國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)原理與方法綜述

《國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)原理與方法綜述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)原理與方法綜述李安定1，田輝黎2，于遠(yuǎn)征3(1.交通集團(tuán)咸旬管理處，陜西西安710075;2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西西安710064;3.溫州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江溫州325000)摘要:簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)原理和方法(CBＲ法、AASHTO法、SHELL法、AI法及國內(nèi)方法)，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較;針對(duì)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)方法以及在路面實(shí)踐中遇到的實(shí)際問題，通過對(duì)國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)原理和方法的介紹，指出各種路面設(shè)計(jì)方法和原理存在的不足，提出一些路面設(shè)計(jì)方面的建議。關(guān)鍵詞:路面;設(shè)計(jì)方法;綜述中圖分類號(hào):U416.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B隨著我國高速公路建設(shè)深入發(fā)展，路面在使用中

2、逐漸暴露出大量的問題，使我們不得不對(duì)現(xiàn)有的路面設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行反思。實(shí)際上，目前路面大量出現(xiàn)的早期損壞用現(xiàn)行理論和規(guī)范難以做出更深的解釋。路面設(shè)計(jì)方法盡管有了巨大的進(jìn)步和完善，但是并未從根本擺脫經(jīng)典牛頓力學(xué)的思維方法，也就是說其核心還是在確定的初始條件、邊界條件、材料特性及外部作用的基礎(chǔ)上求出確定的結(jié)構(gòu)受力結(jié)果，再結(jié)合環(huán)境因素等作出修正的路面設(shè)計(jì)，假定整體可以分割成局部，然后采用隔離法對(duì)各局部進(jìn)行研究，最后根據(jù)線性系統(tǒng)可還原性原理對(duì)路面結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法基于力學(xué)分析的范圍和主要受力方式，低估了路面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。對(duì)于不同的路面結(jié)構(gòu)使用性能變化規(guī)律認(rèn)識(shí)

3、不夠清楚，缺少定量的研究，因此，必須用發(fā)展的眼光對(duì)重交通路面的損壞原因和機(jī)理重新進(jìn)行認(rèn)識(shí)，及時(shí)掌握新條件下的新變化，通過路面的合理化設(shè)計(jì)來控制路面的主要破壞型式，從而真正達(dá)到路面設(shè)計(jì)目的。國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)方法可分為兩大類［1］，柔性路面設(shè)計(jì)方法和剛性路面設(shè)計(jì)方法，其詳細(xì)劃分如圖1所示。變和瀝青層內(nèi)的水平拉應(yīng)變?yōu)橹饕O(shè)計(jì)指標(biāo)，以水泥穩(wěn)定類基層底面拉應(yīng)力(或應(yīng)變)和路表總變形為次要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以基層或底基層無機(jī)結(jié)合料材料最小模量和瀝青層低溫縮裂為其他次要標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)有荷載與交通、溫度與濕度及材料特性。設(shè)計(jì)流程為:擬定瀝青層厚度———計(jì)算瀝青層的有效溫度———選定材料組成——

4、—求出各層模量———計(jì)算瀝青層底面的水平拉應(yīng)變———計(jì)算路面的試驗(yàn)壽命和使用壽命———比較調(diào)整。11.1典型柔性路面SHELL設(shè)計(jì)法此方法由英荷Shell石油公司所研究提出，理論圖1國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)方法此方法的優(yōu)點(diǎn)如下:(1)在路面力學(xué)模型方面，雖然以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)，但考慮了材料的非線性和粘彈性特性，在研究過程中曾以非線性層狀體系理論和粘彈性理論來進(jìn)行對(duì)比分析，在設(shè)計(jì)中的適用性又做了大量驗(yàn)證工作，在理論上較為完善。較完善，有63－67－78年Shell法。此方法把路面當(dāng)作一種多層線形彈性體系，其中各層材料用彈性模量E和泊松比μ表征［2］。在基本設(shè)計(jì)方法中，路面結(jié)構(gòu)假定為

5、層間接觸連續(xù)的三層體系，下層為路基，中間層為粒料或水泥穩(wěn)定類基層和墊層，上層為瀝青層，包括表面層、結(jié)合層和下面層，以路基表面垂直壓應(yīng)(2)電算程序功能較為齊全，可計(jì)算多種層間接觸條件下的任意點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，又能考慮2014年11期(總第119期)103道路工程粒狀材料的非線性。(3)在荷載圖式方面，既有垂直荷載又考慮了汽車剎車、轉(zhuǎn)彎時(shí)的水平力。(4)設(shè)計(jì)指標(biāo)方面采用了六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，用于控制各種路面破壞現(xiàn)象。(5)設(shè)計(jì)曲線使用方便，基本不再依賴實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)就可進(jìn)行設(shè)計(jì)。此方法的缺點(diǎn)如下:(1)車轍預(yù)估模型無法說明使用改性瀝青對(duì)減少新建路面車轍的效果。圖2AI設(shè)計(jì)方法科研成果，把

6、第七版和第八版所用的結(jié)構(gòu)使用性能和(2)軸載換算以等量的輪胎接觸壓力為基礎(chǔ)，(PSI)功能特性結(jié)合起來。在設(shè)計(jì)中采用了材料的因此無法解釋軸載不同、構(gòu)型不同而接觸壓力相同的情況下，路面產(chǎn)生的車轍量不同的現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)彈性模量，與實(shí)際較符。(2)未考慮各項(xiàng)指標(biāo)的疊加效果，沒有一個(gè)綜合指標(biāo)，僅考慮了溫度對(duì)材料的影響，而未考慮濕度的影響，且當(dāng)瀝青較薄、交通量小時(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)果較為保守，所以適用于較厚的混凝土層。1.3AASHTO設(shè)計(jì)方法(3)在求混合料的勁度時(shí)假定瀝青勁度等于非彈性部分勁度，未考慮彈性部分。(4)道路永久變形計(jì)算方面原則正確，但計(jì)算公式忽視了路基和基層部分變形。1.2AI設(shè)計(jì)

7、方法(AASHTO)美國各州公路及運(yùn)輸工作者協(xié)會(huì)所1.2.1AI的發(fā)展:推薦的方法是以50年代后期和60年代初在渥太華、伊利諾伊州進(jìn)行的AASHTO道路試驗(yàn)得到的大量試驗(yàn)成果為基礎(chǔ)的。1984～1985年，路面設(shè)計(jì)委員會(huì)和顧問小組根據(jù)NCHＲP項(xiàng)目20－7/24的研究情況對(duì)指南作了修訂和擴(kuò)大，并于1986年出版了現(xiàn)行指南。AASHTO道路試驗(yàn)所得到的經(jīng)驗(yàn)性能方程，在現(xiàn)行的指南中仍作為基本模型，但是進(jìn)行了修正和擴(kuò)大，使其能適用于美國其他地區(qū)。應(yīng)注意的是，初始方程是在給定的氣候條件下，針對(duì)某種特定的路面材料