了整个路面使用寿命主要取决于半刚性基层的使用寿命.为保证路面使用寿命必须采取相应的措施尽力确保设计条件的成立，避免半刚性基层非正常损坏.6）针对半刚性基层沥青路面结构的特性，为防止路面早期损坏避免大、中修养护的提前到来，必须根据路况特点有针对性地实施路面预防性养护.参考文献: ［1］沈金安，李福普，陈景．高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策［M］．人民交通出版社，2004：69－84。

2］曾梦澜．面—基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响［J］．公路，2005（1）：25－30.［3］严二虎，沈金安．半刚性基层与沥青层之间界面条件对结构性能的影响［J］．公路交通科技，2004（21）：15－18.［4］李福普．高速公路沥青路面的早期损坏与预防性养护［J］．石油沥青，2005（1）：1－6．

［5］王笑风．高速公路半刚性基层沥青路面预防性养护体系研究［D］.西安：长安大学，2007． ［6］罗志刚，周志刚，郑健龙，等．沥青路面水损害分析［J］.长沙交通学院学报，2005，21（3）：23－26。

AnalysisontheStructurePerformanceofthe Semi-RigidBaseAsphaltPavement WangMingyuan（ZhengzhouMunicipalEngineeringParentCompany，Zhengzhou450007，China）

Abstract:Aimedattheprematuredamageofsemi-rigidbaseasphaltpa

vement，thepaperanalyzesthecharacteristicsofthesemi-rigidbaseasphaltexpresswayinChinafromseveralaspectsoftheinterfacestateofdifferentstructurallayers，thepavementcracking，theload-bearingabilityofthepavement，thepavementmoisturedamageandthe pavementmaintenance，andputsforwardsomepreventivemeasurestopreventtheprematuredamageofsemi-rigidbaseasphaltpavement．

重载交通下路面结构组合设计探讨 第6篇

近些年, 重载交通成为了国际国内道路界一个备受关注的名词, 它是指车辆轴载偏重, 胎压偏高或者是轴载作用次数较多, 交通繁忙。随着社会经济的进步, 公路运输不断呈现出大交通量和 ( 特) 重载交通的特点, 车辆超载已成为一个普遍存在的问题, 它对道路路面的正常使用具有极大的影响, 是路面使用初期产生各种破坏的主要原因。因此, 在路面设计中必须考虑重载交通的影响。

重载交通造成了路面累计当量轴次急剧增加, 使沥青路面出现严重的早期破坏现象, 影响了路面使用性能、缩短了路面使用寿命。本文针对目前我国重载交通的现状, 分析重载交通下沥青路面的损害情况, 结合现行规范中路面结构组合设计原则, 在工程实例中进行了合理的路面结构组合设计。

1重载交通下路面的主要损害类型

目前, 我国超载超限运输车辆普遍存在, 特别是煤矿等重工业区仍有增长趋势。据相关调查资料显示, 重载道路上通常存在着较为严重的车辙、裂缝等损坏现象。重载交通使得道路的损坏程度加大、破损期提前。

1. 1车辙

车辙是重载交通作用下沥青路面最典型的破坏形式之一。 它的出现不仅会缩短路面使用寿命, 还会影响行车舒适性、危及行车安全。分析认为, 产生车辙的主要原因是沥青混合料的高温稳定性不良, 在轮带处出现相对其两侧的较大变形。通过对重载交通下路面产生车辙的原因分析, 深入研究抗车辙的沥青混合料, 防止或减少车辙的产生。

1. 2疲劳开裂

重载交通下, 路面承受的累计当量轴次增加, 路面材料所能承受的疲劳应力降低, 路面结构层就容易产生裂缝。重复的重荷载作用使得裂缝应力集中, 以复杂的形式自上而下扩展, 最终导致路面疲劳开裂。沥青性能, 矿料级配, 沥青混合料的性质以及道路的结构形式对疲劳耐久性都有一定的影响。

1. 3其他损害

重载交通使得路面的病害提前出现, 特别是雨季。水分不断进入沥青与集料界面, 使沥青粘附性降低直至丧失, 沥青膜从集料表面剥离, 导致了路面松散、剥落、坑槽等病害, 水的反复作用使得路面水损害现象愈加严重, 最终导致道路的整体破坏。合理的路面结构、材料、配比以及防排水措施可以有效降低路面水损害的产生, 延长道路的使用寿命。

2工程实例

经分析, ( 超) 重载下道路产生的损坏情况要远超常规轴载, 所以重载道路路面设计一般是不能低于普通路面的。本文在以往研究成果的基础上, 对陕西省大石一级公路重载交通特性进行研究, 并针对各路段实际情况, 提出了切实可行的路面结构。

1) 项目背景。大柳塔至庙沟门至石马川一级公路 ( 大石一级公路) 起于神木县敏盖兔沟口处, 与陈杨一级公路相接, 路线向东至石马川与神府高速石马川互通相接, 路线全长86. 346 km。全线按四车道一级公路标准建设, 设计速度60 km/h, 路基宽度24. 5 m ( 分离式路基12. 25 m) 。

2) 设计交通量见表1 ~ 表4。

辆/d

%

3) 设计累计轴载及设计弯沉见表5。

本项目位于神府煤田产煤区, 该区域交通量以大货车、拖挂车等重型运煤车辆为主。

由于煤炭运输具有明显的方向性, 上下行车辆实载率差异极大, 下行方向 ( 敏盖兔—石马川) 多为满载车辆, 上行 ( 石马川—敏盖兔) 绝大多数为空车, 因而, 路面计算时分方向计算路面厚度, 下行方向 ( 敏盖兔—石马川) 考虑超载。

经以上交通量计算分析, 下行线敏盖兔至席麻沟段设计年限内一个车道上的设计弯沉值相近, 因此选取大昌汗至席麻沟段作为该段设计交通量, 一个车道上的累计轴次为: 以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时为3 554万次, 进行半刚性基层层底拉应力验算时为5 410万次, 设计弯沉值ld= 18. 5 mm。

下行线席麻沟至石马川段设计年限内一个车道上的设计弯沉值相近, 因此选取新庙至野芦沟段作为该段设计交通量, 一个车道上的累计轴次为: 以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时为5 129万次, 进行半刚性基层层底拉应力验算时为7 807万次, 设计弯沉值ld= 17. 2 mm。

上行线选取新庙至野芦沟段作为该段设计交通量, 一个车道上的累计轴次为: 以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时为3 099万次, 进行半刚性基层层底拉应力验算时为2 775万次, 设计弯沉值ld= 19. 1 mm。

4) 路面设计参数及路面结构确定。根据沿线地形地质、筑路材料以及交通量分析计算, 确定各路面结构层厚度及材料设计参数, 见表6。

依据现行规范及重载交通区要求进行路面结构组合设计, 同时结合当地已建高速公路经验, 路面结构确定如下:

a. 主线路面结构。上面层: 5 cm AC-16中粒式SBS改性沥青混凝土; 中面层: 7 cm AC-20中粒式SBS改性沥青混凝土; 下面层: 9 cm粗粒式沥青稳定碎石 ( ATB-30) ; 封层: SBS改性热沥青同步碎石 ( 不计厚度) ; 透层: 煤油稀释沥青或液体石油沥青; 基层: 34 cm水泥稳定碎石 ( 上行线) ( 掺8% 粉煤灰替换等量石屑) ; 36 cm水泥稳定碎石 ( 适用于起点至K27 + 360段下行线) ( 掺8% 粉煤灰替换等量石屑) ; 40 cm水泥稳定碎石 ( 适用于K27 + 360至终点段下行线) ( 掺8% 粉煤灰替换等量石屑) ; 底基层: 20 cm石灰粉煤灰稳定碎石。当主线路线纵坡大于2% 时, 在中面层添加抗车辙剂, 抗车辙剂掺量为混合料总量的3‰。沥青层间设置粘层, 沥青与基层间洒布透层油并设下封层。

MPa

b. 主线构造物间距不大于200 m的短路基。上面层: 5 cm AC-16中粒式SBS改性沥青混凝土; 中面层: 7 cm AC-20中粒式SBS改性沥青混凝土; 封层: SBS改性热沥青同步碎石 ( 不计厚度) ; 基层: 25 cm水泥混凝土; 底基层: 20 cm贫混凝土; 当路线纵坡大于2% 时, 基层水泥混凝土改为等厚度的露石水泥混凝土铺筑以增强层间粘结。本次路面设计同时考虑了结构层厚度、层间粘结问题、路面材料以及路线纵坡等实际问题, 并结合国内外经验, 合理进行了路面结构组合设计。

3结语

重载交通是道路设计中一个普遍需要考虑的问题, 为了延长道路的使用寿命和保障运营安全, 必须从路面设计着手。本文结合工程实例, 根据不同路段进行路面设计, 针对重载交通从路面结构组合、材料选择等方面提出了适宜的路面结构。理论与实践均表明, 本文提出的路面结构形式合理可行, 能适应目前该道路重载、超载的交通状况, 具有较高实用价值。

参考文献

[1]JTG D50—2006, 公路沥青路面设计规范[S].

[2]刘绍宁.重载交通沥青路面结构设计研究[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2007 (9) :41-43.

[3]张亮.重载交通沥青路面设计指标研究[J].交通标准化, 2013 (2) :52-54.

[4]谭炯.重载交通长寿命沥青路面结构及材料设计研究[D].长沙:长沙理工大学, 2008.

[5]隋园园, 刘斌, 赵文姣.重载交通作用下沥青路面设计探讨[J].山西建筑, 2007, 33 (9) :265-266.

沥青路面结构组合设计 第7篇

1 BRT系统运行特点

目前国内运营的大容量快速公交车辆多为双节铰接车,车长接近18 m,车宽约2.5 m,车高约3.2 m,满载总质量约30 t,轮胎气压可达到0.9 MPa。车辆表现出“大、长、重”的特点[1]。庞大而先进的BRT公交车承载总重量远比普通公交车大得多。BRT系统多在封闭式道路或专用车道上运营,为完全渠化方式,车轮作用位置相对集中,路口虽设置了信号优先的控制系统,但仍需减速或停车才能通过。BRT车辆为定点停靠,定位刹车急,站台停车时在固定位置上下车,故BRT系统在路段、路口、车站等位置与普通公交系统存在显著的差异,对道路的要求较之普通城市道路更为严格。

2 路面损坏类型及原因分析

BRT专用车道路面破坏主要是车辙,此外还有松散、疲劳开裂、坑槽等。这不仅影响行车质量而且危及行车安全,应引起道路工作者的高度重视。

对国内已出现车辙的BRT专用车道沥青路面进行钻芯取样,结果发现沥青混合料芯样上面层的变化不太明显,变形主要集中在中、下面层,车辙主要产生于中、下面层的竖向变形。

出现损坏的路面多为路口和公交车的停靠站点。分析出现车辙的原因,主要为交通量大、重型车辆多和气温过高。我国冬冷夏热,温差大,冻融循环和温度应力对路面结构的影响也很大。还有路面结构层组合不合理、沥青材料本身的高温性能差以及沥青混合料配比设计不合理等,都会导致沥青路面不能承受和抵抗由垂直和水平荷载循坏作用而引起的变形,造成路面失稳出现车辙、拥抱等病害。

3 路面受力分析

BRT专用车辆为重型车辆,运行过程中频繁的启、刹车,而且为满足交通客流需求,发车频率较高,道路交通量较大。在车辆作用下,路面反复承受推移、揉搓和垂直荷载的剪切压实作用,因此BRT专用车道及站点路面对抗剪切、抗冲击荷载及抗弯拉的能力要求较高,并要求有足够的摩阻力。因此,只有充分了解BRT路面的受力情况,才能有针对性地选择路用材料。

我国目前绝大部分的BRT专用车道都铺筑沥青路面,其中又以半钢性基层沥青路面为主。路面的破坏与重载、施工、环境因素有关,但材料的组成设计亦是其中重要的原因,如材料设计时没有考虑不同结构层位在使用性能要求方面的差别。在BRT专用车道路面的病害中,大部分是由于车辙变形引起的。因此先通过力学分析来确定面层主要抗车辙区域。

3.1 模型的选择

沥青混合料的抗剪性能与抗车辙性有很好的相关性[2],而且BRT道路对抗剪性能的要求较高,因此采用高温最大剪应力来确定抗车辙区域。最大剪应力采用摩尔—库仑理论计算,即:

式中:τf为沥青混合料的抗剪强度,MPa;c为沥青混合料的黏结力,MPa;σ为正应力,MPa;φ为沥青混合料的内摩擦角。

沥青面层中上部处于近似的三向压缩状态,适用于形状改变比能理论来解释沥青面层上部的隆起等与永久变形有关的破坏[3]。形状改变比能理论对屈服破坏的原因所做的假设是:形状改变比能是引起材料屈服破坏的因素,即不论在何种复杂应力状态下,只要构件内一点处的形状改变比能达到了材料的极限值,该点处的材料就会发生屈服破坏[4]。准则表达式为:

式中:σ1、σ2、σ3及[σ]分别为材料内部的第一主应力、第二主应力、第三主应力及容许应力。

综合以上分析,本文通过路面内最大剪应力和形状改变比能,综合确定面层内主抗车辙区域,采用路面力学计算软件BISAR3.0进行力学分析。建立的模型以及所取的分析点如图1所示。

由于车辙一般多发生在夏季高温季节,故先求出高温条件下沥青混合料的模量。然后采用美国NCAT的研究成果[5],根据我国沥青路面设计规范规定20℃的沥青混合料最大模量为1 600 MPa。

从图2可看出,20℃、模型1 600 MPa以内为A线,相当于沥青分级为52℃及以下。也就是说,沥青混合料在52℃及以下时具有较好的高温稳定性能。PG52℃及以下在35℃以上时的模量均为345 MPa。夏季炎热时节,我国沥青路面表面温度可达60℃,因此,取我国典型半刚性基层沥青路面结构参数如表1所示,计算荷载采用标准轴载BZZ-100。

3.2 结果分析

路面最大剪应力沿深度分布如图3所示。

形状改变比能沿深度分布如图4所示

从图3和图4可以看出,除A点即荷载中心外,其他位置的最大剪应力和形状改变比能呈现先增大后减小的趋势。荷载中心的最大剪应力和形状改变比能的极大值出现在上面层顶部;而对于其他位置,则受剪应力作用较大的区域出现在面层顶部以下15 cm范围内,尤其是2~10 cm区域内。若考虑水平应力的影响,其最大剪应力和形状改变比能沿深度的分布与不考虑水平应力的分布规律基本相同,只是数值更大。因此,2~10 cm内的沥青混合料更容易产生失稳性破坏,可确定为主要抗车辙、抗剪切的区域。

力学计算表明,中面层一般处于三向受压状态,受力环境最为复杂,剪应力最大,并且不论荷载是否均匀分布,最大剪应力均分布在沥青面层内,但目前沥青混合料设计过程中并未考虑材料的抗剪能力。这可能是路面尤其是BRT路面出现大面积损坏的原因之一。基于此,本文对BRT车道路面结构的组合设计研究主要以调高结构和材料的抗剪强度为基准。

其次,从耐久性路面设计理念的角度考虑,面层为高质量沥青混合料,中间层采用高模量抗车辙沥青混合料,基层为高柔性抗疲劳沥青混合料,即是一种柔+钢+柔的结构组合。提高中面层的抗剪强度,对保证整个路面结构的使用寿命有重要的意义。

4 BRT路面结构组合与材料

根据BRT路面车辙发生区域以及从抗剪角度出发,在路面结构组合及材料设计时应从多方面考虑来提高中、下面层的抗变形和抗剪切性能。

BRT车道尤其是站台附近,有沥青路面、水泥路面及复合路面3种路面形式。沥青路面与水泥路面相比,要优于水泥路面。沥青路面车辆运行舒适,而且沥青路面便于日常维修和保养,可以在车辆不停运的情况下进行养护工作,确保运行畅通。水泥路面刚性强、接缝多,对车辆、乘客都不舒适;同时只是近期内可以不维修,一旦面层损坏,维修起来十分困难。水泥路面维修必须有养护期,势必中断交通。目前在高速公路、机场跑道、市政道路等的建设中,已基本不采用水泥路面,代之为沥青路面。

从材料选择角度来提高路面的抗车辙和抗剪切能力,对于重载交通、行车速度慢的BRT路段,考虑采用低标号基质沥青、改性沥青或添加抗车辙剂以及通过调整集料级配、降低沥青含量等方式提高沥青混合料自身在抗车辙等方面的性能。使用改性沥青混合料,能显著增强其黏附性、抗水侵害能力和高温稳定性等。采用改性沥青的路面对抵抗交通量大、重型超载车辆多有较为明显效果,能够保持路况基本稳定。为增强路面结构的抗剪切性能,考虑采用改性乳化沥青、环氧沥青等黏层油加强面层各沥青结构层及沥青层与基层之间的粘结。试验表明,良好的粘结效果可以减小结构层的最大剪应力和最大拉应力,增加结构层的抗疲劳、抗剪切等性能。

此外,施工时应提高沥青面层的压实度,尽量避免日后运营过程中由于二次压密产生车辙。

5 推荐路面结构

5.1 SMA+ATB

SMA即沥青马蹄脂碎石混合料(Stone matrix asphalt),是一种由沥青、稳定剂、矿粉及少量细集料组成的粗集料嵌挤型断级配沥青混合料。目前在欧美广泛应用于重交通道路、机场和港区道路,具有较好的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、耐久性与抗滑性能,能够全面地提高沥青路面的使用性能。ATB沥青稳定碎石也是一种粗骨架结构,具有足够的抗车辙、抗剪切能力。改性沥青SMA+ATB均为骨架结构,合理设计施工可以获得嵌挤粗集料骨架结构。这种嵌挤结构有较强的抵抗荷载变形能力及高温抗车辙能力。

5.2 AC+PCC

复合式路面是指面层由两层不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面,一般采用水泥混凝土(PCC)与沥青面层(AC)进行复合,发挥不同路面材料的特性,扬长避短。复合式路面作为BRT专用车道的路面结构,主要特点表现为:

1)高强度水泥混凝土面层提高了路面结构的承载能力,满足重载、超载、大交通量等荷载条件要求。

2)AC层改善和提高混凝土路面表面使用品质,满足BRT车辆安全、舒适的行驶性能要求,并且方便养护维修。

3)AC层降低了混凝土板的荷载应力与温度应力(温度梯度),对车辆冲击荷载起到缓冲作用,并加强了结构的防水作用,减少了雨水对混凝土板的影响,延长了混凝土的使用寿命。

4)水泥混凝土路面的一些缺点,如噪声大、打滑、不耐磨及不平整等,可由AC层来弥补。

摘要：总结和分析了BRT专用车道的车辙等病害及其产生原因。在此基础上,对沥青路面结构进行了力学分析,确定半刚性路面结构最大剪应力区和抗车辙区范围,为路面抗车辙设计提供依据。根据BRT系统的运行特点,针对性地提出了BRT车道路面结构组合设计和材料选择,并推荐了适合BRT运行特点的SMA+ATB和AC+PCC两种路面结构方案。

关键词：BRT专用车道,路面结构,车辙,沥青路面

参考文献

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[4]候荣国.复合式长寿命路面结构研究[D].西安:长安大学,2008.

沥青路面结构组合设计 第8篇

拟定采用的改建结构层次由上至下为4cm表层改性沥青SMA-13,其中增加SBS含量以提高抗温缩性能、6cm中面层沥青混合料(AC-20Ⅰ)、再生半柔性沥青混合料,并将第三层作为设计层。通过有限元的分析方法分析冷再生沥青路面的温度应力,比较冷再生半柔性路面与原有路面结构的应力响应差异,采用有限元的计算方法,设计出合理的冷再生沥青路面结构组合。

2 路面力学参数的确定

原有路面结构类型为半刚性基层沥青路面,道路等级为高速公路,一个车道上弯沉累计当量轴次Ne为651.61万次,拉应力验算当量轴次数为410.05万次。通过计算得路面容许弯沉为0.26 mm。

2.1 实测铣刨后基层顶面回弹模量

采集的基层顶面弯沉实测数据,使用HPDS计算出该路面基层顶面弯沉为47(0.01mm),当量回弹模量为349Mpa。

2.2 维修面层材料参数

对各层进行的混合料配合比设计和进行设计参数的测定试验,实验结果见表1沥青混合料与冷再生泡沫沥青混合料的力学参数受温度变化影响明显,本文将把静态温度应力引路到路面结构设计中,以避免因温度应力过大而产生早期开裂破坏。各层材料热力学参数按经验取值见表2、3。

3 计算冷再生层结构厚度

3.1 拟定计算层结构厚度

应用国内路面结构设计软件HPDS,对上述改建结构层次进行计算,第三层冷再生泡沫沥青混合料为计算层,通过计算结果拟定半柔性下面层厚度为10cm,满足车辆菏载的应力要求。

3.2 静态温度应力验算

应用ANSYS软件对该路面结构进行静态温度应力计算。采用水平方向6m,深度方向0.4m的二维几何模型,模型参数见上文,用SOLID 55号单元作为温度场分析单元,网格划分大小统一为0.05mm。对上述结构进行温度应力的分析计算,结果见图1。

由计算结果所得到的图形3.1,清楚的看到该路面结构最高温缩应力σmax=0.2793MPa发生在半刚性基层中,已经超出半刚性材料的容许应力值。半柔性材料下面层结构处与0.1cm～0.2cm层位处,相应的温缩应力为0.1921MPa～0.2623MPa,最大值也超出了半柔性材料的容许拉应力。因此,该拟订方案不合理。

经过分析得到,下面层冷再生泡沫沥青混合料随深度变化温缩应力逐渐增大,并趋近于半刚性基层顶最大温缩应力。为进一步观察温度应力分布规律并确定合理的结构组合层次,按照上述温度应力分布规律,将重新拟定3个结构组合。新拟定的结构组合分别4cm+5cm+15cm,4 cm+5cm+18cm,4 cm+5cm+20cm。对该三组结构组合进行温度应力分析,计算结果见图2～4所示。

计算结果表明:结构组合Ⅰ由于增加了冷再生沥青半柔性层结构厚度,有效的降低了半刚性基层温度应力。最大温度应力σmax=0.2354MPa,半柔性层最大应力σmax=0.2212MPa,两者均略超出容许拉应力少许。整个温度应力分布在0.2cm处开始快速递增,0.28cm以下开始快速递减,曲线呈巨齿状,可见应力变化不连续,结构层间组合不合理。结构组合Ⅱ的计算结果明显优于组合Ⅰ,σmax=0.1778MPa,路面结构中的最大温度应力小于了各层材料容许拉应力,并且温度应力沿深度方向递减,因此该结构组合达到了设计要求,初步认定该方案为合理结构组合。结构组合Ⅲ继续增加了半柔性材料层厚度,试图进一步降低温度应力,但通过计算结果发现事实并非如此。经过计算得出该结构组合最大σmax=0.1949MPa,虽然此结构满足了设计要求,但它产生的应力并没有比18cm厚泡沫沥青混合料降低,相反还增加了不少。在0.24cm以下靠近半刚性基层部位,温度应力还出现了扩大现象,因此一味增加结构厚度对降低温度应力并不如想象中那么理想。

对上述4组结构组合内部最大温度应力作简单的温度应力随厚度变化规律分析,结果表明:温度应力随半柔性层厚度变化呈非线形变化规律,曲线为凹形。对于该路面结构在18cm处达到最小值,可见面层总厚度超出一定范围后,对温度应力消减作用已不是十分明显,一味增加厚度只能事倍功半。通过对结构温度场和温度应力的验算,确定改建路面结构组合为4cm+5cm+18cm。

4 结论

沥青路面结构组合设计 第9篇

随着国家西部大开发政策的持续推行, 进出西北地区及甘肃省的车流量迅速增长、单车重量不断加大, 甘肃省已通车运营的等级公路沥青路面已出现了一些松散、车辙、裂缝等早期病害, 病害发生时间多则在通车后3~5年, 少则1年。据交通养护主管部门统计, 甘肃省高等级公路沥青路面出现早期病害已约有300多公里。研究表明, 造成沥青路面早期病害的原因虽然复杂, 但其中路面结构的设计恰当与否确是影响路面早期病害的重要因素之一, 因此, 有必要探讨适宜的沥青公路路面结构型式, 以减小沥青路面早期病害对公路建设造成的影响。

2 沥青路面早期病害及原因分析

2.1 沥青路面早期病害

为了了解沥青路面的早期病害, 作者对2002年~2007年的沥青公路进行了详细调查, 本次调查共18条公路, 其中高速公路14条, 一级公路2条, 二级公路2条。通过对现场调查成果的分析与总结表明:

1) 不同自然气候区早期病害

陇东、陇西黄土高原区8条高速公路, 2条一级公路和2条二级公路早期病害主要表现为:横、纵向裂缝, 坑槽, 车辙。河西荒漠区6条高速公路早期病害主要表现为横向裂缝和车辙。

2) 不同等级公路早期病害

高速公路沥青路面早期病害主要表现为:横向裂缝和车辙, 其中白兰高速水损坏严重。

一级公路共2条, 为沥青混凝土路面, 路面早期病害主要表现为横、纵向裂缝。

二级公路共2条, 为沥青混凝土路面, 路面早期病害主要表现为横、纵向裂缝、网裂和龟裂, 其中发生网裂的路段伴有不均匀沉陷。

2.2 沥青路面早期损坏原因分析

路面早期产生的原因很复杂, 既有个别原因也有共性原因, 既有技术问题也有管理问题, 既有外因也有内因。在病害发展的各个阶段, 造成各种病害的原因各不相同, 归纳后其影响因素共有气候、交通、设计、施工、养护等方面。

2.2.1 气候条件

气候因素包括温度和湿度。甘肃省气候寒冷干燥, 气温日差较大, 光照充足, 太阳辐射强, 年极端最高气温为34~45℃, 年极端最低气温为最低-33~-27℃。温度过低区, 路面内会产生较大的收缩内力而致使路面出现横向裂缝;温度较高区, 在渠化交通和超载车的影响下路面则会出现车辙;高温多雨或融雪区季节, 在汽车动荷载的反复作用下, 孔隙水的冲刷会稀释沥青, 同时加速沥青和骨料的剥离, 造成沥青上浮, 致使路面出现松散或坑槽。受气候的影响, 甘肃省沥青路面极易出现裂缝和车辙早期病害。

2.2.2 交通量和超载车问题

高速公路建设时预测的交通量增长速度, 一般都赶不上实际的增长速度。而且不仅是交通量的数量增加, 更直接地反应在超载车辆的问题上。根据巉柳高速2005年和2006年间隙式观测站交通量年统计报表分析交通量增长情况可发现:

1) 在2006年8月份以后交通量与2005年同期相比增长了2~3倍;

2) 2006年与2005年相比, 日交通量均增长了一倍, 而重载车在2006年9月比2005年9月日交通量增长了30多倍;

3) 大货车占当年全年车辆的平均占有率由3%增加到4%;重载车占当年车辆的平均占有率由1%增加到8%。

由上述分析可知:高速公路的交通年平均增长率成倍的增长, 而并非按设计时7~8%的增长率增长, 高速公路建设时预测的交通量增长速度, 远不及实际的增长速度, 而随着车辆生产的大型化, 重载车增长率更为明显。

2.2.3 路面结构设计对早期病害产生的影响

甘肃境内沥青路面早期病害的产生与单一的半刚性基层结构使用有着直接的联系。半刚性基层路面具有较高的强度及抗弯曲能力, 并能够充分利用当地材料而显得较为经济。但半刚性基层有着本身难以克服的缺陷和不足, 这是由于较高强度的半刚性基层可能会导致较大的干缩、温度裂缝的产生, 并促使面层产生反射裂缝。同时, 雨水会从裂缝中下渗, 并积聚在面层与基层中间, 出现基层唧泥现象, 降低了沥青层与半刚性基层层间的连接状态, 加速了路面结构的破坏。

2.2.4 沥青路面施工对早期病害的影响

施工质量隐患对路基、路面强度及稳定性的影响, 是路面早期病害的又一原因。

2.2.5 养护管理中存在的问题

维修养护与半刚性基层沥青路面早期损坏有很大关系, 在病害形成阶段及时维护, 能有效的防止病害发展, 尤其是对先天性的病害采取预防性养护措施, 可使沥青路面早期损坏减少到最小程度。但是, 长期以来, 由于资金不足和“重建轻养”的思想, 在普通公路的养护中常常集中资金进行突击性病害维修, 经常性养护方法无法落实。因此, 养护时间及维修养护方法不当都是造成早期病害进一步恶化的原因。

3 防止沥青路面早期病害的优化路面结构型式

尽管造成沥青路面出现早期病害的原因很多, 但设计因素的影响是最根本也是最主要的, 只有设计合理, 才能在其它措施下有效解决路面病害。鉴于此, 以下将对路面结构的优化问题进行细致的探讨。

1) 设置级配碎石过渡层、防止反射裂缝

设置了粒料 (碎石) 过渡层的“倒装式结构”, 在国外也称为“三明治式结构”, 由于级配碎石层相对于沥青层和半刚性基层来说, 无论从强度、稳定性各方面都比较弱, 所以会使路面成为“夹心饼干”。为了防止因为设置粒料层又出现新的早期损坏, 粒料基层必须采用高质量、良好级配、坚硬的碎石, 其厚度最好为10~15cm。

2) 改善排水设施, 减少水损坏

为了尽快排出进入路面的水, 可以在沥青层的边缘, 做一个纵向的排水沟, 方法是铺筑宽20cm左右, 深度超过沥青层的单一粒径粗碎石排水沟, 在每隔5m左右再做一个横向的出水口, 排至路外。

3) 加强沥青层与基层间的联结

为了改善沥青层与基层的界面条件, 应保证基层和沥青层连续施工, 以及做好喷洒好透层油, 做好封层。

4) 提高沥青混合料性能。

对于甘肃省境内的沥青公路, 提高沥青混合料的性能, 主要是提高沥青混合料的高温抗车辙能力, 主要注意事项有沥青性质, 碎石最大粒径、表面粗糙度、颗粒形状, 矿粉、砂的用量及矿料级配, 沥青含量, 沥青混合料的施工密实度等。

5) 中央分隔带绿化改为封闭

甘肃省内由于严重缺水, 中央分隔带的绿化作物常常枯死, 达不到绿化美化的效果。若将绿化撤除改为封闭, 不仅解决了中央分隔带渗水的问题, 也节约了灌溉资金, 节省了养护费用。

6) 设置封层或应力吸收层

在半刚性基层上设置封层或应力吸收层, 增强半刚性基层与

(上接第72页)

在写法结构上, 按照索赔事件发生、发展、处理和最终解决的过程编写, 并明确全文引用有关的合同条款, 使发包人能历史地, 逻辑地了解索赔事件的始末, 并充分认识到该项索赔的合理性和合法性。

3) 计算部分。索赔计算目的, 是以具体的计算方法和计算过程, 说明自己应得经济补偿或延长时间, 如果说根据部分的任务是解决索赔能否成立, 则计算部分的任务是决定应得到多少索赔款额和工期。前者是定性的后者是定量的。

在款额计算部分, 承包人必须阐明下列问题:索赔款项的要求;各项索赔款的计算;如额外开支的人工费、材料费管理费和所失利润;指明各项开支的计算依据及证据资料, 承包商应采用合适的计算方法。但应注意开支款项的合理性。并应指出证据资料的名称及编号。

4) 证据部分。证据部分包括该事件所涉及的一切证据资料, 以及对这些证据的说明, 证据是索赔报告的重要组成部分, 没有详实可靠的证据, 索赔时不能成功的。

索赔证据资料包括:政治经济资料 (如政策性调整、税收费率调整、外币汇率变化) ;施工现场记录报表及来往函件 (如施工日志、会审纪要、施工进度照片和录像等) ;工程项目财务报表 (如:施工进度月报表及收款表、材料设备及附件采购单、付款收据、收款单据) 。

总之, 索赔是合同管理的重要环节, 索赔有利于发包人和承包人双方自身素质提高和管理水平的提高, 索赔是双方利益的体现。

参考文献

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[3]沈金安.国外沥青路面设计方法总汇[M].北京:人民交通出版社, 2004

沥青路面结构组合设计 第10篇

针对上述问题, 透水性路面以其优良的透水性能极其较高的社会效益受到关注, 它是指以空隙较大的沥青混合料做面层, 路表水可进入路面或可渗入路基的一类沥青路面结构。根据水分渗入深度及应用场合, 透水性沥青路面主要分为三个类型:Ⅰ型, 路表水最终可渗入路基;Ⅱ型, 路表水进入路面后, 由道路基层排出流至临近的排水设施排出;Ⅲ型, 路表水进入路面后由路面直接排出到临近的排水设施。本文针对透水性路面的设计原则, 对透水路面设计过程中需要考虑的因素展开分析。

1 透水设计的原则

沥青路面的透水设计需要满足两个重要原则:首先, 路面有足够的渗透能力将大部分路表水渗入路面结构内部, 且暂时储存渗入的水;其次, 路面需要有一定的排水设施, 保证在规定时间内将路面积蓄的渗入水排出。前一个原则, 可以通过改变路面渗水系数和路面结构层厚度来满足。后一个原则或者通过路基的自然渗透、或者通过在基层或者垫层中设置内部排水管设施来解决。

透水性沥青路面减少路表水径流的根本, 是利用路面结构层良好的透水性能将雨水暂时存储于路面结构内部, 当降雨量小时, 雨水可以直接渗透下去或通过排水管排出, 水分几乎不滞留在结构层内;如果降雨时间较长, 会有一部分雨水滞留在路面内部, 此时要考虑透水性路面的储水能力。

因此, 透水性路面的排水效果主要取决于透水能力, 其次是储水能力, 而这两项性能主要依赖于路面各结构层材料的空隙率和厚度两个物理指标, 除此以外, 对于Ⅰ型透水路面来说, 土基的渗透能力也是透水路面设计考虑的关键问题, 对于经济条件较好的地区, 可采用渗透性较大的碎石换填渗透性较小的土基来增强路基的渗水性。

此外, 由于透水性路面的空隙较大, 所以强度较低, 因此在设计时, 除透水功能需要外, 承载力验算也是路面设计的重要设计步骤。

2 透水功能设计主要考虑因素

在设计透水性沥青路面时, 主要考虑的因素包括:路面结构层材料特性、土基的渗透性、地下水位高度、降雨特性和季节性冰冻深度。

(1) 路面结构及材料特性

透水性路面结构层和普通路面结构一样, 主要包括面层、基层、垫层和土基。为了保证路面结构的透水性, 对各透水层材料参数有特殊要求, 尤其是透水系数, 因为它关系到路面结构透水设计能否有效。为防止透水路面发生水损坏等病害, 对路面结构材料也需要满足更高的要求。

(2) 土基的渗透性

土基渗透性的大小受土质类型影响较大, 主要由渗透系数判定。张巨松等[1]的研究表明, 土基的渗透系数随砂含量的增大而增大, 当砂含量>25%时, 土的渗透系数满足规范要求的1.16×10-3～5.79×10-3cm/s, 当砂含量<15%时, 路基土的渗透系数很小。因此, 在实际工程中, 需要对现场进行采样, 根据土基含砂量, 考虑铺筑的透水路面类型, 含砂量较高, 可考虑铺筑Ⅰ型透水路面。如果当地经济条件允许, 可将渗透性较小的土换填渗透性较大的路基土, 但这也会大大增加工程造价。土基渗透性是决定修筑何种类型透水性沥青路面的前提条件之一, 而路基土质类型的选择也应根据区域特点、基层储水量、当地的经济条件及设计降雨量来确定。

(3) 地下水位高度

地下水位对路基湿度有较大影响, 而路基湿度较大, 路面透水能力就会偏小, 反之, 则较大。地下水影响路基湿度的关键在于地下水高度和土的性质。以粘性土为例, 一般来说, 受地下水影响的水位高度约为6m。若水位高度在6m范围内, 粘性土路基湿度受地下水位影响较大;若在这个范围以上, 粘性土路基湿度受大气降水、蒸发和路面内部透水或者排水控制。

(4) 降雨特性

降雨特性主要包括降雨重现期、降雨历时和降雨强度三个因素。降雨重现期指某一强度的降雨重复出现的平均周期。在路面设计时, 应根据道路性质、区域气候、安全性及经济性等因素综合考虑降雨重现期。可借鉴《城市道路设计规范》 (CJJ 37-90) 规定的城市道路排水设计降雨重现期确定, 如表1所示。

降雨强度是单位时段内的降雨量, 以mm/min或mm/h计, 我国气象部门一般将降雨强度分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨6个等级。以小雨为例, 其强度标准为:12h内雨量小于5mm, 或24h内雨量小于10mm。降雨历时一般按照设计控制点的汇流历时确定, 汇流历时t为由汇水区内最远点流至排水设施处所需时间。

(5) 季节性冰冻深度

如果冰冻深度较大的地区冰冻深度大于路面储水层厚度, 路基土就可能产生冻胀, 若路面内部冻结, 透水效率将会受到影响。在这种情况下, 建议在基层下设置防冻层。为了保证路面的透水功能, 最好选择透水性较好的粒料类材料作为防冻层。由于考虑防冻设计, 路面厚度就会变化, 影响了透水路面的结构设计。

3 透水性路面承载力验算

在考虑完上述透水功能设计因素后, 需要对交通荷载较大的路面进行承载能力验算。对于公园道路、广场、居民区道路、人行道路荷载较低, 可不进行承载力验算, 只需满足透水功能设计, 所设计的路面不经验算也基本可满足承载力要求。

3.1 行车荷载及交通等级

行车荷载作用于路面, 是路面结构产生损坏的主要原因。路面设计过程中主要考虑的荷载条件有:车辆类型、轴载和轴载的当量换算、轴载的作用图式及轴载的累积作用次数等。根据规范的规定, 交通量可划分4个等级, 根据累计当量轴次或每车道、每日平均大型客车及中型以上的各种货车交通量, 确定设计交通等级。

3.2 抗压回弹模量

回弹模量是反应路面力学性能的重要指标, 是路面设计中力学验算和厚度计算的重要参数。透水性沥青路面面层的抗压回弹模量可参考Ⅲ型透水性沥青路面面层的抗压回弹模量, 或者选用OGFC的回弹模量, 不需特别考虑。

3.3 土基承载力

土基作为路面的基础, 其抵抗车轮荷载能力的大小, 主要决定于路基顶面在一定应力作用下的抗变形能力, 根据规定, 路面结构设计中, 路基力学性能采用土基回弹模量来表征。对Ⅰ型透水路面, 由于路表水需要渗入土基, 因此, 要考虑浸水下的路基模量。Ⅱ型和Ⅲ型透水路面, 路基回弹模量可参考规范来确定。

4 结论

本文针对目前透水沥青路面设计的原则, 分析了透水沥青路面设计过程中透水功能设计及透水路面结构设计需要考虑的主要因素, 并简要说明了透水路面设计时的一些参数的选择, 对透水性沥青路面的设计具有参考意义。

摘要：针对透水性沥青路面设计的原则, 从渗水功能设计和路面承载力验算两个角度, 分析了透水性沥青路面结构在设计过程中需要考虑的因素。在分析透水路面结构设计考虑因素的同时, 简要说明了该因素设计时的参数选择, 对透水性沥青路面结构设计具有较强的指导意义。

关键词：透水性沥青路面,结构,设计,因素

参考文献

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