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搞清楚路面設(shè)計的這些注意事項,你也必將成為道路設(shè)計大師

新聞時間:2022-02-19 文章來源: 文章作者:admin

路面設(shè)計這些注意要點,不明白就沒法設(shè)計?

路面設(shè)計方法

路面的設(shè)計,是要具體確定能滿足設(shè)定的路面性能指標(biāo)值的路面結(jié)構(gòu)組合。設(shè)計中,有必要先明確要求的各種設(shè)計條件。

按照有關(guān)路面結(jié)構(gòu)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在設(shè)計中,有必要滿足“路面設(shè)計年限”、“路面設(shè)計交通量”、“路面的性能指標(biāo)”及“路面性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值”等相關(guān)要求。也就是說當(dāng)路面設(shè)計時,應(yīng)在勘測道路狀況、沿線狀況,改善環(huán)保等基礎(chǔ)上,設(shè)定適當(dāng)?shù)穆访嫘阅?,在確保設(shè)計年限內(nèi)路面性能的前提下,考慮經(jīng)濟(jì)性和施工可行性,以決定路面結(jié)構(gòu)層次、材料、詳細(xì)結(jié)構(gòu)。這時,希望就壽命周期成本和再生資源利用等單獨(dú)項目和與壽命周期對應(yīng)的必要路面管理方針等外部因素一并進(jìn)行分析。

 

路面的設(shè)計年限

問:《路面設(shè)計、施工指南》雖有“作為路面設(shè)計的基本指標(biāo)是設(shè)定的面層設(shè)計年限、路面設(shè)計交通量、面層性能指標(biāo)及規(guī)定值”,這和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)定義的“路面設(shè)計年限”有何不同?

答:對“路面的設(shè)計年限”,《關(guān)于路面結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)·附說明》雖有“道路管理者確定有關(guān)路面的施工和管理費(fèi)用、施工時對道路交通和地域的影響、路上工程項目設(shè)計等綜合勘察”的定義,在其說明中規(guī)定“路面的設(shè)計年限,是為滿足交通荷載重復(fù)作用設(shè)定的路面結(jié)構(gòu)整體承載力的年限,也是因疲勞破壞直至產(chǎn)生路面開裂的年限”。

但即使路面產(chǎn)生開裂,車輛仍可通行,這和路面發(fā)展到不能使用狀況的年限未必一致,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的路面設(shè)計年限,從結(jié)構(gòu)設(shè)計的觀點,應(yīng)是《路面設(shè)計、施工指南》中以面層使用性能為主體的年限。

面層的設(shè)計年限,是為使面層對塑性變形抵抗性、平整度等性能指標(biāo)保持在指標(biāo)值以上設(shè)定的年限。

確定面層設(shè)計年限時的注意點:①面層的設(shè)計年限,是由道路管理者對道路交通、沿線環(huán)境對路面工程影響、路面的使用壽命周期成本、可利用的路面技術(shù)等作綜合分析后確定的;②面層的設(shè)計年限,一般等于或低于路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計年限;③在設(shè)定的面層性能中,不同性能的持續(xù)時間往往有差異,例如,排水性路面,即使透水性能顯著降低,上面層對車輛通行也無耐久性問題,何種性能優(yōu)先的方案,由道路管理者適當(dāng)設(shè)定。

 

路面設(shè)計交通量

按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,“路面設(shè)計交通量,單向兩車道以下道路,將該路大型車單向全部交通量作為一個車道的通過量;在單向三車道以上時,應(yīng)分析各車道大型車的交通分布狀況,按單向大型車通行占70%以上的車道,作為一個車道的設(shè)計交通量,采用道路管理者認(rèn)定值。”對道路設(shè)計交通量的不同解釋如前所述。

 

路面設(shè)計

問:路面設(shè)計中,有面層設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計,具體有何不同?答:面層設(shè)計,是為保證路面性能安全、順適、快速通行和確保環(huán)境改善效果,為確保對塑性變形抵抗性、平整度和排水型路面排水性等性能進(jìn)行的設(shè)計。

結(jié)構(gòu)設(shè)計,是為得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)定的性能指標(biāo)值,對各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計,也就是說是決定各結(jié)構(gòu)層材料和厚度的設(shè)計。兩種設(shè)計中若能滿足設(shè)定的性能指標(biāo)值,對使用的材料和設(shè)計方法則不作限制。

面層設(shè)計

面層設(shè)計是為了在設(shè)計年限內(nèi)滿足設(shè)定的面層性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn),在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,事先確定形成面層層次的材料、工法和層厚的相關(guān)設(shè)計。

①要求性能指標(biāo)是道路管理者為滿足道路行車和沿線群眾的要求性能;

②路面設(shè)計條件的設(shè)定。選定路面設(shè)計年限、路面設(shè)計交通量、路面的性能指標(biāo)值;

③表面層中,能滿足路面要求性能的材料、工法雖多種多樣,但要選擇其中最優(yōu)者。

 

此外表面層的厚度,即使采用相同的材料,因其厚度不同路用性能也會有差異,因此設(shè)計能充分發(fā)揮其性能的厚度是重要的,有必要考慮所用材料中使用集料的最大粒徑、最小施工厚度等要求。瀝青混合料,考慮施工性能時應(yīng)以鋪裝層厚度大于集料最大粒徑2.5倍作為指標(biāo)。

在面層設(shè)計時,為了滿足性能指標(biāo),在決定材料、工法和厚度的設(shè)計中因為使用的材料對面層性能有很大的影響,為了在設(shè)計年限內(nèi)滿足設(shè)計性能指標(biāo)值,有必要進(jìn)行材料的選定。

面層設(shè)計應(yīng)注意以下要求:

①正確應(yīng)用以往類似路面設(shè)計條件時使用的材料、路面結(jié)構(gòu)、使用效果等資料;

②路面結(jié)構(gòu)對面層性能有關(guān)聯(lián)時,應(yīng)分析路面各結(jié)構(gòu)層的組成;

③面層的性能指標(biāo),往往需設(shè)定經(jīng)過一定使用期后的性能指標(biāo)。

 

結(jié)構(gòu)設(shè)計

路面的設(shè)計年限。以往的路面設(shè)計年限中,一般瀝青路面采用10年;水泥混凝土路面采用20年,但在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中并無統(tǒng)一的規(guī)定?,F(xiàn)在往往從使用壽命周期成本的觀點確定最佳設(shè)計年限。

(1)路面的使用壽命。路面的使用壽命,是建好的路面在使用過程中性能降低,通過反復(fù)養(yǎng)護(hù)維修,直至重新建設(shè)的連續(xù)周期,和該周期相關(guān)的費(fèi)用就是路面的使用壽命周期成本。使用壽命周期的概念圖,雖然如使用性能曲線所示,路面使用性能會伴隨使用期的延長而降低,但性能曲線上存在變曲點B,若路面直至破壞重建,成本將大幅上升,若在變曲點B進(jìn)行維修,則是降低成本經(jīng)濟(jì)有效的好方法。

(2)路面的使用壽命周期成本。使用壽命周期成本分別為道路管理者費(fèi)用、道路利用者費(fèi)用、沿線及地域社會的費(fèi)用3大類。在使用壽命周期成本計算中,不必要考慮所有的項目,使用壽命周期成本計算時可按其目的和要求精度,適當(dāng)?shù)剡x擇工程條件、交通條件、沿線及地域條件等進(jìn)行計算。

 

道路管理者費(fèi)用,雖可按各種計算標(biāo)準(zhǔn)計算,但道路利用者及沿線和地域社會費(fèi)用則容易計算。例如,若以道路利用者費(fèi)用的車輛行駛費(fèi)和時間損失費(fèi)用比較,一般時間損失費(fèi)對使用壽命周期成本的影響更大。

考慮可靠度的設(shè)計。問:路面設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,列有可靠性和可靠度,請具體加以說明。答:在路面設(shè)計中,滿足設(shè)計條件的路面斷面,需要面對路面設(shè)計交通量、路床承載力等設(shè)計采用值日后變化的風(fēng)險,這時導(dǎo)入考慮可靠度的方法是有效的,無論對面層設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計均適用。

 

在設(shè)計的可靠性中,有必要分別選用疲勞破壞輪數(shù)和路面設(shè)計交通量中采用的可靠度系數(shù)。瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計,一般采用對應(yīng)于疲勞破壞輪數(shù)的可靠度系數(shù)。對以往采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法修筑的瀝青路面,根據(jù)1997年進(jìn)行的路面實際使用年限調(diào)查,實際使用年限大大超過了設(shè)計采用的10年設(shè)計年限,因此采用TA法設(shè)計的路面疲勞破壞輪數(shù)被認(rèn)可。此外,使用10年以上的保證率為82.6%~93%,從而確認(rèn)原來的TA法設(shè)計公式可靠度為90%。

 

瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

問:介紹瀝青路面不同結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的應(yīng)用相關(guān)問題。

答:瀝青路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法,將滿足疲勞破壞輪數(shù)作為必須的項目,具體有基于經(jīng)驗的TA法和理論設(shè)計方法。

TA法是一種采用以車輛行駛試驗為基礎(chǔ),經(jīng)統(tǒng)計處理導(dǎo)出計算式的設(shè)計方法。如前所示,基于TA法設(shè)計的路面,依據(jù)以往的實績,可看出能滿足要求的疲勞破壞輪數(shù)。在不同設(shè)計方法的選用中,對已知使用材料等值換算系數(shù)時,可采用TA設(shè)計方法;對新材料和特殊地基條件時,一般采用理論設(shè)計方法。

(1)TA設(shè)計法。采用TA法設(shè)計時,按設(shè)計公式,依據(jù)路床的設(shè)計CBR和N。

①可靠度系數(shù)因可靠度要求不同而不同,因此應(yīng)首先決定可靠度??煽慷入m由道路管理者考慮路線的重要性和初期成本而定,但一般采用90%可靠度設(shè)計。

②路床的設(shè)計CBR由調(diào)查、計算決定。

③依據(jù)路面設(shè)計交通量和設(shè)計年限,決定疲勞破壞輪數(shù)。

④路面各結(jié)構(gòu)層的種類和厚度,參考上面層、下面層及基層各層最小厚度規(guī)定。

⑤算得的設(shè)計所需TA作比較,若TA′>TA且滿足經(jīng)濟(jì)合理諸條件時,則可決定最終的路面結(jié)構(gòu)斷面。

 

(2)理論設(shè)計方法。理論設(shè)計方法,是將路面作為多層結(jié)構(gòu),采用彈性理論和粘彈性理論,通過結(jié)構(gòu)解析決定路面結(jié)構(gòu)的方法。其概略程序為:

①設(shè)定各種輸入條件;

②設(shè)定各結(jié)構(gòu)層厚度和材料常數(shù);

③采用多層彈性理論,算出瀝青混凝土層底拉應(yīng)變、路床頂面的壓應(yīng)力等,將計算結(jié)果和規(guī)定值進(jìn)行分析比較,判定和假定條件的匹配性。

 

水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

問:請講解水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的種類及其不同點,以及相應(yīng)的使用方法。

答:水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法有經(jīng)驗法和理論法兩種。

 

采用經(jīng)驗設(shè)計法時,路面設(shè)計年限原則上采用20年,但用理論法時,路面設(shè)計年限可任意設(shè)定。

(1)經(jīng)驗設(shè)計法。基于經(jīng)驗的設(shè)計方法,首先設(shè)定基層厚度,然后依據(jù)路面設(shè)計交通量和使用的混凝土設(shè)計彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),確定混凝土面板厚度。圖中選定路面結(jié)構(gòu)斷面,可依據(jù)路面設(shè)計交通量及路床設(shè)計CBR采用“技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定材料和厚度選定。然后,確定普通水泥混凝土面板厚度。

(2)水泥混凝土路面的理論設(shè)計方法。理論設(shè)計方法是按交通荷載和溫度變化,在混凝土板中重復(fù)作用的應(yīng)力產(chǎn)生的疲勞開裂,不超過路面設(shè)計期間設(shè)計確定的開裂度決定路面設(shè)計結(jié)構(gòu)的方法。該設(shè)計方法,適用于普通混凝土路面、連續(xù)配筋混凝土路面及碾壓混凝土路面。


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