浅谈重载沥青路面的设计

第３２卷第１８期　・３３０・　２　０　０　６年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡ　ＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＵＩ＂ＬＪＩ　Ｅ　Ｖ０１．３２　Ｎｏ．１８　Ｓｅｐ．２００６　文章编号：１００９—６８２５（２００６）　一０３３０—０２　浅谈重载沥青路面的设计　张跃进　摘要：阐述了重载交通作用对沥青路面疲劳以及车辙性能的影响，并探讨了剪应力在面层的分布，针对剪应力是造成路　面疲劳和车辙的主要因素，从路面的材料设计及结构设计方面提出了相应的措施，对重载路面的设计有一定的指导作用。　关键词－路面结构，重载，车辙，剪应力　中图分类号：Ｕ４１６．２１７　文献标识码－Ａ　引言　对重载交通作用的沥青路面，虽然在工程实践中已经采用了　许多新的技术，如ｓｕｐｅｒｐａｖｅ的混合料设计技／｛　、ＳＭＡ路面、聚合　物改性沥青等。这些技术的应用，在一定程度上改善了路面质　量，但随着交通量的增加和车辆轴重的增大，路面早期损坏现象　仍非常明显，极大地降低了路面的服务功能和使用寿命，增加了　公路的维护成本。通过对早期损坏现象的综合研究，发现重载对　以及外界环境因素的影响下，产生局部应力集中，出现微裂隙，减　少了承受应力的面积，导致有效应力增大，裂隙扩展，应力的反复　作用最后导致路面破坏。通过对我国重载沥青面层疲劳裂缝调　查分析发现，沥青面层纵向裂缝并不是由面层底部开始的，而是　从面层表面向下发展。由此说明，重载作用下沥青面层疲劳破坏　并不一定是由层底弯拉应力引起，而是由于表面荷载应力造成　的，特别是剪应力。　沥青路面所造成的损坏主要集中于疲劳开裂和车辙损坏，其原因　１．３重载作用对车辙特性的影响　随着公路运输量日益增长和运输向重型化发展，尤其是高等　主要是沥青面层的抗剪能力不足所致。文中主要就这两方面系　车辙成为重载交通　统地总结了重载对沥青路面的影响，并探讨了在沥青路面设计中　级公路沥青路面永久变形已成为突出的问题，作用下沥青路面主要的破坏形式之一。车辙的形成机理主要分　所应采取的措施。　１　重载作用对沥青路面的影响　１．１重载交通参数分析　为两种：压密变形和剪切变形。前者通常出现在交通初始阶段，　由于路面各结构层密实度的进一步增加所形成；后者主要是由于　沥青混合料上层过大的剪应力而产生塑性变形所引起的，后者是　我国现行公路沥青路面设计规范中给出的轴载换算公式如　引起车辙损坏的主要原因。在国外，已有设计规范将车辙深度作　下式所示，在弯沉等效时，式中ｒ／＝４．３５，验算半刚性基层层底拉　为设计指标之一。但我国现行的公路沥青路面设计规范尚未建　应力时ｒ／＝８．０。但这仅适用于单轴轴载不大于１３０　ｋＮ，双轴轴　立预估车辙深度的计算模型，仅通过ＪＴＪ　０３２—９４公路沥青路面施　载不大于２２０　ｋＮ的交通条件。在重载情况下，随轴重的增加，沥青　工技术规范对高速公路和一级公路沥青混合料的动稳定度做出　路面表现出明显的非线性，ｒ／的取值将远大于规范规定的数值。　了具体要求，从材料性能角度来控制车辙深度。这是远远不够　的，尚需要进行深入研究。　Ｎ＝∑ＣＩｆ２　７１１（Ｐ）。　其中，Ｐ为轴重；Ｎ为轴载作用次数　为系数。　重载作用下，沥青路面设计验算车辙深度对防止路面使用初　文献［１］通过分析不同路面结构下轴载换算系数与轴载的关　期造成车辙损坏是十分必要的。当前，车辙深度的预估模型很　在国际上最为有名的当推ｓｈｅｌｌ方法，工程实践中可根据实际　系发现轴载换算系数主要与轴载有关，因而忽略不同路面结构对　多，　轴载换算系数所造成的误差，利用回归分析得到了基于弯沉、弯　情况选用。拉以及车辙等效的轴载换算公式中”的取值范围。考虑超载，弯　２重载作用下沥青路面设计探讨　沉等效时ｒ／＝５．０～５．８，线性分析结果　＝５．０，非线性分析结果　重载作用下沥青路面设计首先是合理的材料设计，选择适用　：５．５；弯拉等效时，一般半刚性基层路面”≈８．０，考虑超载时　的结合料、集料以及混合料类型，进行最佳配合比设计，使沥青混　≈９．０；车辙等效时，ｒ／：４．０～４．５。此结果与国内外其他对轴　合料具有较高的强度和密实度；其次是合理的结构设计，使各结　载换算关系的研究成果基本一致。由上可知　的取值远大于规　构层的层位与厚度达到理想的程度。但当前，普遍存在将路面结　范规定的数值，这将使得在较短的时间内便达到路面设计的累积　构设计和材料设计割裂开来的现象，缺乏结构、材料一体化的设　标准轴次，对路面的使用寿命造成极大的影响。　计思想。　文献［３］对典型沥青路面结构，计算了在超载情况下，达到路　２．１材料设计　面设计累积标准轴次的使用寿命，得到如下结论：超载１００％时，　根据前面的分析，沥青路面在重载作用下，在车辆轮载附近　高速公路的路面结构只能使用１．４０年，一级公路的路面结构只　产生较大的剪应力，这是造成沥青面层疲劳开裂和车辙损坏的主　能使用１．４７年，二级公路的路面结构只能使用１．２０年，三级公　要原因。而沥青混合料在设计和性能分析时，并未考虑混合料的　路的路面结构只能使用０．７０年。因此，必须采取相应的措施，延　抗剪强度。因此，有必要对沥青混合料的设计方法进行分析，并　长重载作用条件下沥青路面的使用寿命。　提出相应的解决方法。　１．２重载作用对路面疲劳特性的影响　现行的沥青混合料设计方法是马歇尔法，是一种基于经验的　疲劳开裂是重载作用下，沥青路面最常见的破坏形式之一，　设计方法，根据稳定度、流值、密度及空隙率等指标提出适当的配　疲劳的产生是由于材料内部存在局部缺陷或不均质，在车辆荷载　合比。它不能恰当地评估沥青混合料的抗剪强度，不能反映路面　收稿日期：２００６—０３—１４　作者简介：张跃进（１９６７），男，助工，大同公路分局，山西大同０３７００６　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３２卷第１８期　２　０　０　６年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０１．３２　ＮＯ．１８　Ｓｅｐ．２００６　・３３ｌ・　文章编号：１００９—６８２５【２００６）１８—０３３１—０３　支架现浇预应力混凝土连续箱梁的施工控制　李振中　摘要：结合南京绕城公路扩建工程，从基底处理、支架预压、混凝土施工、预应力张拉、压浆与混凝土封锚等方面介绍了　支架现浇预应力连续箱梁的施工控制要点，以供类似工程参考。　关键词：支架，预应力，模板，压浆　中图分类号：ｕ４４８．２１５　文献标识码：Ａ　在既有道路外侧部分采用压路机对土基进行压实，压实后采用　预应力混凝土连续箱梁以其美观的造型和施工方便等特点，　理，在互通立交、跨路桥梁和城市市政桥梁中被广泛应用。在南京绕　１０　ｍｌ碎石＋１０　ｍｌ低标号混凝土硬化处理。在基底处理时，要做　城公路扩建工程１３４标承担的施工任务中就有花园村分离式立　到使地基承载力均匀，避免因地基承载力不均匀，引起不均匀沉　交、郑家营分离式立交、万家楼主线桥三座桥梁为支架现浇预应　降，产生应力集中现象。为避免这一现象的发生，可在排架和基础　力混凝土连续箱梁。下面就这三座桥梁的施工情况从基底处理　之间放置［１０槽钢，使支架坐落在槽钢上，使荷载通过支架经槽钢　开始到箱梁施工结束的施工控制要点做一简单的介绍。　均匀地分配到地基上，从而消除了因地基不均匀沉降引起的应力　集中。提高支架的稳定性，确保箱梁浇筑的质量和线形的美观。　１基底处理　式。南京绕城公路Ｂ４标的几座现浇连续箱梁均是跨既有道路施　基底处理根据现场情况可采取灰土处理、地表硬化处理等方　２支架　支架是现浇混凝土连续箱梁的承重结构。支架的形式有普　碗扣式支架、门式支架等多种形式。目前在现浇连　工，在基底处理施工时充分考虑经济的原则，利用原路面不进行处　通钢管支架、材料的实际受力状态，所以不适应重载交通路面的要求。沥青混　全厚式路面结构设计的核心是按功能合理设置路面结构层，　合料的设计方法，不仅可以按材料的抗剪强度设计，受力模式可　要求路面结构的面层具有抗车辙、不透水和抗磨耗的能力，中间　以模拟路面的实际受力状态，而且量测的指标物理意义明确，能　层要具有良好的耐久性，基层要具有抗疲劳和耐久的能力。永久　够反映实际的路用性能。从这个角度来看，建议采用三轴试验方　性路面在国外已经取得了成功，但国内尚未修筑此类路面，作为　法按抗剪强度进行沥青混合料设计。　重载交通条件下的路面结构类型，尚需要进行进一步的研究。　然而，由于沥青混合料是一种可变的相互矛盾的体系，如当　３结语　高温稳定性满足要求时，可能出现低温稳定性问题；当采取一定　随着高等级公路的大量修建、重载交通的日益严重，重载作　措施满足低温稳定性时，却有可能对抗疲劳不利，而目前又难以　用对沥青路面的影响日益引起人们的重视。文中对重载交通条　件下，沥青路面的破损机理进行了必要的总结和分析，并对路面　此，在沥青混合料组成设计中，应对原材料性质及沥青混合料性　材料设计、结构设计提出了一些建议。　能有充分的了解，结合当地的具体情况，抓住主要矛盾，求得相对　１）重载对沥青路面的使用具有很大的影响，是沥青路面产生　的比较合理的“配方”。重载作用下，沥青混合料的设计考虑抗剪　要求是十分重要的。　早期破坏的主要原因，主要表现为疲劳开裂和抗剪能力不足所导　建立一个统一的全面的指标体系，解决各种矛盾交叉的问题，因　致的车辙、推移等病害。２）由于沥青路面的非线性，轴载换算公　式中指数　随轴载的增加而增大。　２．２结构设计探讨　我国的高等级公路大部分为半刚性基层沥青路面结构，而这　参考文献：．　种结构在重载车辆的作用下，早期损坏现象十分严重。全厚式路　［１］王选仓．重载路面轴载换算方法研究［Ｄ］．第三届国际道路和　面的设计理念代表了国外高等级公路路面结构选择和设计的新　机场路面技术大会论文集［Ｃ］．１９９８．　趋势，具有一定的合理性。而且它的总厚度比常规基层的沥青路　［２］王选仓．重载沥青路面研究［Ｊ］．西安公路交通大学学报，１９９８　面结构更薄，同时可以减少疲劳裂缝的可能性，并使路面可能发　（４）：７０—７２．　生的破坏限制在路面结构的上部。这样，当路表面的破坏达到某　［３］刘朝晖．汽车超载对沥青路面结构的影响分析［Ｊ］．长沙交通　临界水平时，只需更换表面层，不需要改变路面标高。这是一　学院学报。１９９９（２）：６９—７０．　一种最经济的路面维修方式。　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ　ＺＨＡＮＧＹｕｅ－ｊｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｆａｔｉｇｕｅ　ａｎｄ　ｒｕｔ　ｒ￣ｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｐａｖｅｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ．Ａｇａｉｎｓｔ　ｔｈｅ　ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｓｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｔｏ　ｍａｋｉｎｇ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｆａｔｉｕｅ　ａｎｄ　ｒｇｕｔ，ｉｔ　ｂｒｉｎｇｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　１２ｏｒｒｅ—　ｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓ１．１ｒｅｓｆｒｏｍｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄ　ｓｔｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｒｇｎ　ｏｆｐａｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｈａｓ　ｓｏｍｅｇｕｉｄｉｎｇｔＯｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｅａｖｙ－ｄｕｔｙｐａｖｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐａｖｅ　ｓｔｒｕｃｔｒｅ，ｈｅｕａｖｙ－ｄｕｔｙ，ｒｕｔ，ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｓｓ　收稿日期：２ｏ０６—０３．１８　作者简介：李振中（１９７２一）。男。工程师，河南路桥建设集团有限公司二分公司，河南商丘４７６０００