基于應(yīng)力吸收層舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層材料

為了防止舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層反射裂縫的產(chǎn)生,通過有限元分析軟件建立了瀝青加鋪層實(shí)體模型,研究了瀝青加鋪層厚度、瀝青加鋪層彈性模量等參數(shù)對(duì)瀝青加鋪層應(yīng)力狀態(tài)及裂縫兩側(cè)彎沉差值的影響,為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).以西安國際港務(wù)區(qū)港務(wù)大道為工程依托,在上述研究成果的基礎(chǔ)上對(duì)港務(wù)大道加鋪層進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)后期運(yùn)營效果進(jìn)行跟蹤,跟蹤數(shù)據(jù)表明,研究成果能夠有效抑制瀝青加鋪層反射裂縫的產(chǎn)生,并為將來舊水泥混凝土路面的改建和維修等施工方案提供參考.

為了防止舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層反射裂縫的產(chǎn)生,通過有限元分析軟件建立了瀝青加鋪層實(shí)體模型,研究了瀝青加鋪層厚度、瀝青加鋪層彈性模量等參數(shù)對(duì)瀝青加鋪層應(yīng)力狀態(tài)及裂縫兩側(cè)彎沉差值的影響,為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù).以西安國際港務(wù)區(qū)港務(wù)大道為工程依托,在上述研究成果的基礎(chǔ)上對(duì)港務(wù)大道加鋪層進(jìn)行設(shè)計(jì),并對(duì)后期運(yùn)營效果進(jìn)行跟蹤,跟蹤數(shù)據(jù)表明,研究成果能夠有效抑制瀝青加鋪層反射裂縫的產(chǎn)生,并為將來舊水泥混凝上路面的改建和維修等施工方案提供參考.

本文介紹了國內(nèi)外舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的主要設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合204國道鹽城南段的工程實(shí)踐，進(jìn)行多方案比較，提出了設(shè)計(jì)方案；同時(shí),反射裂縫是舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層所要克服的一個(gè)嚴(yán)重問題，本文提出了減少或延緩反射裂縫的措施。

我國是世界上擁有水泥混凝土路面里程最多的國家，隨著交通量和汽車載重的劇增．越來越多早期修建的水泥混凝土路面出現(xiàn)了路面損壞，使用性能下降的情況嚴(yán)重影響了路面的正常使用和行車安全．大量的舊水泥混凝土路面面臨著修復(fù)工作。圖1為某省道舊水泥混凝土路面破損情況。

道路交通對(duì)于城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的影響,所以做好道路交通的建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)于道路交通的舒適度和安全度的需求有了明顯的提升,瀝青混凝土路面相較于水泥混凝土路面,有著良好的行車舒適性、增加輪胎抓地力、減小輪胎磨損、降低噪音、施工簡單、工期短、開放交通快、后期維護(hù)簡便、瀝青材料可以反復(fù)利用等不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。鑒于此,福建省在多地大力推行對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行\(zhòng)"白改黑\"改造,提升路面整體性能。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹了舊水泥混凝土瀝青加鋪設(shè)計(jì),為今后的工程設(shè)計(jì)提供參考。

通過對(duì)國內(nèi)多條舊水泥混凝土路面的研究與分析,論述了舊水泥混凝土路面的相關(guān)評(píng)價(jià)與路面處理措施,并探討了舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的設(shè)計(jì)方法,以提升我國道路路面的質(zhì)量。

為了研究舊水泥路面瀝青加鋪層層間力學(xué)特性,借助abaqus分析了瀝青加鋪層厚度、模量及裂縫對(duì)層間應(yīng)力的影響.結(jié)果表明:在靜荷載作用下,瀝青加鋪層層底豎直方向上的剪應(yīng)力最大值都出現(xiàn)在荷載正下方;增大瀝青加鋪層的厚度能明顯減小層底應(yīng)力;瀝青加鋪層的彈性模量對(duì)層底應(yīng)力的影響很小;瀝青面層底部的最大主應(yīng)力受裂縫的影響變化在1％～2％,而瀝青面層底部豎直方向上的最大剪應(yīng)力值受裂縫影響變化在53％～58％.

利用瀝青加鋪層對(duì)舊水泥混凝土路面的進(jìn)行了改造,實(shí)踐結(jié)果表明:該項(xiàng)技術(shù)能有效提高路面的耐久性和對(duì)裂縫發(fā)生、疲勞裂縫/反射裂縫抵抗能力,減輕溫度敏感性,提高路面抗車轍能力。

收稿日期:2001-05-10 文章編號(hào):1002-1205(2002)01-0004-04　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a　中圖分類號(hào):u418.8 舊水泥混凝土路面上瀝青加鋪層設(shè)計(jì) 何山清　徐邦凱 (中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院,武漢市,430052) 【摘　要】　研究了舊水泥混凝土路面使用狀況調(diào)查的內(nèi)容、方法;結(jié)合公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范, 對(duì)舊路面的使用性能提出了更全面、更實(shí)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn);介紹了實(shí)用的加鋪層厚度計(jì) 算方法,并總結(jié)了防止反射裂縫的措施。 【關(guān)鍵詞】　水泥混凝土路面　評(píng)價(jià)指標(biāo)　計(jì)算方法　瀝青加鋪層　反射裂縫 　　舊水泥混凝土路面上進(jìn)行加鋪主要有兩 種類型:水泥混凝土加鋪層和瀝青加鋪層。由 于高等級(jí)公路上交通量大,修復(fù)過程中不允許 全幅中斷交通,而瀝青加鋪層具有修復(fù)周期 短、行車舒適等優(yōu)點(diǎn),在舊水泥混凝土路

文章研究了舊水泥混凝土路面使用狀況調(diào)查的內(nèi)容、方法;結(jié)合公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范,對(duì)舊路面的使用性能提出了更全面、更實(shí)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)定標(biāo)準(zhǔn);介紹了實(shí)用的加鋪層厚度計(jì)算方法,并總結(jié)了防止反射裂縫的措施,可供設(shè)計(jì)參考。

根據(jù)瀝青加鋪層與舊路面之間的goodman假設(shè)以及地基與混凝土板之間的相互作用關(guān)系,建立了瀝青加鋪層溫度應(yīng)力分析的應(yīng)力平衡微分方程,使用matlab符號(hào)運(yùn)算功能求得了解析表達(dá)式,對(duì)影響瀝青加鋪層溫度應(yīng)力的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值分析,所得結(jié)論對(duì)瀝青加鋪層的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

按照設(shè)計(jì)材料的概念和現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了水泥混凝土路面瀝青加鋪層材料fac.整個(gè)材料設(shè)計(jì)過程包括:力學(xué)環(huán)境和使用條件的評(píng)價(jià)、材料設(shè)計(jì)原則的確定、材料設(shè)計(jì)的實(shí)施、材料性能的評(píng)價(jià).在分析和驗(yàn)證過程中引入了離散單元方法并開發(fā)出了瀝青混合料虛擬試驗(yàn)過程.通過多個(gè)實(shí)體工程的實(shí)際使用和三年使用效果觀測(cè),發(fā)現(xiàn)材料的各項(xiàng)指標(biāo)和工程性能是令人滿意的,從而證明了這一材料設(shè)計(jì)方法和過程的可行性.

反射裂縫是舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層早期破壞的主要形式,瀝青加鋪層作為道路結(jié)構(gòu)的面層,除了承受各種車輛荷載的反復(fù)作用外,還受外界溫度的影響,水泥混凝土板隨溫度的變化產(chǎn)生的翹曲變形是引起反射裂縫的原因之一。通過建立水泥混凝土路面瀝青加鋪層三維有限元模型,計(jì)算車輪荷載位于最不利位置,降溫幅度、瀝青加鋪層厚度、瀝青加鋪層模量及不同土工合成材料夾層模量對(duì)瀝青加鋪層溫度應(yīng)力的影響,同時(shí)采用有限元方法對(duì)不同土工合成材料在舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層中防反射裂縫效果進(jìn)行分析比較,為防止或減緩加鋪層的反射裂縫提供參考。

本文用有限元方法(fem)對(duì)半剛性基層瀝青路面進(jìn)行力學(xué)分析。根據(jù)分析的需要,筆者把路面結(jié)構(gòu)簡化成平面應(yīng)變模型,用等參八結(jié)點(diǎn)四邊形單元作為分析的基本有限元單元。

20世紀(jì)80年代，水泥混凝土路面以其強(qiáng)度高、剛度大、耐久性好等特點(diǎn)，成為我國普遍使用的路面形式。經(jīng)過三十多年的使用．大部分水泥混凝土路面已出現(xiàn)不同程度的結(jié)構(gòu)性破壞和功能性缺陷．再加上水泥混凝土路面對(duì)于超載比較敏感，一旦出現(xiàn)損壞極難修復(fù)．因此，如何經(jīng)濟(jì)有效的改善破損水泥混凝土路面路況已經(jīng)成為了目前急需解決的問題。在水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土層是近幾年經(jīng)實(shí)踐證實(shí)的能夠有效迅速的改善舊水泥混凝土路面的舊路補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。

在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層所面臨的關(guān)鍵是如何有效的抑止或延緩反射裂縫的產(chǎn)生。saf應(yīng)力吸收層系統(tǒng)具有良好的抗反射裂縫能力,混合料密實(shí)、透水性小,可以減少路面水損壞的產(chǎn)生,用該結(jié)構(gòu)可以有效解決舊路加鋪時(shí)反射裂縫的產(chǎn)生。從saf應(yīng)力吸收層混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)控制、材料性能評(píng)價(jià)和施工質(zhì)量控制等方面進(jìn)行分析,得出了saf應(yīng)力吸收層混合料在舊路加鋪中的施工工藝。

依托重慶成渝高速公路舊水泥混凝土路面瀝青加鋪工程,進(jìn)行了應(yīng)力吸收層加鋪結(jié)構(gòu)與其他防裂措施相對(duì)比的抗荷載型、溫度型反射裂縫的試驗(yàn),通過對(duì)各種瀝青加鋪結(jié)構(gòu)抗反射裂縫能力的評(píng)價(jià),為加鋪工程優(yōu)選結(jié)構(gòu)提供實(shí)踐依據(jù)。

結(jié)合某高校主干道舊路面改造工程實(shí)例和國內(nèi)外對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪改造的各種試驗(yàn)研究成果,介紹舊水泥混凝土路面修復(fù)設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行比選,提出土工布加瀝青混凝土面層的防裂方案更加有效。

隨著交通行業(yè)的不斷快速發(fā)展,對(duì)路面的設(shè)計(jì)質(zhì)量提出了更高的要求.在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青,不僅可以有效修復(fù)路面,且有效的縮短施工工期,從而減少路面施工對(duì)交通的影響.但是,瀝青在加鋪層的過程中往往會(huì)出現(xiàn)裂縫問題,其會(huì)影響路面的整體質(zhì)量,降低路面的使用壽命.因此,應(yīng)加強(qiáng)研究與分析舊水泥混凝土路面加鋪層設(shè)計(jì),有效提高整個(gè)路面加鋪層的設(shè)計(jì)水平,進(jìn)一步促進(jìn)我國交通行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展.

文中介紹了路面損壞狀況調(diào)查及評(píng)定,和舊水泥混凝土路面的修復(fù)設(shè)計(jì),最小加鋪厚度的計(jì)算,道路縱斷面設(shè)計(jì),瀝青混凝土加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容以及解決措施。

結(jié)合國道320k1156～k1161段(蓮易路)舊水泥混凝土路面改造工程,進(jìn)行瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)擬定的加鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析,確定了最佳的加鋪結(jié)構(gòu),可為同類工程提供參考。

車輛荷載的作用主要是引起的剪切破壞,就是舊混凝土路面上的瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生,反射出裂縫的重要的一個(gè)原因,并且合理的采用了有限元法來對(duì)舊混凝土路面上的ac層進(jìn)行了力學(xué)的相關(guān)方面的分析,并且也對(duì)車輛荷載作用下,接縫處ac層的剪應(yīng)力和彎沉差進(jìn)行了非常重點(diǎn)的考察,主要針對(duì)臨界荷位與計(jì)算參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了深入的分析和研究,并且也根據(jù)實(shí)際情況以及相關(guān)的問題,提出了可以用于生產(chǎn)設(shè)計(jì)當(dāng)中的回歸的公式以及合理的建議,僅供參考.