山区高速公路水泥混凝土路面加铺沥青结构层设计.pdf

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1、2013年第4期广东公路交通GuangDongGongLuJiaoTong总第127期文章编号：1671—7619(2013)04—0016—04山区高速公路水泥混凝土路面加铺沥青结构层设计关志深，曾俊标(1．长安大学公路学院，西安710064；2．广东华美加工程顾问有限公司，广州510627)摘要：结合梅河高速公路沥青混凝~an铺罩面工程，在各种基础资料调查的基础上，根据旧水泥混凝土路面上加铺结构设计的原则，采用数值分析软件ANSYS对不同纵坡、不同加铺层厚度的沥青混凝土加铺层最大应力进行详细分析，介绍水泥混凝土路面沥青加铺结构层的设计。关键词：水泥混凝土路面；沥青路面；结构设

2、计中图分类号：U416．02文献标识码：B0引言1．2．1路面破损状况梅河高速公路全长118．41km，其路面结构梅河高速公路水泥混凝土路面使用状况良为28cm水泥混凝土面层(5MPa)+20cm6％水泥好，发生病害的路面板较少，其主要病害类型为断稳定碎石+20cm4％水泥稳定石屑+15cm未筛裂、横向裂缝，其次为纵向裂缝和角隅病害。行车分碎石。该项目于2005年10月30日建成通车，道、超车道中的断裂板和重裂缝板分别占其车道是2005年度建成的广东规模最大的山区新建高板数的1．1％、0．6％；而行车道、超车道中轻微裂速公路。梅河高速公路位于广东省粤东北山区，缝板数分别占其车道板

3、数的0．9％、0．5％。地形、地质条件极为复杂，并且位于亚热带季风1．2．2板缝传荷能力区，受台风和东南季风的影响，年降雨量及瞬时采用FWD对水泥混凝土面板板缝进行弯沉降雨强度很大。本项目路面经过5年多时间的检测，检测结果表明板缝传荷能力处于“优良”等车辆行驶，路面服务水平有所下降，为进一步改级的占58．1％，“中”等级的占24．2％，“差、次”等善行车舒适性，提高路面服务水平，贯彻“预防性级的占17．8％。养护理念，节省全寿命养护成本”，对梅河高速公1．2．3面层几何和力学参数路水泥混凝土路面进行沥青混凝土加铺罩面。通过现场钻取面层芯样，测量芯样厚度，并对本文结合梅河高速公路水

4、泥混凝土路面加铺沥芯样进行试验劈裂强度试验，经计算统计，得面板青混凝土工程，介绍水泥混凝土路面沥青加铺结几何和力学参数如表1。构层的设计。表1面层几何和力学参数试验检测结果l路面使用现状1．1交通量调查与预测结果通过对各收费站进出交通量计算统计，梅河高速公路双向日混合交通量约7800N／a，其中，三K0一K2412028．2925．4类车及以上混合交通量占40％。经计算预测，按K24一I(5011028．7l1O5．4限超10％考虑得梅河高速公路沥青路面加铺设计K50一K731l128．7l065．2计算年限内交通累计轴次为1．3X10次。K73一K958228．0785．11．

5、2路面使用状况K95Kl189928．0945．1作者简介：关志深(1981一)，男，汉，广东阳江人，硕士研究生，工程师，主要从事道路工程技术咨询与研发工作。E-mml：deeps81@163．corn．·16·2013年第4期关志深山区高速公路水泥混凝土路面加铺沥青结构层设计总第127期由面层几何和力学参数试验检测结果表明，面层厚度和强度均满足面层设计技术要求。1．2．4基层顶面当量回弹模量检测结果选取代表性路段，采用FWD对基层顶面当量回弹模量进行检测，经计算分析得基层顶面当量回弹模量均值介于216～797MPa之间。同时，挖开代表性水泥混凝土面层后其见基层质量良好，图1路面

6、结构有限元模型其质量与检测强度结果基本相吻合。表3水泥混凝土路面各结构层材料设计参数1．2．5路面状况技术评定结果根据路面调查和检测结果，对路面使用性能指数进行评定，结果如表2所示。表2路面技术状况评定结果2．2有限元计算结果分析经ANSYS有限元软件计算可知，在沥青加铺层厚度分别为4cm、9cm及12em时，不同作用荷载下不同纵坡坡度的沥青混凝土最大应力见表4一表6。2基于有限元加铺层厚度计算分析表44cm厚沥青混凝土加铺层水平及竖向最大应力从前述路面使用现状的调查、检测结果得知，(单位：MPa)目前路面整体使用状况良好，路面结构层强度能施加荷载坡度／(％)满足未来交通荷载的要

7、求，由此确定水泥混凝土12345路面加铺沥青层的目的是为了改善水泥混凝土路水平剪应力0．3660．3760．3850．3940．413面表面功能为主，即改善行车舒适性、防水性和抗标准荷载竖向剪应力0．0890．0910．0930．0960．100滑安全性。故从经济角度考虑，路面加铺厚度应(0．7MPa)水平拉应力0．4580．4700．4810．4930．516采用技术合理的最小值。竖向拉应力0．1110．1140．1160．1200．125本文采用数值分析软件ANSYS对标准荷