路面設(shè)計
[拼音]:lumian sheji
[外文]:pavement design
道路設(shè)計的重要組成部分。其任務(wù)是確定路面等級,選擇路面類型,進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計,計算各結(jié)構(gòu)層厚度及確定材料配合比,達(dá)到在不同季節(jié)和水文條件下承受各種車輛荷載時具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強(qiáng)度,并能顧及行車速度與安全,道路維修和良好經(jīng)濟(jì)效益等各項要求。
路面設(shè)計從20世紀(jì)初就開始研究,已有80多年的歷史,目前,各國使用的設(shè)計方法達(dá)幾十種。早期偏重于經(jīng)驗法,它是根據(jù)道路試驗結(jié)果或按照對道路進(jìn)行一般觀察的結(jié)果而建立的,具有一定的條件性和地區(qū)局限性,但由于方法簡便,能解決實際問題,故仍有很多國家使用。隨著力學(xué)和數(shù)學(xué)的發(fā)展以及電子計算機(jī)的運(yùn)用,可以按照彈性理論或粘彈性理論計算出多層路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力與變形(見路面力學(xué)計算),輔以一定的試驗和調(diào)查,逐步建立了理論法,它已成為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的發(fā)展方向,并已開始在美國、蘇聯(lián)、中國等國家應(yīng)用。
根據(jù)行車作用下路面的力學(xué)特性,可將路面分為柔性與剛性兩種。柔性路面多由瀝青類面層和多層結(jié)構(gòu)組成,比較柔韌具有一定塑性,在長期行車作用下,容易產(chǎn)生較明顯的變形,在柔性路面設(shè)計中需要考慮它的極限垂直位移和高溫季節(jié)面層(采用瀝青面層時)的穩(wěn)定,同時也要考慮不利季節(jié)面層底面的極限拉延和面層的低溫縮裂。剛性路面主要指水泥混凝土路面,在行車下工作于彈性狀態(tài),沒有明顯的垂直變形。剛性路面設(shè)計主要取決于混凝土面層的抗彎強(qiáng)度,同時考慮溫度變化對路面內(nèi)應(yīng)力的影響。
進(jìn)行路面設(shè)計,首先要進(jìn)行調(diào)查和收集資料。為此,應(yīng)著重了解政治、經(jīng)濟(jì)、國防等方面對路面的要求;調(diào)查當(dāng)前以及預(yù)估今后遠(yuǎn)景內(nèi)所承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)、交通量與車型的組成情況,查明道路所經(jīng)地區(qū)的氣候條件,路面材料的生產(chǎn)和供應(yīng)情況,以及沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。此外,還應(yīng)了解施工力量、機(jī)具設(shè)備等情況。
在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,路面設(shè)計的具體內(nèi)容和工作程序可概括如下:
(1)根據(jù)使用任務(wù)的要求和交通情況確定路面等級(高級、次高級、中級或低級),考慮路上車型組成和交通量大小,以及當(dāng)?shù)刈匀粭l件、材料供應(yīng)情況和施工條件等因素,選定面層類型。
(2)根據(jù)面層與基層相互配合的需要,滿足基層承重作用和傳遞、分布荷載的要求,按就地取材的原則,選取基層類型,基層可做成雙層或多層。對冰凍和水文條件不良地區(qū),為防止路面凍脹翻漿,應(yīng)作墊層設(shè)計和土基特殊處理。
(3)各個結(jié)構(gòu)層應(yīng)取得合理的組合,強(qiáng)度和厚度要配合得當(dāng),在各種自然因素的綜合作用下,能在使用期限內(nèi)始終保持足夠強(qiáng)度,滿足行車需要。
(4)根據(jù)路面力學(xué)計算方法或其他經(jīng)驗公式計算確定各結(jié)構(gòu)層厚度。
(5)選配各結(jié)構(gòu)層材料,包括粒料的級配組成、結(jié)合料(水泥、瀝青等)的用量計算等。
隨著電子計算機(jī)和系統(tǒng)工程的發(fā)展,路面設(shè)計不僅限于路面結(jié)構(gòu)組合和厚度計算,還應(yīng)綜合考慮路面使用性能評價、壽命估計、維修管理、運(yùn)輸效益等因素有機(jī)地聯(lián)系起來作為一個體系來處理,采用計算程序編制各個子系統(tǒng),反復(fù)迭代,運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計技術(shù),獲得更大經(jīng)濟(jì)效益,稱為路面系統(tǒng)設(shè)計。
- 參考書目
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- E.J.約德,M.W.韋特捷著,陳炳麟等譯:《路面設(shè)計原理》,人民交通出版社,北京,1983。(E.J.Yoder and M.W.Witczak,Principles of Pavement Desi??n,2nd ed.,John Wiley & Sons,New York,1975.)
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