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路面設計原理與方法范文1

關鍵詞：瀝青路面裂縫 處理方案

Abstract: this paper mainly discusses the old asphalt pavement common disease types and causes, and put forward a plan to deal with.

Keywords: asphalt road surface crack deal

中圖分類號：U416.217 文獻標識碼：A文章編號：

引言

只有交通發達，才有經濟繁榮。隨著社會的發展，市政工程作為基礎建設已成為經濟發展最的首要手段。

由于瀝青路面較水泥砼路面具有行車平穩、不反光、噪聲低、粉塵少、維修養護方便且對交通影響少等較多的優點，加上改性瀝青的推廣使用，使近年新建成的路面及橋面幾乎都采用了瀝青路面。隨著時間的推移，新的瀝青路面將會慢慢轉脆，失去彈性，逐漸硬化，出現裂縫、坑槽，直至老化、嚴重龜裂。

舊瀝青路面的破壞主要表現為裂縫類、變形類、松散類、水損害和其它破損等形式。以下論述舊瀝青路面常見病害原理及處理方案：

1裂縫類

瀝青路面裂縫分為網裂和龜裂兩類。

1.1網裂和龜裂病害原理：網裂是輕微裂縫，呈發狀、條狀或不規則的細縫，以及劃痕等；龜裂是較嚴重裂縫，縫寬在3mm以上，呈塊狀的不規則裂縫。

1.2裂縫處理方案：灌縫填充法、熱粘壓縫帶法、冷壓縫帶法等。

1.2.1灌縫填充法：封閉裂縫所在車道；切割機（或擴縫機）進行擴縫，擴縫后裂縫寬約0.4～0.8cm，深約2cm；采用高壓氣體吹縫，清理裂縫內雜質和灰塵；路面灌縫機灌縫，密封膠加熱后，在灌縫機壓力作用下灌入裂縫，使之封閉。

1.2.2熱粘壓縫帶法：封閉裂縫所在車道；根據裂縫寬度選擇粘封帶規格、寬度；粘封帶粘貼裂縫，同時使用氣槍燒熔粘封帶，從而封閉裂縫。

1.2.3冷壓縫帶法：封閉裂縫所在車道；直接使用冷封縫帶粘貼裂縫，然后開放交通，利用行車的碾壓把部分膠體擠壓入裂縫，封閉裂縫。

2變形類

變形類主要分成兩大類，一類是油包、擁包、泛油，另一類沉陷、車轍、翻漿。

2.1油包、擁包、泛油病害原理：

2.1.1油包是指瀝青路面出現塊狀凸起部分，因表層骨料少、細料多、含油量過大，在行車作用下形成的硬油包。施工不慎漏油未及時清除，也可產生油包。可列為變形類病害。

2.1.2擁包是指瀝青路面上產生不穩定、有彈性、厚度大于1.5cm的局部隆起的軟油包，大多出現在行車帶或行車帶兩側。屬變形類病害。

2.1.3泛油是指瀝青路面在高溫季節瀝青被擠出，表面形成薄油層，發亮，鏡面，有輪印。屬其它類病害。

2.2油包、擁包、泛油處理方案：

2.2.1瀝青路面油包，在氣溫較高時(或用加熱器烘烤發軟后)將油包鏟除，找補平整，再用烙鐵烙平。對油釘或撒漏形成的油包，在氣溫高時鏟去即可。

2.2.2因瀝青路面面層原因引起的擁包，在氣溫較高時(或用加熱器烘烤發軟后)鏟除，找補平整。面層較厚擁包較大，可在氣溫較低時，采用路面銑刨機銑平。屬于基層原因引起的擁包，采用挖補方法處理。

2.2.3瀝青路面輕度泛油，可撒石屑或粗砂，通過行車碾壓至不粘輪為度；泛油較重路段，先撒碎石，待穩定后再撒石屑或粗砂，引導行車碾壓；嚴重泛油路段，在高溫季節撒粗碎石強壓處理，待基本穩定后，再分次撒碎石，引導行車碾壓成型。

2.3沉陷、車轍、翻漿病害原理：

2.3.1瀝青路面沉陷主要是由于路基碾壓不均勻或局部回填不密實，受到水的浸透而引起的路面損害。屬變形類病害

2.3.2車轍是指瀝青路面，沿行車輪跡產生的帶狀凹槽。屬變形類病害。

2.3.3翻漿是指瀝青路面、路基濕軟出現彈簧、破裂、冒泥漿的現象。屬變形類病害。

2.4沉陷、車轍、翻漿處理方案：

2.4.1瀝青路面表面性磨損過度出現的車轍，采用路面銑創機或風鎬翻松車轍表面(1～2cm)并清除，再噴灑粘層油，用原路面結構相同的瀝青混合料鋪筑，恢復路面橫坡。屬于路面橫向推移擠成的橫向波形車轍，且已穩定的，按上述步驟恢復路面橫坡；如因不穩定夾層引起的，則應清除夾層，重鋪面層。屬于局部下沉造成的車轍，按挖補方法修復。

2.4.2瀝青路面上層翻漿，挖除到堅硬處，另換新材料修補基層并重鋪面層；排水不良翻漿，則應加深邊溝，或增建盲溝換用水穩性好的基層，重鋪面層。

3松散類

松散類包括松散、坑洞(坑槽)、麻面等

3.1松散、麻面、坑洞(坑槽)病害原理：

3.1.1松散是指路面結合料(瀝青、水泥、粘土)失去粘結力，集料松動、散開的現象，屬松散類病害。

3.1.2麻面是指瀝青路面細集料及結合料散失或分布不均勻，形成粗集料出現小麻坑的現象，屬松散類病害。

3.1.3坑洞(坑槽)是指在行車作用下，路面的粗集料(骨料)局部脫落、散失而形成的坑洼，面積較大，在0.04m2以上者，稱為坑槽。屬松散類病害。

3.2松散、麻面、坑洞(坑槽)處理方案：

3.2.1瀝青面層因低溫施工造成的松散、麻面，可收集好松散料，用紅外線補路車（俗稱補路王）進行局部加溫，重新撒鋪壓實或重做噴油封層；由于油溫過高，粘結料老化而造成松散者，應挖除重鋪；因采用酸性石料造成松散者，則應在瀝青中摻抗剝離劑，或用干燥的生石灰、消石灰粉、水泥作為填料的一部分，改善其性能再修復路面

3.2.2對瀝青路面的基層完好，僅有面層坑槽時，按“圓洞方補”的原則，沿路面中心線平行或垂直劃線開槽，用與原路面結構，層次相一致的瀝青混合料填補，或用瀝青混合料預制塊修補。如路面基層損壞，先處理基層病害，再修復面層。

4水損害

以上是較常見的瀝青路面病害及傳統處理方法，近年來，另外一種常見病害――水損害也逐漸引起人們的注意，也已形成世界性范圍的問題。

廣州地區屬亞熱帶高溫多雨氣侯，天氣較為潮濕，有些路段常出現泛油現象，開始時顏色較淺，并伴有輕微沉陷。隨著時間的推移，特別是長期下雨后，路面的顏色愈來愈黑，并出現輪跡處路面向兩邊推擠而隆起，輪跡處繼續沉陷，再發展，靠近輪跡的隆起部分破損，很快就出現松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，瀝青膜已剝落貽盡。這是典型水損害現象。

通常水損害產生的原因有下列幾種：路面排水系統不健全；路面壓實度不足；

瀝青路面冷接縫；路面離析；其它：集料表面粉塵太多。

某些路面上面層空隙率大，易滲水。而原路面沒有設計排水結構層，只是希望在上面層和中面層之間排水，或者道路橫坡和縱坡不能符合排水要求，路面積水，水份長期滯留在路面中（天晴后數日，仍可看到在車輪的作用下，從路面縫中冒出水）或通過中、下面層空隙以及裂縫滲到中、下面層。在車輪荷載作用下，部分路面水變成有壓水，特別在夏季，溫水加劇了集料上瀝青膜的剝離，造成路面松散脫落。

壓實度不足是早期水損害最普遍的原因。研究表明，熱拌瀝青混合料4%～5%的空隙率就認為是不透水的，也就是說與水損害無關。大多數瀝青混合料設計空隙率為3%～5%，當施工完畢，大多數要求達到92%的最大理論密度，也就是說，空隙率為8%，2～3年后，可以認為是達到了設計空隙率。路面沒有壓好，空隙率高于8%，就易滲水，就會引起路面松散。研究表明：空隙率在8%～12%之間的路面是水損害最容易發生的區域，小于8%水不容易進去，而大于12%水很容易流走，但必須要設置排水的結構層?，F行的瀝青路面大都設計有足夠的橫坡和縱坡，并要求瀝青鋪裝層達到壓實度要求從而達到路面排水的設計目的。

瀝青路面冷接縫的危害主要表現是：冷接縫位置滲水，造成瀝青路面早期的水損害，影響瀝青路面的使用壽命；

路面設計原理與方法范文2

關鍵詞：路面；彎沉；測試；設備

Abstract: Pavement deflection, having internal connection with pavement use, is an important indicator reflecting the overall strength and stiffness of the each pavement structural layer, and is an important parameter of the overall strength of subgrade and pavement.

Key words: pavement; deflection; test; device

中圖分類號：G356.9文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

路面彎沉的我國已廣泛使用且有很多的經驗及研究成果，它不僅用于路面結構的設計中，用于施工控制及施工驗收中，同時還用在舊路補強設計中，是公路工程的一個基本參數，所以正確的測試具有重要的意義。路面彎沉不僅反映路面各結構層及土基的整體強度和剛度，而且與路面的使用狀態存在一定的內在聯系。

1、彎沉值的幾個概念

彎沉：彎沉是指在規定的標準軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產生的總垂直變形（總彎沉）或垂直回彈彎形值（回彈彎沉），以0.01mm為單位。

設計彎沉值：根據設計年限內一個車道上預測通過的累計當量軸次、公路等級、面層和基層類型而確定的路面彎沉設計值。

竣工驗收彎沉值：是檢驗路面是否達到設計要求的指標之一，當路面厚度計算以設計彎沉值為控制指標時，則驗收彎沉值應小于或等于設計彎沉值；當厚度計算以層底拉應力為控制指標時，應根據拉應力計算所得的結構厚度，重新計算路面的彎沉值，該彎沉值即為竣工驗收彎沉值。

2、路面彎沉的變化規律

路表彎沉的變化，是一個多方面因素綜合作用的復雜過程。路基路面各層的材料性質、結構組成類型、壓實狀況、壓實程度、溫濕度環境、氣候條件、交通組成、檢測時的環境條件以及使用的儀器設備及檢測人員的檢測水平等均對彎沉的的大小產生很大影響

瀝青混凝土路面的表面彎沉變化過程分為三個階段。路面竣工后的前1-2年為第一階段。在這一階段，由于車輛荷載的重復碾壓，漸趨壓實，加上半剛性基層材料隨著齡期強度增長，從而導致路表彎沉將逐漸減小，大約在路面竣工后的第2年達到最小值。路面竣工后的第2年到第4年為第二階段。在這一階段路表彎沉不斷增長。這是因為一方面半剛性基層的強度增長已十分緩慢，并逐漸趨于相對穩定狀態；另一方面由于車輛荷載的重復作用以及水、溫度狀況的變化，加之路面混合料本身因拌合不均勻導致的強度不均勻等因素影響，結構內部微觀缺陷將因局部范圍的應力集中而擴展，并逐漸出現小范圍的局部破壞，從而導致路面結構整體剛度的下降，使得路表彎沉急劇增大。路面竣工3-4年后直至達到極限破壞狀態為彎沉變化的第三階段。在這一階段，路面由于各種復雜因素產生的局部強度不足的問題已充分暴露，內部缺陷附近局部強度不足的區域積蓄的高密度能量也已通過缺陷的擴展而轉移，并自動實現了整個系統的能量平衡，從而使結構損傷得到抑制。路面結構的整體剛度達到一個較低水平的相對穩定。

3、路面現場彎沉測試

3.1內克曼橋梁彎沉測試

用貝克曼橋梁測試彎沉，作為施工驗收及補強設計時彎沉檢驗的手段，是我國現行通用的做法，同時也一直是路面結構設計的基本參數[1]。在我國現階段，彎沉測試一般測試的是路面回彈彎沉而非總彎沉。

我國一直規定用解放牌CA-10B型及黃河JN-150型作為兩個荷載等級的標準車，但隨著汽車工業的發展，這兩種型號的車已相當落后，尤其在1986年國家經委、發改委、交通運輸部等10個部委聯合關于加速老舊汽車報廢更新的暫行規定，明令解放CA-10B型及黃河JN-150為報廢車型不再生產后，這兩種車型顯然已不能作為標準車型，為此我國參照國外試驗方法，規定了測試車的后軸標準軸載、輪胎壓力及當量園直徑。

在此對工程實際中經常用到的BZZ-100型汽車的參數校驗加以說明。

（1）后軸的軸載。

汽車的后軸標準軸載應為100+1kN，即向汽車車槽中裝載（砂石、磚等），注意堆放要穩妥，裝載要均勻，不得出現偏載，將汽車前輪駛離地磅，稱量后輪重，使之重量在99 kN～101 kN之間（包括99 kN和101kN）

（2）輪胎的充氣壓力。

用氣壓表檢查輪胎內胎的氣壓是否符合0.7+0.05Mpa。

（3）輪胎的接地面積。

在光滑平整的硬質路面上用千斤頂將汽車后軸頂起，在輪胎下放鋪一張新的復寫紙，輕輕落下千斤頂，在方格紙上印上輪胎印痕，用數方格的計算測算輪胎接地面積，精確至0.1cm2,換算成當量圓直徑，應符合規定值21.30+0.5 cm。

（4）輪隙寬度。

測試前要檢查是否兩個后輪均能自由插入彎沉儀的測頭。如后輪輪隙過小，可以在輪軸上加合適寬度的金屬墊片。

（5）百分表靈敏度。

安裝經過計量校驗的百分表于彎沉儀的測定桿上，百分表調零，用手指輕叩彎沉儀，檢查百分表是否穩定回零。

彎沉儀由貝克曼梁、百分表及表架組成。彎沉儀長度有兩種：一種3.6m，前后臂分別為2.4 m和1.2 m；另一種加長的彎沉儀長5.4 m，前后臂分別為3.6 m和1.8 m。當在半剛性基層瀝青路面上測定時，宜采用長度為5.4 m的貝克曼梁彎沉儀，以避免支點沉降的影響。

測定代表彎沉值時，應以每公里每一雙車道為一評定路段。每路段檢查80～100個點。對多車道公路必須按車道數與雙車道之比，相應增加測點數。

對于瀝青混凝土路面來說，彎沉測定是在瀝青混凝土路面上進行的，而表層區域受天氣影響變化較大，夏天瀝青混凝土路面發軟，冬天又變硬發脆。因此如在冬天測定時，由于路面過硬也會產生失真現象。所以需要定出一個溫度為測定彎沉的標準狀態。

注意彎沉測試的時間應選在路面竣工后第一年的最不利季節。

3.2 JG型自動彎沉儀彎沉測試

JG型自動彎沉儀的基本工作原理與貝克曼梁彎沉測試的原理相同，都是簡單的杠桿原理，其本質是貝克曼梁的自動化形式。它利用了檢測車本身后軸的軸重，安裝在汽車底盤下方類似于貝克曼梁支架的測量架上，實現了彎沉測試的自動化。

該方法測試的彎沉數據是路面在車輛荷載作用下的總彎沉，可為路面養護管理系統提供可靠的強度數據；同時也可用于新建路面、路基的施工質量控制及施工質量驗收。

4、其他測定路面彎沉的方法

路面設計原理與方法范文3

關鍵詞：水泥混凝土 反射裂縫 防治對策

一 概述

隨著國民經濟的發展，道路交通量劇增，汽車軸載日益重型化，許多早期建設的水泥砼路面產生了多種破損現象：結構承載能力不足、行車舒適性差、車速難以提高。在近年來道路改建和擴建中，如何有效地處理舊水泥砼路面，在其上加鋪瀝青砼，以改善使用性能，成為當前“白改黑”工程的一個重要課題?！鞍赘暮凇惫こ痰年P鍵就是防反射裂縫措施，本文較為詳細地闡述了水泥砼路面“白改黑”工程中的反射裂縫產生機理和防止技術。

二 反射裂縫產生機理和防止技術

反射裂縫是由于舊砼面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內出現應力集中所造成的，它包括因溫度變化引起水泥砼膨脹或收縮而產生的水平位移，以及因交通荷載作用而產生的豎向剪切位移。當水泥板塊接縫傳荷能力不足時，瀝青加鋪層在接縫處產生的豎向剪切應力會很大，從而在接縫上方的加鋪層中產生應力集中，導致反射裂縫的產生，進而導致面層的開裂和剝落，表面水下滲，造成路面損壞。為此，對水泥砼路面改造技術需進一步分析研究，加強對其建設質量的控制。

舊水泥砼路面加鋪瀝青砼面層是一種特殊的路面結構，其應力、應變特性與一般的彈性層狀體系有較大的差別，根據國內外的研究成果和實踐經驗，防止反射裂縫主要從應力消散和瀝青面層加筋兩方面進行考慮，形成以下處理方法：

1）增加瀝青層厚度

瀝青層厚度的增加意味著彎曲剛度的增加，荷載引發的應力相應減少。較厚的瀝青層也減少了舊面板中的溫度變化，溫度誘發的罩面層中的拉應力也隨之減少。增加厚度僅在一定范圍內有效，防止反射裂縫的效果不明顯，工程費用增加較大，目前國內沒有單純采用此方法來抑止反射裂縫。

2）設置隔離層

在水泥板塊及瀝青加鋪層中間設置具有一定變形能力的隔離層，如開級配瀝青碎石，來減小瀝青面層受到的剪切應力。此方法在以前的工程實踐中應用較多，但有一定局限性，一是因為瀝青碎石的變形能力有限，只能起延緩作用，不能根治。二是增加瀝青碎石后，路面標高抬高較多，不適用于城鎮已建成段。

3）加筋瀝青層

把纖維加入瀝青加鋪層的底部，或鋪設土工織物形成加筋瀝青層，可以延緩反射裂縫的產生。目前使用較多的是玻纖格柵。玻纖格柵具有較高的拉伸強度、較低的延伸率和耐高溫性能。與瀝青砼碾壓成一體后，可以明顯提高瀝青砼的抗彎拉強度，同濟大學的試驗結果表明，設置玻纖格柵的瀝青砼與普通砼相比，抗彎拉強度增加73%。玻纖格柵對反射裂縫的產生有明顯的延緩作用。一般在水泥面板注漿處理良好的基礎上，設置1層玻纖格柵可延緩2～3年，設置2層玻纖格柵可延緩4～5年。

4）改善瀝青混合料性能

在瀝青混合料中添加改性材料，提高瀝青砼的變形能力和抗剪強度。改性后的瀝青砼可鋪筑于砼面板和上面層之間，作為應力消減層使用，以適應溫度和荷載引起的變形，可抑止反射裂縫的出現。上海浦東路橋2005年研發的“GOSG” 砼即屬于此種混合料。“GOSG” 砼是在間斷半開級配的瀝青砼中加入高粘度瀝青改性劑RST。半開級配砼具有一定的變形能力，和RST固有的強韌彈性和可塑性相結合，形成高性能的改性瀝青砼，能有效的提高瀝青在高溫下抗變形和低溫下抗裂、抗松散能力，明顯增強加鋪瀝青面層的耐久性，提高瀝青抗反射裂縫的能力。試驗數據表明，“GOSG” 砼的抗剪切能力和抗疲勞能力比一般砼均提高10～15倍。

5）原有板塊打裂或碎石化

破碎工藝的原理是通過對舊水泥砼路面進行破碎而減少甚至消除水泥砼板塊對加鋪層的反射裂縫。破碎工藝的過程就是將水泥砼板塊破碎成較小的片斷或顆粒，這些片斷和顆粒因為尺寸減小，相對于車輛荷載來說是更加均勻的結構層，在壓實后進行加鋪就能有效控制反射裂縫的產生。破碎工藝按破壞特性的不同分為三種：震裂壓穩、碎裂壓穩和碎石化。震裂壓穩和碎裂壓穩都是通過特殊設備將水泥砼板塊縱向破碎成較短長度，然后用較大的（50t）膠輪壓路機碾壓大于3次，使其牢固嵌擠在基層頂面上，然后再進行加鋪。震裂壓穩和碎裂壓穩的主要區別是震裂壓穩破碎后的裂縫不明顯，這與破碎時機械的沖擊作用不同有關。根據國外的研究成果，震裂壓穩和碎裂壓穩技術處理的舊水泥砼路面上的瀝青砼加鋪層也會產生反射裂縫，與不進行破碎的類似結構相比，其反射裂縫出現的時間和反射裂縫出現的數目有所改善，反射裂縫開始出現的時間推遲2～3年，反射裂縫的數目相對減少20%左右。

碎石化處理用特定的破路機械將原水泥路面破碎成2.5～20cm大小的碎石，經壓路機碾壓后，使其與原有的基層一起成為新路面基層，再加鋪瀝青砼面層。破碎后細顆粒集中在路面上部，粗顆粒集中在路面下部，形成類似級配碎石的柔性基層。

目前水泥路面碎石化處理的機械有兩種，單頭共振式破碎機和多頭沖擊式破碎機。

單頭共振式破碎機以每秒不小于44次的頻率，25.4mm的振幅及908kg的力來使砼板破碎。破碎頭寬度為15cm，破碎后的砼碎塊尺寸一般不大于15cm，多數在2.5至7.5cm。

多頭沖擊式破碎機有12個或16個重錘兩種，每分鐘沖擊30至35次。行進速度每0～8km/h，機器總重約22t至26t。破碎原理是靠十幾個重錘的自重，以每分鐘三十多次的頻率，落在砼面板上，沖擊打碎砼路面板。行走寬度每幅1m到3.9m，破碎后的砼碎塊尺寸一般在7.5cm以下。

單頭共振式破碎機采用高頻低幅的原理，對地下管線的影響較小，噪音相對較小，適用于城鎮道路，破碎單價較高，約50～55元/m2。

多頭沖擊式破碎機采用低頻高幅的原理，振動強度大，對地下管線影響大，噪音相對較大，適用于公路，破碎單價較低，約25～30元/m2。

三 結束語

“白改黑”工程的關鍵就是防反射裂縫措施。舊水泥砼路面改建及反射裂縫產生機理和防止技術是我國道路技術領域的一大課題，目前國內外仍處于研究、試驗階段，尚未有成熟的理論和相應的設計規范。因此制定出適合我國國情的舊水泥砼板塊處理技術指標、設計參數、評價方法及評價標準，確定加鋪層設計方法，制定反射裂縫產生機理和防止技術，顯得尤為迫切。

參考文獻

1 公路養護技術規范（JTJ1073-96）.北京：人民交通出版社.1996

2 公路水泥混凝土路面養護規范（JTG 073.1―2001）北京：人民交通出版社.2001

3 公路水泥混凝土路面設計規范（JTG D40-2003）.北京：人民交通出版社.2003

4 公路瀝青路面設計規范（JTG D50-2006）.北京：人民交通出版社.2006

5 符冠華、曹榮吉等.舊水泥混凝土路面加鋪改造方案綜述. 江蘇省交通科學研究院

6 盧擁軍.玻纖格柵在防治反射裂縫中的應用. 江蘇省交通科學研究院

7 程 亮.舊水泥混凝土路面修補措施研究. 江蘇省交通科學研究院

路面設計原理與方法范文4

關鍵字：水泥混凝土路面；路面脫空；脫空原理；脫空檢測方法

1． 前言

水泥混凝土路面具有強度高、剛度大、板體性強、耐久性好等優點，是一種性能優良的高等級路面，水泥混凝土路面正在為我國的交通運輸事業發揮著巨大的作用。但造價較高，養護期較長(一般澆筑后濕養生20天左右才能開放交通)，接縫較多，損壞后修復困難。如忽視其結構強度、設計厚度，或施工質量達不到設計要求，將會過早地出現結構性和功能的破壞，大大縮短使用周期，造成不必要的經濟損失。實際使用中的水泥混凝土路面，絕大多數的破壞都發生在接縫的附近。近年來，各國對水泥混凝土路面接縫問題越來越重視，有關接縫的設計、傳荷狀況的評定、接縫的修復等已成為混凝土路面結構狀況評定的重點[1]。

在實際使用過程中，由于車輛荷載的重復作用，板下基礎將產生一定的塑性變形和唧泥，致使混凝土板的局部范圍不再與基礎保持連續接觸而失去支撐，即為板下脫空。

2． 水泥混凝路面脫空

2.1脫空原理[2]

重型車輛的頻繁作用，路基排水不良和基層材料抗沖刷性能不好是產生水泥路面脫空的三個關鍵因素。

當重車荷載作用于路面上時，面層板會產生彎沉變形，從而使路基產生一定量的變形，雖然每次荷載作用后路基所殘留的塑性變形量極其微小，經過數百萬、數千萬次荷載作用后的累積，塑性變形量就相當可觀了。理論上，荷載作用于路面板上不同部位時，所產生的彎沉量是不同的，板角隅處大于板邊緣處，而板中部的量最小。由于不同部位板的彎沉量有所差異，路基的累計塑性變形量也不同，在板角隅下為最大，板邊緣下次之，板中下部最小。

再者，水泥混凝土路面存在接縫(有時還有裂縫)和自由邊緣，降雨時地面水沿接縫下滲路基，如果路基排水不良，下滲水不能及時排走，而使路基處于浸潤狀態，此時，在車輪荷載作用下，路面板與基層之間會產生高壓水流，從而侵蝕基層表面，這就是沖刷作用。車輪駛過時，后方板的邊緣或角隅先向下彎沉，將脫空區內積滯的水擠向前方，當車輪行駛到前方板上時，又將水擠向后方，由于行車速度較快，積滯水受到擠壓的前后流動速度很高，路基材料在高速水流的作用下很容易受沖刷，尤其是抗沖刷性能不好的細粒材料更容易受到沖刷，從而使積滯水變成含有細粒土的泥漿，在車輪和面層板彎沉變形的作用下，泥漿沿接(裂)縫自由邊緣冒出，這就是通常所說的唧泥。唧泥的出現意味著路基受到沖刷，細粒土被帶出，周而復始，路面板因此產生脫空。

2.2 脫空檢測方法[3]-[5]

目前國際上普遍采用落錘式彎沉儀(FallingWeight Deflector，以下簡稱FWD)進行路面行為評價，取得了很好的效果。FWD采用計算機自動采集數據，具有速度快、精度高，特別適合于大規模測試的特點；它能夠模擬實際行車荷載對路面某一點的瞬間作用，能夠測得該點的彎沉盆數據，基本反映了行車荷載作用下路面的受力狀態，在道路檢測與評價方面具有無可比擬的優勢，因此利用FWD實測彎沉進行水泥混凝土路面板底脫空評定就顯得很有必要。

2.2.1截距法

截距法是NCHRP研究中建立的方法。目前被認為是一種比較理想的脫空檢測方法。利用FWD對水泥混凝土路面施加分級荷載，然后利用荷載板中心的彎沉與相應的分級荷載畫出荷載彎沉圖，利用回歸分析做出荷載彎沉的線性回歸曲線。通過回歸直線的截距來判斷脫空情況。如果線性回歸曲線在彎沉軸的截距大于50 m則認為板底存在脫空，否則認為不存在脫空。

2.2.2夾角法

根據路表荷載向下圓錐形擴散的假定，夾角法利用彎沉盆定義參數Q，以此來估計脫空的存在。首先利用FWD實測彎沉值畫出彎沉盆圖，然后在彎沉圖上對距FWD荷載盤中心30cm與l80 cm的彎沉點進行連線，經過距FWD荷載盤中心l80 cm的彎沉點作一水平線，這兩條線之間的夾角被定義為Q。運用反正切公式即可算出Q，但由于實際上Q的數值很小，所以計算時統一把距FWD荷載盤中心距離為30cm與l80 cm的彎沉點之間的水平距離規格化為609．6 μm(目的是放大計算的結果便于判斷)，則Q的計算公式為：

如果Q大于等于22。則認為板底存在脫空，否則認為板底不存在脫空。

2.2.3聲振法

采用脫空檢測儀進行檢測，檢測速度平均6點／分鐘，采用計算機采集數據，直接分析聲音信號，產生路面密實與否的檢測結果。它是通過激勵被測試件產生機械振動(聲波)，測量其振動的聲音信號特征來判定質量的技術。其識別系統：落錘從固定高度自由降落敲擊剛性路面而發聲，通過傳聲器(話筒)采集該聲音信號，然后提取聲信號的頻域特征，再輸人神經網絡判別路面是否脫空。

2.2.4彎沉盆變異法

彎沉盆變異法指的是均勻支撐的混凝土路面板在荷載下的彎沉隨離荷載作用點距離的增大而減小，若離荷載作用點較遠位置的彎沉值比近位置的彎沉值大，則說明可能存在脫空現象。

2.2.5 FWD反算基層模量對比法

FWD反算基層模量對比法指的是利用混凝土板受測部位的實測彎沉值，選用模量反算軟件，反算板下各部位的模量值與板中基層下模量值進行比較，若二者的比值接近1，則可判定受測部位處于均勻支承條件下，若遠遠小于1，則可判定受測部位處于板底脫空狀態。

2.3 應用實例

某高速公路主車道和超車道基層頂面當量回彈模量均值分別為369和388，基層頂面強度較高，但主車道和超車道基層頂面當量回彈模量變異系數較大分別為0.17和0.23，基層強度整體較高但不均勻。采用設計要求標準的板角彎沉大于105 m或者相鄰板橫縫彎沉差大于50 m的標準分別得到的脫空板數是29點和7處14點。由落錘式彎沉儀采用截距法計算共檢測40點得到的，得到脫空點數3點，脫空板占檢測總板數的7.5％。由聲振脫空檢測檢測36點，脫空6點，檢測出來的脫空比率為16.7％ 。通過多種方法互相對比，確定脫空的板塊為板塊1、7、8、9、40、41、55，計七點的相應板角，可能脫空的板塊包括板塊6、7、9、16、17，計5點相應的板角，脫空率約6％-10％ 。

路面設計原理與方法范文5

關鍵詞：混凝土預應力混凝土路面

Abstract: prestressed cement concrete pavement has high strength, juncture, do not appear less diseases and design the advantages of long life. In order to reduce the cost, continuous construction, and puts forward a two-way prestress inclined method of cement concrete pavement in the new concept.

Keywords: concrete prestressed concrete pavement

中圖分類號： U416.216+.1 文獻標識碼：A 文章編號：

雖然預應力的原理被廣泛地應用于建筑、橋梁等領域，但在道路上的應用卻剛剛興起,混凝土的主要特性就是抗壓強度遠大于抗拉強度,預應力混凝土路面就是充分利用這一特性，事先在工作截面上施加壓應力，以提高它的抗彎拉強度，提高承受荷載能力。普通混凝土路面投入運營一段時間后由于路面配筋少易產生裂縫、沉陷、嚴重破碎板、板角斷裂、拱起、唧泥等病害，使路面使用性能下降，影響行車舒適性，因此很有必要對傳統混凝土路面進行結構和技術的革新。由于預應力混凝土路面具有很多傳統的混凝土路面無法比擬的優點，加之近代預應力技術有了新的發展，為改善傳統路面的不足，適應交通運輸的發展，有必要開展預應力混凝土路面的研究工作。

根據國外的設計經驗，結合中國現行規范，建議預應力路面的設計標準為：以使用年限末期混凝土板出現疲勞開裂為臨界狀態，采用國外與國內相結合的方法進行設計。

合理的預應力路面設計應妥善地考慮下列因素：①路面使用年限和使用特征；②交通量和交通組成；③臨界荷位；④混凝土強度與疲勞破壞；⑤土基和基層，即地基剛度和基層頂面摩阻系數；⑥荷載應力計算方法；⑦預應力路面接縫設計；⑧板端錨固區的設計；⑨預應力損失的計算；⑩排水設計。

預應力路面的結構構造和組合設計

預應力混凝土路面下路基應穩定、密實、均質，對路面結構提供均勻的支撐，路基填料的選擇與路基施工工藝要求可同普通混凝土路面一致，應符合公路路基施工技術規范的有關要求。

與普通混凝土路面不同，預應力混凝土路面因其板長長，為防止過多的預應力損失和板底的不利約束，需對基層頂面進行處理，采用加鋪滑動層來減小摩擦系數。

推薦設計程序：

(1)收集交通資料，根據普通混凝土路面設計參數的確定方法，計算設計車道使用年限內的標準軸載累計作用次數Ne，確定基層頂面的綜合回彈模量Es、地基反應模量K及基層頂面的摩擦系數μ，確定混凝土的設計強度fcm和混凝土面板的最大溫度梯度計算值Tg。

(2)預應力路面一般采用矩形，最合適的板長一般為90～210 m，過長需足夠大的預應力克服板底摩擦阻力和預應力損失；過短則需較多的接縫和張拉點。根據當地環境狀況選擇適當的板長。氣候干燥炎熱的地方，建議取小值。結合路面的交通量和預應力筋所需的最小保護層，假定一個初始板厚。一般地，對于公路來說，預應力路面板厚應略大于相應素混凝土路面的0.65倍；對于機場而言，應是0.6倍。對于中國公路而言，考慮到運輸繁忙和超載現象嚴重，建議預應力路面的板厚取相應素混凝土路面板厚的0.7～0.75倍。

接縫設計

預應力混凝土路面的接縫設計應遵循以下原則：①接縫必須能容許板端發生位移，能夠不被壓壞；②交通荷載不會使接縫產生過大的撓度的應力；③接縫材料必須耐磨、抗疲勞和防腐；④接縫應密封防止水和不可壓縮的雜物進入；⑤損壞部分的修補應當方便易行；⑥接縫的施工程序應與預應力的張拉方法相協調；⑦接縫的建造費用應盡量低。

一般在板端接縫下設置鋼筋混凝土枕梁，以提供接縫處較強的地基和路面的連續性。因預應力路面對接縫的要求較高，接縫的形式選擇可參照橋梁中的伸縮縫。

預應力路面板端部錨固區設計

錨固區設計時既要保證在張拉鋼筋時錨具下錨固區的混凝土不開裂和不產生過大的變形，又要求計算錨具下所需配置的間接鋼筋須滿足局部受壓承載力的要求。

鋼筋種類 后張預應力

碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線 0.75 fptk

冷拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋 0.7 fptk

冷拉鋼筋 0.9 fpyk

縱向預應力筋設計

根據設計原理，可計算該路段所需最小的預應力。取強度安全系數為1.2，則混凝土的容許彎拉應力ft=4.17 MPa，溫度應力fΔT=3.18 MPa，路基摩阻引起的應力fF=0.96 MPa，荷載應力fL=1.89 MPa?；炷了枳钚☆A壓應力fp=fΔT+fF+fL-ft=1.86 MPa。

對于在一般氣候環境下使用的預應力混凝土結構采用后張法預應力總損失為20%。采用后張拉，張拉的控制應力為σcon=0.75×Rby=1 395 MPa。

考慮混凝土板內部的預應力損失后，有效預應力為fs=0.8×1 395=1 116 MPa

橫向配筋設計

不設橫向預應力，僅配置足夠的鋼筋，其配筋設計參考連續配筋混凝土路面的配筋設計。

采用φ12的Ⅱ級螺紋鋼筋為橫向鋼筋，間距為50 cm。

板的端部設計

(1)為防止板在端部發生局部承壓破壞，因此，在板端設置由間距20 cm的φ10鋼筋組成的6m×（3.75n-0.1）（n為半幅車道數）m的雙層雙向鋼筋網。另外，在板端(包括伸縮縫)處設置有2 m×（3.75n）m的鋼筋混凝土枕梁，以加固基層，防止板端和接縫處發生破壞。

(2)對于100 m長的預應力混凝土路面，伸縮縫的設計就顯得非常重要。由于板底設置了滑動層，其摩擦系數較小(μ=0.8)，又因其板很長，所以季節性溫度變化將引起板端較大的位移。假定預應力對溫度引起的位移影響可忽略，按照素混凝土板較小初步計算，在年溫差最大(與路面合攏溫度T=20℃相比)ΔT=40℃時，板端位移可計算如下：滑動區長度，取L=50 m,則Δ=19.2 mm；經綜合比較，采用GQF-C-80型伸縮縫(伸縮范圍為14～94 mm)足以滿足要求。

路面設計原理與方法范文6

關鍵詞：路面，彎沉，測試，設備

 

路面彎沉是反映路面各結構層整體強度和剛度的重要指標,同時也與路面的使用狀態存在著一定的內在聯系。

1 彎沉值的幾個概念

1.1) 彎沉 彎沉是指在規定的標準軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產生的總垂直變形（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉），以0.01mm為單位。

1.2) 設計彎沉值 根據設計年限內一個車道上預測通過的累計當量軸次、公路等級,面層和基層類型而確定的路面彎沉設計值。

1.3)竣工驗收彎沉值 竣工驗收彎沉值是檢驗路面是否達到設計要求的指標之一。當路面厚度計算以設計彎沉值為控制指標時，則驗收彎沉值應小于或等于設計彎沉值；當厚度計算以層底拉應力為控制指標時，應根據拉應力計算所得的結構厚度，重新計算路面彎沉值，該彎沉值即為竣工驗收彎沉值。

2、路面彎沉的變化規律

路表彎沉的變化,是一個多方面因素綜合作用的復雜過程。路基路面各層的材料性質、結構組成類型、壓實狀況、壓實程度、溫濕度環境、氣候條件、交通組成、檢測時的環境條件以及所使用的儀器設備及檢測人員的檢測水平等均對彎沉的大小產生很大影響。

瀝青路面的表面彎沉變化過程分為三個階段。路面竣工后的前1～2年為第一階段。在這一階段,由于車輛荷載的重復碾壓,漸趨壓實,加上半剛性基層材料隨著齡期強度增長,從而導致路表彎沉將逐漸減小,大約在路面竣工后的第2年達到最小值。

3、路面現場彎沉測試

3.1貝克曼梁彎沉測試

用貝克曼梁測試彎沉,作為施工驗收及補強設計時彎沉檢驗的手段,是我國通行的做法,同時,在我國也一直是路面結構設計的基本參數。

3.1.1)在我國現階段,一般測試的是路面回彈彎沉而非總彎沉;

3.1.2)標準車 我國一直規定用解放牌CA-10B型及黃河JN-150型作為兩個荷載等級的標準車，但隨著汽車工業的發展，這兩種型號的車已相當落后，尤其在1986年國家經委、計委、交通部等10個單位聯合關于加速老舊汽車報廢更新的暫行規定，明令解放CA-10B及黃河JN-150為報廢車型不再生產后，漸趨滅絕。這兩種車型顯然已不能作為標準車型，為此我國參照國外試驗方法，規定了測試車的后軸標準軸載、輪胎壓力及當量圓直徑。

在此對工程實際中經常用到的BZZ—100型汽車的參數校驗加以說明。

3.1.2.1)后軸的軸載

汽車的后軸標準軸載應為100±1kN，即向汽車車槽中裝載（砂石、磚等），注意堆放要穩妥，裝載要均勻，不得出現偏載，將汽車前輪駛離地磅，稱量后輪重，使之重量在99kN～101kN之間（包括99kN和101kN）。

3.1.2.2)輪胎的充氣壓力

用氣壓表檢查輪胎內胎的氣壓是否符合0.7±0.05MPa。

3.1.2.3)輪胎的接地面積

在光滑平整的硬質路面上用千斤頂將汽車后軸頂起，在輪胎下放鋪一張新的復寫紙，輕輕落下千斤頂，在方格紙上印上輪考試吧胎印痕，用數方格的方法測算輪胎接地面積，精確至0.1cm2，換算成當量圓直徑，應符合規定值21.30±0.5cm。

3.1.2.4)輪隙寬度

測試前要檢查是否兩個后輪均能自由插入彎沉儀的測頭。。如后輪輪隙過小，可以在輪軸上加合適寬度的金屬墊片。

3.1.2.5)百分表靈敏度

安裝經過計量校驗的百分表于彎沉儀的測定桿上，百分表調零，有手指輕叩彎沉儀，檢查百分表是否穩定回零。

3.1.3）彎沉儀的選擇及彎沉儀誤差修正彎沉儀由貝克曼梁、百分表及表架組成。彎沉儀長度有兩種：一種3.6m，前后臂分別為2.4m和1.2m；另一種加長的彎沉儀長5.4m，前后臂分別為3.6m和1.8m。當在半剛性基層瀝青路面上測定時，宜采用長度為5.4m的貝克曼梁彎沉儀，以避免支點沉降的影響。

3.1.4）彎沉測試頻率 測定代表彎沉值時，應以每公里每一雙車道為一評定路段。每路段檢查80～100個點。對多車道公路必須按車道數與雙車道之比，相應增加測點數。

3.1.5）溫度修正對于瀝青路面來說，彎沉強度測定是在瀝青路面上進行的，而表層區域受天氣影響變化較大，夏天瀝青路面發軟，冬天又變硬發脆。因此，如在夏天測定時，由于過硬，也會產生失真現象。所以，需要定出一個溫度為測定彎沉的標準狀態。

3.1.6) 應注意彎沉儀測頭的位置,測頭應置于測點上,即輪隙中心前方3cm-5cm;

3.1.7)代表彎沉測試的時間應選在路面竣工后第一年的最不利季節。

3.2JG型自動彎沉儀彎沉測試

JG型自動彎沉儀的基本工作原理與貝克曼梁彎沉測試的原理相同,都是簡單的杠桿原理。其本質是貝克曼梁的自動化形式。它利用了檢測車本身后軸的軸重,安裝在汽車底盤下方類似于貝克曼梁支架的測量架,實現了彎沉測試的自動化。

該方法測試的彎沉數據是路面在車輛荷載作用下的總彎沉,可為路面養護管理系統提供可靠的強度數據,同時可用于新建路面、路基的施工質量控制及施工質量驗收。

4、其它測定路面彎沉的方法

4.1 自動彎沉儀測定路面彎沉

自動彎沉儀是利用貝克曼梁測定原理快速連續測定的設備,并在標準條件下每隔一定距離連續測試路面的總彎沉及測定路段的總彎沉的平均值。洛克魯瓦型自動彎沉測定車由測試汽車、測量機構、數據采集系統三部分組成,測量機構安裝在測試車底盤下面,測臂夾在后軸輪隙中間。自動彎沉儀測試時的速度必須保持穩定,應控制在3.0～3.5km/h范圍內。另外,當路面嚴重損壞、不平整、有坑槽時,測定設備有可能損壞,或者當平曲線半徑過小時,都不能檢測。

4.2 激光彎沉測定儀

激光彎沉測定儀是專門用來測定路面微小彎沉用的,這種微小彎沉一般在微米數量級。例如,冬季氣候條件下的瀝青混凝土路面,用一般貝克曼梁彎沉儀已無法測量。由于機械之間摩擦所產生的誤差已將微變彎沉覆蓋,因此只有用激光衍射辦法才能測出它的微小彎沉值。激光彎沉測定儀具有操作簡易、精度高、讀數穩定、體積小、質量特輕等特點。

4.3相互換算

當用自動彎沉車或落錘式彎沉儀測定時,首先應建立自動彎沉車或落錘式彎沉儀與貝克曼梁檢測之間的相關關系,并將自動彎沉車或落錘式彎沉儀測得的彎沉值換算為貝克曼梁的彎沉值,再計算路段的代表彎沉值。用自動彎沉車或落錘式彎沉儀測定路表彎沉時,應按5m的間距等距離布設測點。

5、彎沉測試的影響因素

5.1)環境因素的影響。測試現場的溫度、濕度、季節及地質狀況均會對彎沉測值大小產生影響。通常情況下路面溫度越高則實測彎沉值越偏大，這可以通過《公路路基路面現場測試規程》(JTG E60-2008)中路面彎沉溫度修正曲線的斜率均為負值體現出來。實測彎沉值還應該依照《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2006)所推薦的系數表進行季節影響系數K1和濕度影響系數K2的修正。 5.2)人為因素的影響。在進行彎沉測試時，有些情況下人為影響作用較大。例如后軸軸載和輪胎氣壓的測量誤差，貝克曼梁測頭放置相對于輪隙中心的位置誤差，以及測試人員讀取百分表的誤差均會影響測試彎沉值的大小。為此，現場測試人員必須經過嚴格的操作技術培訓，測試過程中認真按照規范要求工作。。

 

6、路面彎沉測試設備的選用

我國現階段的路面彎沉測試,公路路基路面現場測試規程雖然推薦了自動彎沉儀及FWD,但同時強調了貝克曼梁測定回彈彎沉,評定路面承載能力,回彈彎沉用于路面結構設計的權威性。同時,我國的路面驗收、舊路補強設計也是以回彈彎沉為控制指標。因此,進行自動彎沉儀、FWD、貝克曼梁彎沉對比試驗很有必要。

相對于貝克曼梁,自動彎沉儀、FWD具有測速快、精度高、自動化程度高的優點。。FWD由于很好地模擬了行車荷載對路面的動力作用,并且可以得到測點彎沉時程曲線,現階段被認為是最有效的路面承載能力評價設備。

目前,FWD、自動彎沉儀還不能完全替代貝克曼梁,若找出各種檢測設備的相關關系對自動化彎沉檢測設備的推廣應用大有好處。