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新时期等级公路路面结构

作者 :冯大山更新时间:2019-09-03

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摘要:经过近些年来大量的研究调查,现阶段出我们国家已经分析出新时期等级公路路面结构的早期问题和相关特点。通过了解情况,我们发现路面和地基的  承载能力是造成路面损坏的最主要原因。为了解决这些问题,需要在一定程度上降低基层原有的强度和刚度,平衡两者的受力程度。  关键词:等级公路;路面结构;早期病害;分析(青海省格尔木公路段 青海 格尔木 816099)  

引言  

      随着我国经济不断攀升,公路交通也变得更加普遍。而现阶段我  国绝大部分等级公路路面存在着一些质量问题,损害较高,寿命较短,  面对超载和地下水过高等问题有些束手无策。因此,我们需要在路面  结构的改进上进行分析。  

1.等级公路路面及结构方案设定  

1.1 等级公路路面结构常见病害类型  

      通过调查可以发现,路面结构的承载力不足是造成现阶段新时期  公路路面发生病害的最根本原因。而路面结构的病害类型主要分为两  种,第一种是路面结构过早出现裂开的现象,另一种则是地面水过高  所造成了路面损害。这样可以确保路面的整体结构相对而言变得更加  具有协调性,从而减少损坏情况的发生,可以说一定程度上延长了路  面结构的原始寿命。  

1.2 等级公路路面结构常见问题原因  

      主要是因为现阶段多数路面整体结构相对太薄,层与层之间的刚  度差太大,而且地下水位也没有得到合理的控制,相对而言有些过高。  由此可以看出,现阶段的路面结构在设计方面缺乏合理性,没有综合  考虑到结构层之间的力度问题,忽略了排水设计。因此,在改进路面  结构方面,需要在一定程度上缩减层与层之间的刚度差,再通过水稳  碎石以及沥青碎石等具有透水结构的碎石在各个不同基层之间进行  填充,从而可以有效地提高路基原本的刚度与强度。  

2.等级公路路面结构力学相应的相应分析  

2.1 路面结构常用计算模型  

      利用三位线弹性模型对于路面结构的受力进行相关计算,可以有  效地保证其结果的计算精度[1]。数值方面,路面的纵向取长约为 12m,  而横向的取长约为 8m,为了方便计算,模型只采用了一半(6m×8 m)。  然后运用双圆垂直荷载,圆的直径长度为 21.3cm,轮压则是  0.707MPa。同样为了方便计算,荷载也只取半圆。  路面结构的计算参数主要包括沥青混凝土、密级配水混凝土、水  泥石灰土碎石和填土,它们的弹性模量分别为 1400MPa、1500MPa、  1050MPa 和 40MPa。泊松比的数值方面除了填土是 0.4 之外,其余全  部都是 0.25。  

2.2 路面结构计算系数分析  

(1)不同类型路面结构的力学响应  

      通过实验后可以看出,新结构工程总共包括 4 种结构类型,它们  与早期的路面结构进行对比,轮隙弯沉和最大弯沉都在一定程度上有  所变大。两种结构的最大拉应力相差不是特别大,但是新结构的下基  层的拉应力相比原有结构有所减少,最低甚至会低于 0.11MPa。由此  可以看出,新结构的整体承载能力依旧非常强大,并不比原有结构差。  但是在基层底部,在一定程度上有效地减少了最大拉应力,增强了路  面的整体结构,使其生命力变得更强。  

(2)路床区域处理后的路面结构力学响应面层  

      通过实验可以看出,原方案的最大弯沉和轮隙弯沉数值分别为  9.96 和 18.03,新方案的最大弯沉数值都在 12~13 之间,有所提高,  轮隙弯沉数值都在 14~15 之间,有所下降。面层底部的最大拉应力区  别不是很大,而上基层底部最大拉应力则可以算是各有不同。  在使用了新方案之后,路基的模量会超过 100MPa 以上,轮隙弯  沉整体降低幅度约为 20%,最大拉应力的减小幅度十分明显,而底部  拉应力的降幅更大,从 12%到 25%不等。由此可以看出,新结构方案  的整体表现比起原有结构明显会更好。  

(3)路面超载状态下的结构力学响应  

      路基在经过处理之后,在超载状态下,弯沉和拉应力都有着巨大  的增加,随着超载量值的增加,各项力学指标也随之一起增加,相比  原结构,新结构的增加幅度甚至超过了 80%。由此表明,超载程度对  于路面的结构受力程度有着非常大的影响。但是,在运用了新结构对  于路基在一定程度上做出处理之后,即便当前处于超载的情况,力学  的各项指标也有着明显的降低。由此我们可以发现,新型结构在各个  方面相比于原结构都有着质的飞跃,而 4 种新型方案在不同情况下也  展现出了不同的优势。因此,根据不同路面的实际情况进行综合考量,  采用最为合适的方案进行施工才是上上之策。  

3.路面结构综合分析过程及结果  

3.1 如何延长路面的抗疲劳寿命  

      为了计算路面的疲劳寿命,我们运用数学公式进行计算,最后我  们发现新结构的疲劳寿命相比原有结构有着质的提升。原有结构由于  层面内部缝隙过大,填充不足,无法相互协调,会使得路面经常出现  裂开的情况。而新型结构可以有效地解决这方面问题,使基层与表层  的能够共同受力,相互协调,减少了整体的疲劳程度,使得路面的整  体寿命相比以前有着明显的增长。  应用了新结构之后,路面在超载的情况下有了非常明显的缓解,  降低了疲劳寿命快速衰减[2]。而原结构在超载的情况下,必然会出现  不同程度损毁的情况,这样长年累月下来,路面的承受力度自然在一  定程度上有所降低,安全系数也会大大降低。  

3.2 如何增强路面抗病害性能  

      新型结构通过利用碎石在层间进行填充,加固了整体路面的质  量。而新型结构多数是利用骨架密实性水泥,该材料的稳定性远远强  于原来的碎石材料,整体的增加幅度甚至超过了 50%。这种材料使得  路面结构相比以前更加合理,而且还可以在一定程度减少水泥的使  用,起到了节约用料的效果。  骨架密实材料的相互牵制力比起原有材料更强,又由于自身独有  的特性,对于地下水的吸附作用也非常小,所以在抗干缩方面,也比  原有的水稳碎石要强上许多。此外,由于减少了水泥的使用量,在一  定程度上减少了冻融病害的发生概率。由此可见,从各个方面来看,  新型结构技术都比原结构技术强上许多。  

3.3 骨架密实型水泥稳定碎石基层  

      新型结构方案之中,有两种方案在抵抗超载和基层材料使用方面  有着良好的表现,参考现阶段日常情况,这两种方案的应用价值相对  更高。再配合少量的水泥使用,可以有效地减少基层出现干缩的情况。  此外,新结构的排水性能提升了不少,可以说很大程度上减少了基层  部分的反射程度,从而避免了一些水害问题的发生。另外,这种透水  较好的方式,对于缓解结构水破坏起到一定的帮助作用。  

3.4 采用石灰土处理路床可以有效降低拉应力  

      采用石灰土处理路床,可以在一定程度上降低了基层整体的强度  与刚度,路面整体结构更为合理,不会出现基层过厚而表层过薄的现  象。而且石灰土可以有效地降低路面的拉应力,最低可以降低 12%,  最高甚至可以降低 25%。而基层底部的最大拉应力的降低最为明显,  数值甚至可以超过 25%。在由于等级公路路面结构相对偏薄的情况  下,石灰石可以算是能够有效地提升整体路面的支持强度。  

4.结论  

      综上所述,近些年来,随着我们国家经济不断飞升,公路交通也  在不断增加,等级公路的改进也成为了我们国家重点关注的工程之  一。现阶段我们国家绝大多数等级公路普遍存在一些质量问题,车辆  超载以及地下水过高都会对路面结构的寿命造成极大的影响。因此,  改善现有路面结构是我们一直所在研究的主要课题。通过采取新型结  构方案,在层面之间进行填充,有效缓解表层的压力,促使层面可以  起到相互协调的作用,减少整体受压的情况。这种方案不但有效延长  了路面结构的整体寿命,也减少了交通事故危险的发生,保证了驾驶  员的生命安全。  

参考文献:  

[1]王大权.浅谈过水路面在新时期公路设计中的应用[J].江西建  材, 2016(17):201-201.  

[2]朱承平.刍议市政道路沥青路面施工质量控制研究[J].建筑工  程技术与设计, 2017(4).

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