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浅谈公路水泥混凝土路面设计中的问题

日期: 2016-10-19
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  【摘 要】水泥混凝土路面凭借本身具有的高耐磨力、高承载力、长寿命等特点使其在很多道路中得以使用和发展。本文主要是对公路水泥混凝土路面设计中的常见问题进行分析,旨在更了解该类型路面的结构原理及其使用概况,从而更好的掌握其发展方向。

    1 水泥混凝土路面简介 
  1.1 水泥混凝土路面的特点 
  水泥混凝土路面顾名思义也就是指主要是使用水泥混凝土来进行铺设施工的路面,由于水泥的强度和硬度都比较大,因此该类型路面具备较高的强度、稳定性、耐久性和承载能力等优点,能够适应繁重和快速交通的要求。另外由于水泥路面有良好的平整度、粗糙度,因此相对于沥青路面而言,在水泥混凝土路面上形式的车辆耗油量相对较少,同时,路面在潮湿时仍能保持足够的粗糙度,而使车辆不打滑,能够保持较高的安全行车速度。但是,水泥混凝土路面还存在一定的缺陷,那就是比较容易出现裂缝,究其原因是水泥容易受到高温曝晒和高荷载施压作用影响。 
  1.2 水泥混凝土路面可靠度设计的重大意义 
  水泥混凝土路面可靠度设计指的是路面在一定的时间内性能的发挥状况,也就是路面是否能够在规定的时间内满足正常使用的要求。水泥混凝土路面可靠度设计时一般主要需要考虑到路面疲劳强度、路面的结构性能以及路面行车荷载的承载力等三个方面。因此也就意味着,只要这几个方面能够达到规范要求,那么路面的设计成果就可以满足路面结构的目标可靠度。水泥混凝土路面的设计内容包括面层、基层、底层等所有的结构,且所有结构之问呈现一种互相影响,“牵一发而动全身”的状态,也就是指当这些结构中的某一个结构出现病害损坏,那么其他结构也会在短时间内相继出现病害,直到整个路面破坏为止。因此,如何选择水泥混凝土路面的可靠度设计标准对于防止路面病害过早出现,保障公路的正常运营具有非常显著的意义。另外,结构可靠度设计还能够保证水泥混凝土路面所有结构施工指标在最大程度上符合实际要求,从而能够最大限度的提高资源的利用率。 
  1.3 水泥混凝土路面设计过程中涉及到参数 
  水泥混凝土路面设计包含多个结构参数的选择,也就是要确定该公路路面的材料性能和结构尺寸参数的变异值。一般而言,水泥混凝土路面设计时需要考虑到的结构及其参数为基层顶面当量回弹模量、路面的面层厚度以及水泥混凝土的弯拉强度等。这些参数的分析主要是分析这些结构参数在那个氛围值内性能得到最大发挥,路面使用寿面能够最长,如路面整体厚度为多少厘米,在哪个范围内其使用时间最久。 
  2 水泥混凝土路面设计常见问题 
  2.1 公路通车数量值的分析 
  公路通车数量值指的是公路在同一时间段内能够承载的最大的通车数量,其计算公式为轴载换算公式,该计算方式是通过计算公路路面在大量通车作用下其疲劳以及损坏程度来确定的。一般而言,公路轴载换算与疲劳和损坏值的等效换算的前提是同一个路面结构、同一个计算时间。具体使用的通车量计算需要运用到交通量方向分配系数和车道每年的日货车交通量ADTT这两个方面的值。目前使用的交通量方向分配系数经过调查分析后确定为0.5,而车道每年的日货车交通量ADTT则是在交通量方向分配系数基础上使用轴载当量换算系数法去求,然后再使用设计基准值与交通量增长率计算出车道的总体交通累计次数,得出总体值,然后再进行交通分级,最后确定通车数量值。 
  2.2 公路等级的确定分析 
  公路水泥混凝土路面具有多个不同的等级,目前按照路面结构的不同指标将所有公路划分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路以及四级公路。设计何种等级均要根据该公路的位置、交通需要以及经济能力等决定。一般而言,交通需求量大、经济发展比较迅速、人口比较密集,且最主要是经济能力强的地区则公路的设计等级要在二级或者一级;而一些偏远地区,人烟稀少且经济能力不足的地区,那么设计的公路等级则相对较低,能够在规定的时期内满足人们出行需求为准。设计水泥混凝土路面除了需要考虑路面的等级外,还需要对其工程结构的安全等级进行设计,也就是对路面的可靠值进行设计。而决定可靠值的有路面厚度、混凝土弯拉强度等,所以路面结构安全等级的设计就要从这些结构的可靠值设计着手,根据公路等级的要求选择符合实际的施工技术以及施工质量,使其最大限度的符合该路段的可靠度要求。 
  2.3 路面施工材料选择分析 
  水泥混凝土路面在设计过程中除了要确定路面等级、路面通车量总值之外,还需要对路面施工的材料进行分析确定,具体需要考虑到材料选择方面有:基层材料选择、路基材料选择以及面层板材料选择。具体的选择要求如下: 
  (1)基层材料选择。公路基层是确保路面稳固和长久使用的最重要决定因素,若基层材料选择不恰当,就会容易出现基层短时间内损坏,严重影响公路车辆通行,因此,在选择基层材料时要根据标准进行选择。一般而言,特重型的公路基层需要使用到的材料应该是一些具有较强抗冲刷力的材料,如沥青混凝土,具有较强辗压性质的混凝土以及一些贫混凝土等。选择这些具有较强抗冲刷力的混凝土材料主要是考虑到,若基层使用的是一些容易冲刷的混凝土,那么当公路在长时间通车后无法避免的要承受较强的荷载作用以及雨水冲刷,在这种情况下没有较强抗冲刷力的基层就会非常容易被冲刷,导致出现病害,影响路面正常通车和缩短公路的使用寿命 。除此之外,受到冲刷的基层会导致路面出现各种凹陷、裂缝以及错台等病害出现,严重威胁行车和人员的安全。所以,基层材料选择的一个重要指标就是要具有较强的抗冲刷力。若选择的基层材料抗冲刷能力比较弱,就会非常容易出现基层冲刷唧浆事件发生,严重影响路面的使用情况。 
  (2)路基材料的选择。公路路基施工材料有多种类型,有一些材料在特定等级的公路路基施工中不能够当做施工材料来使用,如高速公路路基不能使用高液限粘土,一级公路不能够使用含有机制的细粒土,高速公路上路床的填料不能够使用低液限粘土、二级及其以下等级公路的上路床施工时不能够使用高液限粘土作为填料等。这些材料之所有被限制的原因主要是由交通量、载重量和自然环境所决定,如有机质细粒土不能使用在公路路床的原因是由于细粒土容易受到雨水冲刷导致病害出现,威胁行车安全。所以,公路水泥混凝土路面设计过程中路基材料的选择应该要避免使用这些限制性的材料,充分保障公路安全。 
  (3)面层板材料的选择。面层板的材料选择主要是分析其组成结构方面内容。一般而言,水泥混凝土面层板缩缝位置应该设有防止路面病害的传力杆,如此才能够延长面层板的使用寿命,防止这些板块断裂。但是,分析我国很多水泥混凝土的面层板设计结构中发现,很多面层板均没有设置传力杆,导致板面周围出现很多的病害,且板块断裂现象发生非常频繁。因此,为了使水泥混凝土路面的使用寿命能够得到最大限度的延长,需要在施工过程中在面层板横向缩缝的这一区块专门设计一些具有较大承载能力的传力杆,从多方面保障行车安全。 
  3 结束语 
  综上所述,水泥混凝土路面是公路交通最为常见的路面类型之一,在促进交通公路发展过程中有着举足轻重的作用,是目前路面交通不可或缺的组成部分之一。但是由于水泥混凝土本身性质或者其他外部因素影响等原因,水泥混凝土路面不可避免的出现一些损坏问题,影响公路运营和车辆的通行。因此,通过分析和设计路面的可靠性值、施工材料选择、车辆通行量等方面,能够在一定程度上减少水泥混凝土病害的发生,促进其更好的为人民服务。 
  注:作者身份证号码为342622197701080019

  原文地址:http://www.xzbu.com/8/view-5848547.htm

 

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