城市地下道路复合式路面结构设计方法研究

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1、2012年l2月第l2期城市道桥与防洪道路交通37城市地下道路复合式路面结构设计方法研究虞秋富’，马士宾，陈晗，王海燕。(1．河北工业大学土木学院，天津300400；2．天津市市政工程设计研究院，天津300051)摘要：该文首先在对城市道路交通组成特点分析的基础上，给出了新的地下道路轴载换算标准，然后利用疲劳等效原则，确定路面结构轴载换算方法。应用ANSYS力学分析软件分析了复合式路面结构AC、CRC模量及AC层厚度对AC层底拉应变、CRC板底弯拉应力和复合式路面层间剪应力的影响。然后提出了CRC+AC复合式路面结构的设计方法，

2、并建立较为系统的设计步骤和流程。关键词：复合式路面；ANSYS；轴载换算；设订‘方法中图分类号：U416．02文献标识码：A文章编号：1009—7716(20l2)12—0037—04取工作日内的一天实测交通量换算全天交通量的0引言方法。随着我国经济发展，城市的规模正在迅速变由于海河东路地处市中心，且靠近天津东站，交大，城市人口密度的增加给城市交通带来了很大通流量相对较大，以小汽车、公交车为主。一天内小的压力。与此同时，地下道路正以其可提高线路标汽车、中型客车、大客车交通辆依次为14395veh、岳之蛳辅*神准、缩短运营里程、保

3、护环境、减少拆迁、噪音污染53veh、944veh，且早上8：00—10：00，下午17：00—18：30啪m㈣册。少等优点而越来越得到人们的青睐。城市地下道为高峰／bN~,段。对车重最大的大客车载客量进行路内采用连续配筋混凝土基层和沥青混凝土面层统计得到如下表1所列及图1所示。组合的复合式路面具有很多优点。CRC层由于纵表1大客车载客情况表向配置了足够的钢筋而具有非常强的结构承载能载客量／人0～1010～2020～3030～4040～5050～60力，同时CRC取消了横向接缝，可以减少路面水损车数／veh19017731616

4、97220害。而AC层则可以改善路面行驶性能。AC+CRC路面结构可以大大提高地下道路路面的使用性能、使用寿命和服务水平等。但是由于种种原因，作为地下道路重要组成部分的CRC+AC复合式路面结构设计却未得到足够的重视，即大部分地下道路内路面结构都是根据以往的经验直接给出的，未经过专题的研究1。U1010～ZUU～30jU～qU40～bUbU～buAC+CRC作为一种新型的路面结构，设计时常单辆夫客车载客人数／人规做法是套用公路沥青路面设计方法。而城市道图1大客车载客人数分布图路与一般公路所承受的交通组成方面存在很大差由表1及图1

5、可以看出，载客在20～30人的异，直接套用现有规范势必造成很多不合理的地大客车数量明显高于其他类型的车辆。经调查发方。因此，研究和推广AC+CRC复合式路面结构，现，大客车主要由公交车和旅游大巴两种车构成。并提出相应的设计方法不仅具有重要的现实意旅游大巴空车质量在13t左右，满载47人，人均体义，而且具有很好的工程应用价值。重按65计，则满载时旅游大巴轴重为78．75kN。公交车空车质量在9．5t左右，满载时有70人，人1交通量调查及轴载换算研究均体重按65kg计，此时轴载为70．25kN。1．1交通量调查1．2轴载换算研究为掌

6、握地下道路交通量情况，针对天津市海在我国，规范中要求轴载换算时，路面设计时河东路地下道路交通组成情况进行了专项交通量以单轴双轮组轴载100kN为标准轴载。而调查结调查。由于受调查条件及仪器的限制，该项调查选果显示：地下道路最大轴载也不过80kN，再以100kN作为标准轴载显然不合理。收稿日期：2012-09—20轴载换算应遵循的原则【2】：作者简介：虞秋富(1988一)，男，河北秦皇岛人，研究生，研究方向：道路材料与结构。(1)以达到相同的损坏状态为标准，即同一路38道路交通城市道桥与防洪2012年12月第12期面结构，甲轴作用

7、了N。次后，路面达到某种损坏到6cm时，层底最大剪应力由0．215MPa降至状态，乙轴作用了N：次后，路面也要达到同样的0．198MPa，降低了8．59％；AC层厚度由14em增损坏状态，在此时甲轴和乙轴的作用视为等效。至18cm时，层间剪应力仅降低了5．71％，且剪应(2)对于同样一个交通组成，无论以其中哪一力随厚度增大而降低的趋势变缓。总体而言，AC个轴载作为标准进行等效换算后所得到的路面厚层厚度对剪应力影响不大。考虑施工工艺要求，AC度计算结果应该是相同的。层厚度宜取4em一8cm之间。按照上述原则以60kN作为标准轴载重

8、，在2．1．2CRC厚度对剪应力的影响应用ANSYS建模分析后，重新推导了城市地下道分别改变CRC层厚度，计算AC层底剪应力，路轴载换算公式。结果如图3所示。计算AC层底拉应力时轴载换算公式见公式(1)。pN=C1C2()(1)I一、一一．计算连续配筋混凝土板底