路基路面设计论文8篇

时间：2023-03-17 18:01:40

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路基路面设计论文

篇1

论文摘要：水泥混凝土路面是当前高等级公路的一种主要结构形式，本文对具体设计中的几个问题作一探讨，供大家参考。

1 前言

水泥混凝土路面有很多的优点：路面强度高、承载能力大，耐磨耗能力强，能见度好，使用寿命长，养护费用少，行车的油耗也较沥青路面少10％——15％，正因为有这些优点，所以水泥混凝土路面在许多省市广泛使用，也取得了比较好的效果。

80年代至90年代初期，我国的水泥混凝土路面建设呈现一个高峰期。但从道路使用运营状况来看，大多数的水泥混凝土路面难以达到20一30年的设计使用年限，并且出现一些较严重的缺陷，如路面的早期断裂、错台边角破损、平整度及粗糙度差等给行车和养护带来一定的困难，且不易处理，修复费用高难度大。究其原因，除了设计施工质量问题外、还有各种自然因素的影响。因此本文将从设计构造的角度，就如何提高水泥混凝土路面的使用性能，有效的控制路面的缺陷，结合自己的实践体会与具体做法提出一些探讨意见，供同仁参考讨论。

2 水泥混凝土路面设计中的理论依据问题

2．1 路面设计指标可靠度的分折

公路工程结构的设计安全等级为3个等级．路面工程的安全等级仅考虑高速公路。一级公路和二级公路的路面，相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级-- 四级。并规定了相应的设计基准期为20MPa；而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度．系按前三级的数值级差递降得到的。按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平．选用其他等级。降低选用的变异水平等级，须增加混凝土面层的设计厚度要求；而提高选用的变异水平等级．则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定但对于高速公路的路面，为保证优良的行驶质量，不宜降低变异水平等级材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级．按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级由滑模或轨道式施工机械施工．并进行认真，严格的施工质量控制和管理的工程．可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理认真、严格的工程可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制和管理水平较弱的工程。可选用高变异水平等级。

设计时．可依据各设计参数变异系数值在各变异水平等级变化范围内的情况选择可靠度系数。目标可靠度是所设计路面结构应具有的可靠度水平。它的选取是一个工程经济问题：目标可靠度定得较高，则所设计的路面结构较厚，初期修建费用较高。但使用期间的养护费用和车辆运行费用较低；目标可靠度定得较低，初期修建费用可降低，但养护费用和车辆运行费用需提高。通常采用“校准法”来确定目标可靠度。“校准法”是对按现行设计规范或设计方法设计的已有路面进行隐含可靠度的分析，参照隐含可靠度制定目标可靠度，则所设计的路面结构接纳了以往的工程设计和使用经验，包含了与原有设计方法相等的可接受性和经济合理性。

2．2 交通量计算取值的分析

轴载换算公式是以等效疲劳断裂损坏原则导出的。对于同一路面结构，轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时。才能等效换算。在交通调查分析双向交通的分布情况时，应选取交通量方向分配系数，一般可取0.5；并依据设计公路的车道数．确定交通量车道分配系数(应剔除2轴4轮以下的客、货车交通量)，即为设计车道的年平均日货车交通量ADTT，然后用轴载当量换算系数法或车辆当量轴载系数法求得)，再根据设计基准期l和轮迹分布系数、交通量增长率求得累计f 用次数N，确定交通分级。

2．3 水泥混凝土路面结构组合的设计分析

对于路基用土．高液限粘土及含有机质细粒土．不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路的上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。对于基层材料选择时。特重交通适宜贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土时，设计计算应按复合式路面分析。且强度以试验为准对水泥混凝土面层下基层的首要要求是抗冲刷能力不耐冲刷的基层表面。在渗入水和荷载的共同作用下会产生淤泥、板底脱空和错台等病害，导致行车的不舒适，并加速和加剧板的破裂。混凝土面层下采用贫混凝土基层，主要是为了增加基层的抗冲刷能力，并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多，反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力，并产生会影响到面层的收缩裂缝。另外．新规范取消了基层顶面综合模量的规定值的要求。

对于面层板来说，我国绝大部分混凝土路面的横向缩缝均未设传力杆。不设传力杆的主要原因是施工不便。但接缝是混凝土路面的最薄弱处，唧泥和错台病害，除了基层不耐冲刷外．接缝传荷能力差也是一个重要原因。同时，在出现唧泥后。无传力杆的接缝由于板边挠度大而容易迅速产生板块断裂。此外，接缝无传力杆的旧混凝土面层在考虑设置沥青加铺层时．往往会因接缝传荷能力差易产生反射裂缝而不得不加大加铺层的厚度。为了改善混凝土路面的行驶质量，保证混凝土路面的使用寿命，便于在使用后期铺设加铺层，新规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。另外，新规范仅强调了在邻近桥梁或其他固定构造物处设置胀缝，取消了变坡点、小半径曲线设胀缝的限制，使行车更顺畅。

3 路面接缝处理的设计

水泥混凝土路面接缝多，易于损坏，尤其是胀缝位置面板破损较为普遍和严重。有的道路在通车l～3年后逐步破碎损坏。破损率高达50％～90％以上。究其原因是多方面，影响因素也复杂，但笔者认为主要是胀缝的构造问题、施工工艺及管理问题。从胀缝设计构造的角度主要解决位置设置、构造型式、传力杆设置和面板局部加强。胀缝设置应遵循新颁水泥混凝土路面设计规范第4．2．5条规定外，要尽可能少设或不设胀缝，特别是平纵线形标准较高的平原微丘地形设置长间距胀缝，或只在结构物衔接处。这一点已经在国外工程中得到证实。其次一般常用的胀缝型式为设传力杆和不设传力杆两大类，不设传力杆的胀缝其传荷能力较差，在重车反复作用下，胀缝的两侧容易发生错台。而设传力杆的胀缝，其传荷性能较好，从实际的应用效果来看，设传力杆的胀缝能较好的抑制胀缝病害，因此建议对于交通量大、重载车多的公路和城市道路采用传力杆的胀缝为最佳；反之可采用不设传力杆的枕梁式胀缝。但为了减少车辆反复冲击作用．枕梁上最好设置一层缓冲橡胶垫。根据传荷受力的需要设置传力杆。传力杆宜用

直径为32～35 较粗的光园钢筋，同时胀缝两侧30～40mm 面板范围内因传力杆存在而受力复杂，应在胀缝两侧30～40cm水泥混凝土板内布置加强钢筋。

4 结束语

综上所述．在公路水泥混凝土路面设计中，还有许多问题．只有认真研究设计规范，并结合生产实际，才能设计出经济合理的路面结构。

参考文献

[1][1] JTG D40—2002公路水泥混凝土路面设计规范.

篇2

1.1.1公路设计首先要对线路选择、断面设计、结构层设计和排水设计等进行综合考量，并给出三四个设计方案，然后结合工程造价、经济社会效益等，从中优选出最佳方案。参照的规范有《城市道路设计规范》《公路沥青路面设计规范》和《公路水泥混凝土设计规范》等。1.1.2公路交叉口规划与设计公路交叉口设计包括渠化及交通组织设计和竖向设计两种。渠化及交通组织设计应当根据相交道路的等级来确定是否需要渠化。具体渠化后的交通组织，例如转向和直行车道的划分等，需要根据交通需求来设置。竖向设计可以通过很多软件进行。1.1.3交通控制与管理的原则交通控制与管理的原则包括分离原则、限速原则、节源原则和可持续发展原则。1.1.4公路标志和标线公路交通标志和标线的分类、颜色、形状、线条、字符、图形和尺寸等应符合现行《道路交通标志和标线》中的相关规定。公路标志和标线应在路网分析的基础上，综合考虑公路的交通状况、交通条件、气象和环境条件等因素，并根据各种交通标志和标线的功能、驾驶人的行为特征和交通管理的需要进行设置。1.1.5公路照明为了使驾驶者能在夜间辨认出道路上的各种情况，且不会感到过度疲劳，就要在公路上设置相应的照明设施。公路照明的质量主要表现在亮度水平、平均照度、眩光和视觉引导这四个方面。照明灯具一般分为截光型、半截光型和非截光型三种。1.1.6路侧环境管理路侧环境管理主要体现在对路侧植物的管理上。路侧植物主要有美化环境、减缓司机疲劳、吸收有害气体和粉尘、净化空气和减少噪声等作用。1.1.7设计车速与运行车速的选择和控制设计车速决定着道路的几何形状。运行车速则是针对设计速度的不足，避免产生速度突变，保证汽车行驶的连续性而引入的，主要用于根据设计速度初定道路线形、通过测算模型计算路段运行速度、用速度差控制标准检查和修正线形和以修正后的运行速度为依据来确定线路的其他设计指标。两者的区别在于：设计速度是一个固定值，用于极限指标的控制；而运行速度则是根据设计速度和测算模型计算所得的线形，用于非极限指标的控制。1.1.8交通弱者的安全措施交通弱者的安全措施包括设置人行道、行人交通信号和安全岛，且路肩要有一定的宽度，并符合质量要求。

1.2公路用户行为规范

在公路安全系统中，人是公路用户的主体。实践证明，在诸多交通事故中，公路用户行为的不规范是导致事故发生的主要原因之一。社会需要规则，公路交通安全同样需要用户行为规范来保证。不同的人，成长环境、性格和行为习惯不同，这些不同使他们在共用公路这一公用设施时会产生不同的行为。一旦违反交通规则，就会导致公路交通的不畅，甚至发生交通事故，因此，要制订规范的、标准的、具有法律效力的用户行为规范，以规范用户的行为，为公路安全工程的顺利进行提供保障。

2公路安全检查

2.1主要内容

公路安全检查的主要内容包括安全制度的建立情况，安全管理人员和专职安全员的在岗情况，安全责任制的签定和落实情况，安全生产的经常性检查和整改情况，特种作业持证上岗情况，爆破器材的管理和使用情况，劳保用品的领用和使用情况，违章指挥、违章作业、违反劳动纪律情况和现场安全文明施工情况等。

2.2技术路线

路线：安全检查准备阶段—安全因素识别分析—安全检查单元划分—安全检查方法选择—定性、定量评价—提出安全对策措施—形成安全检查结论和建议—编写安全检查报告。

2.3实施程序

针对安全生产的实际情况，拟定安全检查的具体细则和考核办法，或按照上级安全生产督察评价标准直接进行安全检查。

3结束语

篇3

关键词：砼路面；设计；路基

1前言

2水泥混凝土路面设计中的理论依据问题

2．1路面设计指标可靠度的分折

公路工程结构的设计安全等级为3个等级．路面工程的安全等级仅考虑高速公路。一级公路和二级公路的路面，相应的安全等级要求规定为一级、二级和三级。为三级和四级公路路面增加一个设计安全等级--四级。并规定了相应的设计基准期为20MPa；而设计安全等级为四级的路面结构的目标可靠指标和目标可靠度．系按前三级的数值级差递降得到的。按施工技术、施工质量控制和管理要求达到和可能达到的具体水平．选用其他等级。降低选用的变异水平等级，须增加混凝土面层的设计厚度要求；而提高选用的变异水平等级．则可降低混凝土面层的设计厚度或混凝土的设计强度要求。可通过技术经济分析和比较予以确定但对于高速公路的路面，为保证优良的行驶质量，不宜降低变异水平等级材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级．按施工技术、施工质量控制和管理水平分为低、中、高三级由滑模或轨道式施工机械施工．并进行认真，严格的施工质量控制和管理的工程．可选用低变异水平等级。由滑模或轨道式施工机械施工，但施工质量控制和管理水平较弱的工程，或者采用小型机具施工，而施工质量控制和管理认真、严格的工程可选用中低变异水平等级。采用小型机具施工，施工质量控制和管理水平较弱的工程。可选用高变异水平等级。

2．2交通量计算取值的分析

2．3水泥混凝土路面结构组合的设计分析

速和加剧板的破裂。混凝土面层下采用贫混凝土基层，主要是为了增加基层的抗冲刷能力，并不要求它有很高的强度。高强度的贫混凝土并不能使面层厚度降低很多，反而会增加混凝土面层的温度翘曲应力，并产生会影响到面层的收缩裂缝。另外．新规范取消了基层顶面综合模量的规定值的要求。

3路面接缝处理的设计

直径为32～35较粗的光园钢筋，同时胀缝两侧30～40mm面板范围内因传力杆存在而受力复杂，应在胀缝两侧30～40cm水泥混凝土板内布置加强钢筋。

4结束语

综上所述．在公路水泥混凝土路面设计中，还有许多问题．只有认真研究设计规范，并结合生产实际，才能设计出经济合理的路面结构。

参考文献

[1][1]JTGD40—2002公路水泥混凝土路面设计规范.

篇4

1.1高温稳定性

常安高速公路工程项目所处地区为最高气温超过40℃的夏炎热区。在这种苛刻的环境下，必须要求路面混合料拥有极高的抗变形性能。同时，因为在这一个高速公路段，交通量较大且重载车比例高，这些都加重了公路路面负荷。此外，有部分路段为长大纵坡路段，高温条件下重载交通对长大纵坡段层间剪切滑动也产生不利影响。因此，在进行路面结构优化方案设计时，需要重点关注在高温条件下路面的抗车辙性能与抗剪性能。

1.2水稳定性

工程项目沿线年降雨量约为1500mm左右，属于年降雨量＞1000mm的潮湿区。通过对湖南地区整体高速公路使用情况的分析，可看出部分路段的早期水损害问题仍然比较严重。因而，在进行路面结构优化设计时，必须充分考虑到混合料设计、原材料指标控制等对水稳定性方面问题。

1.3低温抗裂性

常安高速公路工程项目所处地区的年极端最低气温低于－10．0℃，属于冬冷区。因此，进行优化设计时，既要保证路面拥有足够高温稳定性，又要确保其具备一定的低温抗裂性能。

1.4抗疲劳性

高速公路的交通量大，且重载车较多，极易造成沥青路面结构层疲劳破坏现象的形成，因此，需在优化方案中采取相应的措施提高其抗疲劳性能。总之，在常安高速公路路面结构优化设计方案中，需要以解决重载交通下车辙病害问题和早期水损害的问题为主要方向。通过优化路面结构、合理设计混合料、严格控制施工质量，并对特殊路段特殊处理，达到减少早期病害、提高路面耐久性、降低全寿命周期成本的目的。

2沥青结构层的优化分析

在原设计中，沥青路面结构层为:上面层为4cm改性沥青SMA－13;中面层为6cm改性沥青AC－20C;下面层为8cm普通沥青AC－25C。进行优化设计时，结合路面结构层的厚度及路用性能，对沥青路面结构层进行如下优化。

2.1沥青上面层优化

根据常安高速公路通车后的交通量预测，在初期没有太大交通量的情况下，路面荷载的影响深度主要在于中面层，因此从功能性和经济性这两方面考虑，在优化中，在上面层采用4cm厚AC－13C，沥青采用SBS改性沥青，在有效降低工程造价成本的同时，也能充分满足其功能要求。AC－13C采用石质较坚硬、耐磨耗的集料，如玄武岩和辉绿岩等，以确保抗滑磨耗表层的功能(如表1)。在此基础上，将地产的辉绿岩材料用于上面层，相比于SMA－13所需要的外购的玄武岩便宜，造价有所降低。并且，考虑到工程项目所在地为高温多雨潮湿区，在上面层采用AC－13C型沥青混凝土。

2.2沥青中、下面层优化

原施工图设计方案的中、下面层结构为:中面层6cm的AC－20C、下面层8cm的AC－25C，沥青的中面层所在层处于整个路面结构的高剪应力受力区域，在高温地区重载交通条件下，中面层应具有较好的高温稳定性，因此，中面层需要采用高温稳定性较好的沥青混合料，沥青胶结料采用SBS改性沥青。沥青的下面层主要起承重层及粘结层的作用，同时还必须具有较好的抗疲劳性能和抗水损害性能，因此需要采用50#A级道路石油沥青。在优化设计中，将原方案中面层6cm的AC－20C调整为6．0cm的Sup－20，胶结料采用改性沥青，并要求达到PG70－22级性能标准;下面层8cm的AC－25C调整为8cm的Sup－25，采用50#道路石油沥青，要求达到PG64－16级性能标准。

2.3水稳基层优化

在原路面结构设计中，由于水泥剂量用量较高，水稳易产生裂缝，1cm的石油沥青表处不能起到抗反射裂缝的作用。因此，在优化设计中，水稳基层通过降低水泥剂量的方式来控制水稳裂缝的产生，同时采取有效的工程措施来延缓沥青路面的反射裂缝。在水稳基层和沥青面层之间设置防水粘接层，以便沥青面层的应力和应变因离开应力集中的接缝或者裂缝端部而得到降低。同时，加强加铺层结构的抗拉能力与抗剪能力。其中，在防水粘接层类型的选择方面，结合高性能聚酯玻纤布、稀浆封层、橡胶沥青应力吸收层(SA-MI)等三类防水粘接层的特点分析，优先选用1cm橡胶沥青应力吸收层来延缓沥青路面的反射裂缝。

3常安高速公路路面优化设计的对比分析

3.1技术分析

传统的AC型沥青混合料采用悬浮密实型连续级配，高温稳定性较差，即使对其级配进行调整，也难以避免传统设计方法的缺陷。而传统的马歇尔设计方法采用击实成型试件，不能准确模拟路面压路机实际碾压的揉搓效果，因此导致试件油石比往往较实际路面大0．3%至0．5%。而在优化设计方案中，引入Superpave技术从施工检测及工程应用效果来看，Superpave设计的沥青混合料表面均匀、密实，高温性能有较大程度的提高，抗水损害性能良好，其各方面性能均优于传统的悬浮密实型AC混合料，能提高整体的路面性能，特别是高温抗车辙性能。

3.2路面基本建设费用分析

优化方案较原设计方案将有效提高路面性能和延长路面使用寿命。并且，通过清单报价计算，优化后的主线路面结构比原设计路面结构可节约基本建设费用2219万元。

3.3使用效果分析

目前，我国高速公路沥青路面的研究和发展方向是，延长沥青路面的使用寿命，减少早期损害，更好的体现全寿命周期成本设计理念。通过上述分析所得，常安高速公路路面结构优化将在解决原工程项目中的特点及难点问题，在保证路面优质服务功能的基础上，实现路面“耐久、节约、环保”的目标。

4结束语

篇5

关键词：砼路面；设计；路基

1 前言

2 水泥混凝土路面设计中的理论依据问题

2．1 路面设计指标可靠度的分折

2．2 交通量计算取值的分析

2．3 水泥混凝土路面结构组合的设计分析

3 路面接缝处理的设计

篇6

通过建立大量的LiQingLubrokers,由于技术、管理和选择原材料、市政道路沥青路面在高速公路上出现的病害,更加严重。为提高质量市政公路沥青路面设计、基础设施建设、出身,而是取决于建筑是意识到所有各方和当地资源的主体行为的安全程度。这就是为什么我们必须设计、建筑等,并探讨这两个方面是相互影响因素和有关。

2设计

2.1市政道路沥青路面设计方面存在的主要问题

(1)交通安全、设计基础不扎实淡化环节;(2)路面结构设计合理,不采取MianCeng组合结构形式的动乱,中间轴承材料,设计;(3)没有数据结构设计基础,加强层厚度和路面,不符合要求;(4)连接结构设计长的路面严重影响路面结构的完整性。这些问题的存在在建筑质量、工业沥青路面和不良影响是最大的。因为设计理论在现有路面层间,考虑到连续状态,研究表明,路面条件包括结构设计结果与设计的最大影响拍摄,尤其是强调,在不断的XiaJiCeng滑动的压力,设计的1-2次。此外,设计计算路面的设计是基于负载数量在博洛尼亚的交通总当量轴,淡化了的设计计算、模糊和交通的概念和博洛尼亚的使用年限。因此,一方面,影响路面和适用性节省交通,另一方面,迅速提高生活,减少工业、误解的负面影响。

2.2设计建议

(1),参数的科学。此外,添加市政道路的公路交通和城市性格的类似的间隔主体道路市政道路、车辆行驶路面轿车不同性质的组合明显。沥青路面结构设计,主要是作为标准ZhouChong重型负载从附近的决定与货车的作用略有升高,良心,影响轿车核心内容微不足道。因此,城市道路沥青路面设计城市的交通,根据设计的特点、分类路段城市道路及驾驶可大HuanXian主干道路段设计与计算汽车行使,一般只在部分推荐的厚度设计方便。(2)和下水道防水。通过在不同道路市政公路合理水平或直接地排水的肩膀,是第一个通过路面横纵会晤后,LuYuan流,另一个小组,LuYuan收管口排出。城市主干道的路径6到8FeiJiDong车道,与照片去表面的水、人行道、相比公路路面的浅逗留时间,水流失最严重的问题,与路面排水,地面防水更突出。市政道路应该继续由防水和排水ShuDu相结合的原则。

3在建设

3.1市政道路建设沥青路面的现状和存在的问题目前,与市政道路沥青路面混凝土基本稳定的半刚性碎石后主要表现为观测,(1),平均7到8米路面裂缝是一个横向裂纹,还同更多的垂直裂缝,高速公路30到40米的发病率、横向裂缝的高度明确;(2),之后连续降雨路面坑洞,打破了最严重的路口;(3)和公共汽车有周边,平台MianCeng细如严重脱落、用车辙病害。究其原因,与建设过程有着直接关系存在的问题,主要是由于在建造过程MianCeng硬沥青。市政道路沥青路面摊铺,因为,在建设中,往往是通过绘画,一半的照片,造成的现象,最普遍的垂直冷关口。但由于苏联的进程,影响了路面冷硬的建筑质量,其主要表现为(1)的机器配置不合理,压缩过程严格、不影响碾压路面压实度和平原;(2)不交叉的地板分块,合理增加人工操作,路面铺筑质量的影响;(3)危机,这一现象常常冷骨料分离的质量和效果的路面病害。路面脆弱

3.2反应措施

3.2.1建筑质量社区(1)改变的方式。消除BanHe稳定层混凝土废墟的路面,其实建设;BanHe层水泥稳定土摊铺机械,BanHe方式。(2)ZhuaHao原材料控制。等级低于水泥和应选用一级32.5R不需要5个小时初凝在12小时的时间,终凝最普通硅酸盐水泥废墟;当最多不超过毫米为3,150料与良好的培训和水平。(3)严格控制水泥剂量太大。这既不经济,而且也包括宽度的裂缝;水泥剂量宜少5%的控制。(4)重视混合料摊铺联盟。尽量减少建筑、抗辩缝所有的照片和铺地板或抗辩;当两机缝不可避免的,一定要做的WaChu沟和设备,整齐的垂直,把握好松铺厚度标准;碾压一般,干预之间的水平GouZhuWu两段,如建造一段更长的无GouZhuWu建设,应加强在户外工作长度,尽量减少横缝。横纵缝缝处理的方法。(5)、保护压缩不可忽视的环节。实时压,使压路机,与力的厚度必须匹配,根据现场的碾压,必须确定的实际情况的内容,当碾压碾压长度;进化养护油措施可靠和痛苦,TuGongBu覆盖层,以利于保护产品,以避免干扰、车辆、行人必须选择之间在散步的时候进行表面严厉。

3.2.2修建排水沟业务质量控制在沥青路面的施工质量控制和任务的平原,压实度的是最重要的,是直接影响沥青路面使用性能的关键。控制好市沥青路面质量的任务,应特别注意:(1)制定计划,用混合作业好,设置机器的能力,必须达到压路机冗余,超过3(包括轮胎压路机)。(2)选择合理的压路机压实和组合工艺,初步的压力,在三个步骤,最后,碾压以最佳碾压压力的结果。(3)认真的联盟垂直干预现象孤立,在现场作业应采取有效措施,并通过构建过程严格,避免。

4结语

篇7

关键词：半刚性基层沥青路面结构设计

1概述

我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。

由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。

2国内外研究概况

2.1国外国道主干线基层的结构特点

国外国道主干线基层结构有以下特点：

(1)多数采用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基层也用结合料处治材料。

(2)使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。

(3)有的国家用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层+基层的上层)常大于20cm。

经过几十年的总结，国外在半刚性基层沥青路面结构组合上虽有所改进，但半刚性材料仍是常采用的基层和底基层材料。

2.2国外典型结构示例

国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善，已经提出了比较成熟的设计方法，并且许多国家提出了典型结构设计方法，表1给出了法国典型结构一个范例。

表1

土的等级

交通等级

PF1

PF2

PF3

To(750-2000)

7BB+7BB+25GC+25GC

7BB+7BB+25GC+20GC

7BB+7BB+25GC+25GC

T1(300-750)

8BB+25GC+25GC

8BB+25GC+20GC

8BB+20GC+20GC

T2(150-300)

6BB+25GC+22GC

6BB+22GC+20GC

6BB+20GC+18GC

T3(50-150)

6BB+22GC+20GC

6BB+18GC+18GC

6BB+15GC+15GC

注：(1)交通等级栏下括号内的数值指一个车道上的日交通量，以载重5t以上的车计；

(2)PF1，PF2和PF3指土的种类和土基的潮湿状态，PF1相当于一般的土基；

(3)BB指沥青混凝土，GC指水泥粒料；

(4)表中数字单位为cm。

一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青路面结构见表2。

一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青结构表表2

国家

沥青层厚度(cm)

半刚性材料层厚度(cm)

备注

日本

20～30

水泥碎石，30～20

荷兰

20～26

水泥碎石，40～15

西德

贫混凝土，15

另有防冻层

英国

9.5～16.9

贫混凝土，15另

有底基层

瑞典

12.5

水泥粒料

南非

17.5

水泥砂砾，30

西班牙

水泥粒料

当前的规定

2.3其它高速公路路面结构

沥青路面典型结构设计表3

道路名称

长度

(km)

路面结构

面层(cm)

基层(cm)

底基层(cm)

广佛路

15.7

4中粒式

5细粒式

25水泥碎石或

31水泥石屑

25-28水泥土

沈大路

375

4中粒式

5细粒式

6沥青碎石

25水泥碎石

京津塘

142.5

5中粒式

6细粒式

12沥青碎石

25水泥碎石

30石灰土

京石

4中粒式

8沥青碎石

15二灰碎石

40石灰土

济青路

15-18开级配中粒式

38-40二灰碎石

42石灰土

正在建设的沪宁高速公路路面结构如表4。

表4

标段

结构

层

面层

基层

LFA

底基层

LFS

LFD

注：AC-沥青面层(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；

LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；

LFS-二灰土，LFD-二灰砂。

国内七·五期间修筑的主要几条试验路的结构、实体工程及正在建设的一些高等级公路的结构表明，半刚性基层是沥青路面最主要的结构类型，同时，不同设计人员所提出的结构组合相差较大，甚至，对同一条路，不同设计单位设计的路面结构相差也很大。因此，根据设计与施工经验提出的适应不同地区的典型结构具有一定的理论意义和实践意义。

3路面结构调查

典型结构调查要求选择的路线及路段具有典型性，公路等级要求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100～500m之间。为此，浙江、江苏和安徽分别选择320国道嘉兴段，104国道萧山段，206国道淮南段，205国道马鞍山段，合蚌路，312国道镇江、无锡、苏州段，310国道新墟段、徐丰线进行全面的调查和测试。

根据选择路段的基本情况，本次典型结构调查路段选择具有以下特点：

(1)反映了不同地区，不同的道路修建水平；

(2)反映了不同地区，不同的路面结构组合类型；

(3)包括了表处，贯入式等一般二级公路采用的结构，也包括了高速公路采用的结构；(4)包括中间夹有级配碎石连结层的路面结构；

(5)反映了经济和地区水平的差异；

(6)包括了不同地区主要使用的半刚性基层材料。

3.1路段测试内容及测试方法

本次路况测试主要包括：外观、平整度、车辙、弯沉、摩擦系数及构造深度。外观测试是裂缝、松散、变形等破坏的定量描述；弯沉由标准黄河车(后轴重10t)及5.4m(或3.6m)弯沉仪测试；摩擦系数由摆式摩擦系数测定仪测试；构造深度由25ml标准砂(粒径0.15～0.3mm)摊铺得；平整度为3m直尺每100m路段连续测10尺所得统计结果；车辙是3m直尺在轮迹带上所测沉陷深度。

3.2数据采集方法

(1)合理性检验。由于实测数据存在偶然误差，因此，在进行误差分析之前，须去除观测数据中那些不合理的数据，代之以较合理的数据，进行合理性检验。

实际工作中常用3σ原则和戈氏准则，3σ原则较近似，戈氏准则较合理。

(2)代表值的确定。代表值是在最不利情况下可能取得的值：

97.7%的保证率，α取2.0；95%的保证率，α取1.645。

在后面计算中，代表值确定如下：弯沉取；平整度、车辙为；摩擦系数、构造深度为X=-1645S。

3.3路面使用品质分析

3.3.1平整度

根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。

3.3.2车辙

沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。

3.3.3抗滑能力

沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理(构造)深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力(磨光值指标)和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。

调查路段面层矿质材料为石灰岩，磨光值只有37左右，达不到高等级公路和大于42的要求。面层磨擦系数普遍较小，不满足抗滑性要求。

3.4路面结构强度分析

调查路段经过两年的弯沉及交通量实测，结果表明：不同调查路段由于承受的交通量不同，虽然路面结构相同，但强度系数不同。因此，只有根据强度系数才能判别路面结构是否达到使用寿命。同时，有些路段其路面结构组合及厚度明显不符合设计要求或施工质量较差，因此必须调整设计厚度及结构组合。

3.5沪宁高速公路无锡试验路综合调查

沪宁高速公路无锡试验路段是本次调查唯一针对高速公路特点的路面结构，通过近三年的运行和观察，对高速公路设计与施工提出了许多有益的结论。

(1)半刚性基层路段弯沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范围，级配碎石段(X、XⅠ)弯沉为0.122mm和0.135mm，但在裂缝边缘弯沉值明显大于没有裂缝处的弯沉，裂缝边缘弯沉最大达20(1/100mm)。因此，在试验路段弯沉绝对值能满足高速公路强度要求，但必须注意裂缝对半刚性路面结构强度影响。

(2)路面平整度基本没有改变，并能满足要求。

(3)1994年夏季高温持续时间长，对沥青路面高温稳定性提出了严峻的考验。1994年观测结果表明，试验路段车辙较1993年基本没有变化。

(4)路表面在行车碾压作用下，行车带渗水很小或根本不渗水。

(5)从路面构造深度和摩擦系数二方面分析，面层摩擦系数较1993年减少约(9～14)，在1993年新铺路段，摩擦系数从65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分别减少到35.4和32.0，减少约30。对同一级配来说，LH-20Ⅰ’玄武岩径一年行车碾压后的摩擦系数值比行车碾压二年后砂岩(LH-20Ⅰ’)的摩擦系数值还要小，说明玄武岩的抗摩擦能力小于砂岩。对LK-15A加铺层段，LK-15A段的摩擦系数LH-20Ⅰ’加铺层路段摩擦系数大。

(6)对比英国产摩擦系数仪，英国产摩擦仪测试结果较国产摩擦仪增大范围是：(16.6～23.65)平均约21.0，其回归关系式为

f上=1.13×f东+16.9。

式中：f上为上海测试值；f东为东南大学测试值。

(7)半刚性路面裂缝较为严重，经二年运行，裂缝间距宽约为70～90m，窄的约为15～25m。裂缝宽度在1～10mm之间。而在''''层的开裂是面层开裂的主要原因。

3.6调查路段综合结论

(1)本次调查涉及高速公路结构，一级公路、二级公路，因此，调查工作可靠，对提出典型结构具有指导意义。

(2)调查路段路面结构有许多贯入式结构。虽然这种结构整体稳定性不好，但调查结果表明，由半刚性材料引起的反射裂缝也相应减少。

(3)对高速公路路面结构，面层厚度12～16cm，基层底基层厚度50～60cm。

(4)对一级公路路面结构，面层厚度8～12cm，基层底基层总厚度40～55cm1。

(5)对二级公路路面结构，面层厚度6～10cm，基层底基层厚度35～45cm。

4土基等级划分

土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基施工质量对路面弯沉控制有重要的意义。

《柔规》规定土基必须处于中湿状态以上，Eo的建议值根据土的相对含水量及土质确定。实际上，土基的回弹模量(Eo)值随土的特性、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及加荷方式和受力状态的变化而变化。土基回弹模量Eo值规定以30径刚性承载板在不利季节测定、在现场测定。柔性路面设计规范中的Eo建议表，就是根据全国各地旧路上不利季节在路面完好处，分层得出E1，E0，并在土基测点中心钻孔取土测ρd、WWP，同时用手钻在板旁取W校正，得出80cm范围内的平均值，整理得出EP的建议值。该表采用6g锤的液限值，现改用100g锤测定液限。

如果用相对含水量确定土基的回弹模量，对重型击实标准，可将原建议值提高30%。如华东地区中湿状态土基加强弹模量最小值23MPa。则高等级公路路基的回弹模量最小值为23×1.3=30MPa这再一次证明土基回弹模量低限取30MPa是合理的。如果路基回弹模量最小值达不到要求，要求采取某种处治方法进行处治。

第二种确定土基回弹模量的方法是通过压实度和土的稠度来计算土基的回弹模量。对比土的相对含水量与稠度的关系曲线，当Wc=1.0，0.75和0.50时，相当于地下水对路基湿度影响有关的临界高度的分界相对含水量W1、W2、W3，即当Wc＜0.5时，相当于过湿状态，Wc=0.5～0.75时，相当于潮湿状态，Wc=0.75～1.00时，相当于中湿状态，Wc＞1.00时，相当于处于干燥状态。

土基强度等级划分结果表明：必须使土基处中湿成干燥状态，否则要作适当处理。如果根据CBR确定土基回弹模量，则第三种方法根据室内试验，用E0=6.4CBR确定土基回弹模量值。

综上所述，土基强度等级划分为S1、S2、S3三个等级与各参数间相互关系见

表5

土基强度等级表5

土基强度等级

回弹模量范围(MPa)

承载比范围(CBR)

30～45

4.5～7.0

45～65

7.0～10.0

＞65

＞10.0

5交通量等级的划分

影响一条公路的交通量的因素既多又复杂，每个因素的不确定性又较大。因此，不可能较准确地知道公路开放时的平均日交通量，也不可能较可靠地确定交通组成和各自的平均年增长率。其结果是实际交通量与路面结构设计时预估的交通量有很大差异。

5.1高等级公路交通量取值范围

高等级公路泛指二级汽车专用道以上的公路，二级汽车专用道第一年日平均当量次最小值一般为500，如以8%的增长率增长，15年累计作用次，对于小于该作用次数的公路将不作高等级公路处理。对高速公路而言，通行能力(混合交通)应大于25000辆/日，标准轴次一般为6000～8000辆/日，因而，若以5%的增长率增长，5年最大累计作用次数一般为15～1806次左右。

5.2划分办法及具体结果

交通等级划分将以累计标准轴载作用次数对容许弯沉的均等影响为依据进行划分。交通量等级划分结果见表6。

交通等级划分结果表6

等级

标准

累计标准轴次(次)

第一年日平均当

量轴次(次)

＜500

500～800

800～1200

＞1200

注：第一年日平均当量轴次由标准累计作用次数计算得，设计年限取为15年，增长率取为8%，

且以单车道计。

6典型结构图式

6.1典型结构推荐的基本原则

结合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成果，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)材料选择应结合华东片区实际，基层采用二灰碎石和水泥稳定粒料，底基层则采用石灰土和二灰土(二灰)

(5)为减少面层开裂，推荐结构提出采用级配碎石过渡层。

6.2半刚性基层沥青路面典型结构

根据参数分析，推荐的基本原则及国内外路面结构设计原则，对半刚性基层沥青路面共推荐60种典型结构，供有关单位设计时直接选用，表7是其中之一。

重交通道路沥青路面典型结构图表7

交通量

土基强度

等级

8～10AC

20LFGA

30LFS

10～12AC

20LFGA

35LFS

12～14AC

20LFGA

37LFS

14～16AC

20LFGA

40LFS

8～10AC

18LFGA

30LFS

10～12AC

20LFGA

30LFS

12～14AC

20LFGA

32LFS

14～16AC

20LFGA

35LFS

8～10AC

20LFGA

20LFS

10～12AC

18LFGA

30LFS

12～14AC

18LFGA

32LFS

14～16AC

20LFGA

32LFS

注：AC——沥青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。

6.3构推荐和验算的几点说明

(1)沥青面层厚度在8～15cm之间，这主要根据调查结果及我国道路建设的现状和水平。

(2)基层和底基层的厚度充分反映了结构的受力特性和结构层的经济合理性要求。

(3)推荐的底基层厚度在三种验算方法计算厚度之间，并反映了当前我国路面结构的现状和水平。

(4)基层采用二灰碎石或水泥稳定粒料。由材料的变形特性的分析(见第8节)可知，水泥稳定粒料干缩、温缩系数均大于二灰碎石，从减少开裂的角度以而言，建议优先选用二灰碎石。

(5)从施工最小工序数，公路投资最小的角度，尽可能通过改变底基层厚度

来满足结构强度要求。

7结论

本课题通过对3省9线22段及沪宁高速公路无锡试验段(11000m)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典型图及其它注意事项。

主要结论如下：

(1)详细、全面地分析了国内外高等级公路沥青路面采用半刚性材料作基层或底基层的经验，进一步说明在现阶段半刚性基层沥青路面仍是高等级公路路面的主要结构类型。

(2)调查路段结构及功能状况表明：沥青贯入式结构不宜作为高等级公路沥青路面的某一结构层，但沥青贯入式结构对减少反射裂缝有益；石灰岩不能用作高等级公路沥青路面上面层，否则不能保证抗滑要求；必须采用中粒式沥青混凝土作为沥青路面上面层，且其孔隙率应在3～6%的范围之内；裂缝问题是半刚性基层沥青路面十分重要的问题，它直接影响路面结构强度、使用性能及渗水状况；级配碎石有利于延缓反射裂缝的产生；南方地区，半刚性基层的收缩与温缩而形成的反射裂缝是沥青路面裂缝产生的主要原因。

(3)结合调查结果、室内试验及理论分析提出了土基模量分级及土基模量的三种确定方法，即野外承载板、CBR及现沥青路面设计规范取值放大30%。

(4)室内通过CBR试验及弹性模量试验，提出了CBR与E0的关系，即E0=6.4CBR

(5)根据调查结果及强度验算，提出了沥青路面典型结构图，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。

篇8

由于微小平面度的高精度测量对测头需要小型化和轻量化，因此采用measurement公司MHR050型LVDT传感器，轻质铁芯有助于减小应力以及保证铁芯激励组件结构的完整性。线圈和铁芯之间的紧密电气耦合可得到高度灵敏的测量效果。整体质量6g，线性量程±1.27mm，激励电压3Vrms，工作频率范围2kHz~20kHz。LVDT传感器输入的是磁芯的机械位移，输出是与磁芯位置成正比的交流电压信号，结合信号调理芯片AD698使用能够以较高精度和重复性误差将传感器的机械位移转换为单极性或双极性直流电压。

电信号经低噪声AD8476差分运算放大器送至A/D转换器。预达到平面度误差0.1um~0.01um的精度，所需A/D转换器的位数n。由于线性量程为±1.27mm，即在3mm的范围内实现最小0.01um的分辨率，经计算需21位的ADC芯片，考虑到噪声和滤波的影响，因而采用24位AD7190模数转换芯片。该芯片是一款适合高精密测量应用的低噪声完整模拟前端，可以配置为两路差分输入或四路伪差分输入，最高输出速率为4.8kHz,最高无噪声分辨率为22.5位，失调漂移为5nV/C。本系统中对于单片机的要求并不高，选用STC12C5A60S2单片机作为控制器。该芯片采用贴片封装、体积小，有利于系统集成。

二、电源电路设计

虽然开关电源具有体积小、效率高等特点，但是存在一定的纹波并且开关噪声较大，因此系统采用线性电源，线性电源先将交流电经过变压器再经过整流、滤波、电压反馈调整得到高精度稳定的输出电压。实验室现有±12V线性电源，由于电路中的芯片还需要±9V和+5V供电电压。因此采用线性稳压器件调整得到所需电压值，TPS7A4901是一款输入为3V至36V超低噪声，输出可调的低压降线性稳压器，结合TPS7A3001调节接入电阻使得输出为±9V，LM7805为输入5V至18V固定输出5V稳压器。在芯片两端添加小电容，减少噪声干扰，达到滤波。为了减小模拟电源与数字电源间的相互干扰，采用电感将它们隔离开，并通过0Ω电阻将模拟地与数字地相连。

三、实验测试

将扭簧表和测头固定，工作台一端同时挤压扭簧表和测针，即可在相同条件下用扭簧表的实测位移和测头读值表示当前位移变化。测试原理如图2所示。测试数据如下表1所示。最小二乘法拟合出直线方程：y=kx+b，经计算k=0.023854，b=1538.757即分辨率为0.02464μm。

四、结论

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