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公路沥青路面结构设计的应用实践与分析
2006年8月18日 12:2  来源:《建设机械技术与管理》杂志  

    长安大学徐世强/XUShiqiang吴传海/WUChuanhai

    青海省公路局崔君/CUNJun

    陕西中大公司雷霆/LEITing


 

    摘要:通过对公路沥青路面结构设计的思考,并结合国外及广东省不同结构型式沥青路面使用状况的调查结果,得到了我国公路沥青路面设计指标及合理结构型式方面若干结论,为科学地进行沥青路面结构设计提供了一定的启发和指导作用。

    关键词:公路工程沥青路面结构设计实践与分析    

    路面设计的目标是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而,目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏,且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。过去,沥青路面损坏主要包括龟裂、车辙、低温开裂等,这也是路面设计时重点控制的损坏类型。但是,随着路面结构强度的提高和路面损坏期的提前,这些传统损坏出现得越来越少,有些已经不再出现,而目前出现的损坏,不论是其形态还是原因都十分不同。所以,按照传统理论来加强路面结构是没有效果的,甚至有时还适得其反[1]。

    路面在使用实践中所暴露的大量问题,使得道路工作者们不得不对现有的路面设计理论、设计方法及设计指标进行反思。实际上,目前大量出现的路面早期损坏是现行理论和规范所难以做出更深解释的。虽说设计方法基于力学,但分析的范围和所考虑的主要受力方式,相对于目前复杂的荷载状况而言却过于简单[1]。对于不同的路面结构,对其使用性能变化规律的认识不够清楚,更缺少定量的研究;因此,我们必须用发展的眼光对重交通路面的损坏原因、机理重新进行认识,及时掌握新条件下的新变化,通过路面的合理化设计来控制路面的主要破坏型式,从而真正达到路面设计的目的。

    1我国沥青路面设计指标的分析

    纵观我国建国以来的各版公路柔性(沥青)路面设计规范,在设计方法和指标方面的思想是一脉相承的,都以路表弯沉作为主要设计控制指标。但是随着高速公路建设的不断发展,路表弯沉指标也表现出诸多的局限性。

    1.1高速公路沥青路面主要破坏型式

    路面设计的目标就是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而,目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏,且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。高等级沥青路面的主要破坏形式可以归纳为以下几个方面:①由于路基不均匀沉降导致的路面下陷和开裂;②车辙破坏;③沥青面层的水损害;④半刚性基层沥青路面反射裂缝破坏;⑤沥青路面的结构性破坏。因此,有必要通过路面的合理化设计来控制路面的主要破坏型式,从而真正达到路面设计的目的。

    1.2路表弯沉指标的适用性

    经过长时间的研究,维姆(Hveem)于1955年发表了《路面弯沉和疲劳破坏》一文,这篇被Monismith誉为路面领域内最重要的论文阐述了路面弯沉和路面疲劳损坏间的关系,对后来采用分析方法预测路面疲劳开裂的研究产生了非常重要的影响。路表弯沉遂成为路面设计的一个重要指标,受到各国研究人员的青睐,甚至得到了不恰当的延拓[2]。在我国的沥青路面规范中路表弯沉也成为路面设计的一个关键性控制指标。路表弯沉指标主要具有以下优点:

    (1)弯沉指标的突出优点是其直观性和可操作性,它建立在大量实测数据统计回归的基础上,对于交通不太繁重,结构层较薄情况(控制沉陷为主)是较适用的,但对繁重交通,路面结构较厚情况(控制疲劳和开裂为主)下其适用性降低;

    (2)在路面结构单一的中、轻交通时代,该指标既可表征路面结构的整体变形,也可用于表征路面结构的整体刚度。

    然而,随着公路建设规模的扩大和道路等级的提高,路表弯沉也暴露出了以下主要缺点:

    (1)弯沉指标同路面结构主要破坏型式没有必然关系,该指标控制的目标不明确;

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