瀝青路面早期損壞與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系
瀝青路面早期損壞與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系
瀝青路面早期損壞與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理有很大關(guān)系,,從現(xiàn)有瀝青路面結(jié)構(gòu)早期損壞情況看,不可否認(rèn),,在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在一定的不合理性,。
很多地區(qū)盡管瀝青路面早期破壞的現(xiàn)象和特征不盡相同,但對(duì)于水損壞,、車轍等與設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)的早期損壞是普遍存在的,。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的一些問(wèn)題,主要表現(xiàn)如下:
1、設(shè)計(jì)指標(biāo)唯一,。盡管瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中包含彎沉和彎拉應(yīng)力驗(yàn)算指標(biāo),,但實(shí)際在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,彎沉成為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的唯一指標(biāo),,也即使說(shuō)按照現(xiàn)有的規(guī)范方法,,在路面設(shè)計(jì)彎沉滿足的條件下,彎拉應(yīng)力驗(yàn)算肯定是通過(guò)的,,使得設(shè)計(jì)指標(biāo)成為唯一,。
2、設(shè)計(jì)指標(biāo)不可控制,。設(shè)計(jì)指標(biāo)應(yīng)該是路面結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生損壞的控制指標(biāo),,即設(shè)計(jì)模型與路面結(jié)構(gòu)損壞模型應(yīng)該一致,但實(shí)際情況告訴我們,,彎沉指標(biāo)無(wú)法與多種破壞類型和破壞標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一,、協(xié)調(diào),現(xiàn)有瀝青路面的損壞湖設(shè)計(jì)模式大不相同,,設(shè)計(jì)指標(biāo)形同虛設(shè),。路面設(shè)計(jì)的宗旨是防止在設(shè)計(jì)年限內(nèi)總交通量反復(fù)荷載作用引起路面疲勞破壞,實(shí)際上絕大部分路面在交通量遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)交通量的早期已經(jīng)發(fā)生了破壞,,疲勞破壞的指標(biāo)還沒(méi)起到控制作用,。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本思想是路面結(jié)構(gòu)的承載能力主要依靠半剛性基層,路面結(jié)構(gòu)破壞就意味著基層破壞,。實(shí)際上現(xiàn)在許多高速公路的彎沉值都非常小,,似乎路面不應(yīng)該破壞,可是實(shí)際卻壞了,。另一方面,,一旦水滲入基層,、路基,、彎沉又會(huì)變得很大。也就是說(shuō),,路面破壞程度與路面驗(yàn)收時(shí)的彎沉經(jīng)常不相關(guān),。
3、理論驗(yàn)算定條件不準(zhǔn)確,。按照現(xiàn)有公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范,,在進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),假定層間接觸條件是連續(xù)接觸,,在這種條件下進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算,,半剛性基層頂面的瀝青面層處于受壓狀態(tài),所以瀝青面層不會(huì)發(fā)生彎拉疲勞破壞。實(shí)際上,,很難做到瀝青層與半剛性基層的連續(xù),,即使是瀝青的上、中,、下面層之間,,由于施工污染,施工非連續(xù)性等原因,,瀝青層之間都有可能是部分連續(xù)或者滑動(dòng)的,,在荷載、水等外界因素作用下,,層間界面連接狀態(tài)的改變是必然的,,因此路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的假定條件是不準(zhǔn)確的,在這種情況下,,理論驗(yàn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性可想而知,。
4、對(duì)其他路面結(jié)構(gòu)形式限制,。由于瀝青路面彎沉設(shè)計(jì)指標(biāo)的存在和指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,,在國(guó)外大量成功應(yīng)用的柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)在我國(guó)無(wú)法得到應(yīng)用,盡管規(guī)范中也列出了柔性基層的結(jié)構(gòu)形式,,實(shí)際上從設(shè)計(jì)指標(biāo)本身就已經(jīng)決定了柔性結(jié)構(gòu)不可能應(yīng)用,。
5、彎沉回歸公式不可隨意外延,。1978年柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范中的彎沉公式是現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ),,原來(lái)的彎沉與累計(jì)通行軸軸載次數(shù)的關(guān)系式是根據(jù)對(duì)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)瀝青路面結(jié)構(gòu)和路況條件進(jìn)行調(diào)查回歸得到的,現(xiàn)在路面結(jié)構(gòu)形式以及交通荷載情況與30年前有很大的不同,,決定路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)彎沉公式多年來(lái)雖幾經(jīng)修正,,但其對(duì)現(xiàn)有交通條件路面結(jié)構(gòu)形式下的適應(yīng)性值得懷疑。
6,、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際路用性能缺乏關(guān)聯(lián)性,。路面設(shè)計(jì)采用理論計(jì)算方法看似很先進(jìn),實(shí)際上材料設(shè)計(jì)參數(shù)一般只是通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)確定,。過(guò)很多研究表明,,路面材料在實(shí)際使用過(guò)程,其室內(nèi)性能與路用性能之間的關(guān)系并沒(méi)有很好的相關(guān)性,,而我們的設(shè)計(jì)人員在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,,一般僅通過(guò)取規(guī)范推薦的材料參數(shù)中值得的簡(jiǎn)單辦法進(jìn)行設(shè)計(jì),更談不到去建立路面材料室內(nèi)力學(xué)性能與野外路用性能的關(guān)系,,所以其設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)際上只是個(gè)形式,。通過(guò)對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的分析可以看出,,在設(shè)計(jì)上,瀝青路面發(fā)生早期損壞現(xiàn)象是必然的,。也就是說(shuō),,瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身就是矛盾的,設(shè)計(jì)模型的與瀝青路面早期損壞模式?jīng)]有較好的相關(guān)關(guān)系,。
大部分地區(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)性早期損壞,,應(yīng)提高長(zhǎng)期使用性能的途重點(diǎn)應(yīng)該從優(yōu)化結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì),合理利用路面材料性能等方面著手,。我們通過(guò)對(duì)級(jí)配碎石材料和瀝青穩(wěn)定碎石材料系統(tǒng)的研究以及試驗(yàn)路和實(shí)體工程修建的實(shí)踐發(fā)現(xiàn),,在我國(guó)使用級(jí)配碎石和瀝青穩(wěn)定碎石材料在技術(shù)方面是可行的。采用力氣能夠穩(wěn)定碎石基層結(jié)構(gòu)雖然會(huì)在建設(shè)時(shí)提高路面結(jié)構(gòu)造價(jià),,但其造價(jià)僅僅占公路總造價(jià)的1`%~1.5%左右,,而其后期使用性能的提高和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的減少則可以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)統(tǒng)計(jì),,在已建成的25000公里高速公路中,,瀝青路面約占85%~90%。全國(guó)高速公路瀝青路面幾乎都采用半剛性基層,,可以說(shuō),,半剛性基層瀝青路面是我國(guó)高速公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式,甚至是惟一的路面結(jié)構(gòu)形式,。
半剛性基層瀝青路面之所以成為我國(guó)高速公路主要路面結(jié)構(gòu)形式是歷史的選擇,,其發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用的過(guò)程是和我國(guó)國(guó)情緊密相關(guān)的。半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的兩個(gè)主要原因是:
(1)國(guó)內(nèi)道路瀝青嚴(yán)重缺乏,,而瀝青面層所用的瀝青混凝土是路面結(jié)構(gòu)中造價(jià)最高的一部分,,因此為了降低公路建設(shè)的造價(jià),需要盡可能減薄瀝青層的厚度,;
(2)在瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念上,,如果減薄瀝青面層厚度并必須滿足交通荷載對(duì)路面結(jié)構(gòu)承載能力的要求,就需要加強(qiáng)基層的強(qiáng)度,,使基層成為承受交通荷載的主體,。這種情況下,因?yàn)榘雱傂圆牧暇哂姓w強(qiáng)度高,、板體性好的特點(diǎn),,半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生,。
交通部公路科學(xué)研究所正是在這種歷史條件下,,在"七五"和"八五"期間,完成了"高等級(jí)公路半剛性基層重交通道路瀝青面層和抗滑表層的研究"課題,,形成了較完整的半剛性基層瀝青路面設(shè)計(jì)施工成套設(shè)備技術(shù),。
國(guó)外在上個(gè)世紀(jì)50、60年代也對(duì)半剛性基層材料進(jìn)行了大量對(duì)比和試驗(yàn)研究,并根據(jù)半剛性基層材料的使用性能,,歸納出以下主要結(jié)論:
(1)多數(shù)采用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定的粒料只能用作底基層,,有的國(guó)家只用作路基改善層。這是因?yàn)椴捎脽o(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料基層容易產(chǎn)生開(kāi)裂,,為了防止反射裂縫,,一般都在底基層與瀝青面層間增加一層粒料過(guò)度層,以減少反射裂縫,。
(2)使用最廣泛的結(jié)合料是水泥,,國(guó)外一般稱為水泥處理基層(Cement Treated Bese--CTB)。需要指出的是,,無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料一詞中"穩(wěn)定"是以改善和提高結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度為目的,,并對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料的強(qiáng)度進(jìn)行了限制,并非越高越好,;
(3)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層上面的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層的總厚度一般大于20cm,。歐洲及日本等國(guó)家的高速公路實(shí)踐表明,半剛性基層瀝青路面是上個(gè)世紀(jì)60年代的主要路面結(jié)構(gòu)類型,,現(xiàn)在已經(jīng)成為次要的路面結(jié)構(gòu)類型,。從半剛性基層瀝青路面產(chǎn)生和應(yīng)用以及國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)看,半剛性基層瀝青路面在我國(guó)的廣泛應(yīng)用是必然的,,同時(shí)在對(duì)半剛性基層瀝青路面的長(zhǎng)期使用性能研究和使用條件的認(rèn)識(shí)方面,,我們是不全面的。
通過(guò)對(duì)瀝青路面早期破壞現(xiàn)象與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的分析,,我們可以看出,,造成瀝青路面結(jié)構(gòu)發(fā)生早期損壞的原因是復(fù)雜的,但作為最直接的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),,需要在以選自.投標(biāo)書(shū)代寫(xiě)網(wǎng) yipai178.com 下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究,,以解決或減少瀝青路面的早期損壞。
(1)在瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中增加對(duì)瀝青路面功能性指標(biāo)的要求,,提高瀝青路面的長(zhǎng)期路用性能,。
(2)建立瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型與破壞模型聯(lián)系,確定控制路面發(fā)生損壞和早期損壞的關(guān)鍵指標(biāo)作為設(shè)計(jì)指標(biāo),;
(3)加強(qiáng)半剛性基層與瀝青面層的連接狀況,,在進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),應(yīng)根據(jù)使用條件選擇層間界面的接觸條件,;
(4)開(kāi)展包括柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)在內(nèi)多種路面結(jié)構(gòu)形式的研究,,把瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
(5)開(kāi)展路面材料室內(nèi)力學(xué)性能與野外路用性能的聯(lián)系的研究,,使得設(shè)計(jì)結(jié)果更準(zhǔn)確,,提高瀝青路面結(jié)構(gòu)的使用性能,。