与路面协调设计的公路路基设计指标及使用环境探讨

针对当前公路路基路面设计协调性差及规范的适用环境与当前公路使用环境、轴载状态差异问题,本着路基路面协调设计的思想,从影响路基结构特性的因素入手,研究了温度、湿度、荷载3大影响路基路面结构设计的主要因素,分析计算了不同环境、轴载状态下重载交通公路路基动应力、应变及公路工作区深度变化规律,揭示了在使用环境条件下进行路基结构设计的重要性.最后根据路基动应力、应变分析结果与控制标准,提出了适应重载交通的交通等级与设计标准轴载,以及适应重载交通高速公路的设计轴载与路基强度指标标准建议值,并基于与路面协调设计思想对使用环境下的公路路基设计提出了一些建议.     

青海省高等级公路沥青路面典型结构的研究

通过对青海省公路自然环境因素调查,结合青海地区交通状况和路基强度,进行合理的交通等级和路基强度等级划分,提出了适合青海地区的几种典型的路面结构形式.     

路基工作区的影响因素研究

针对目前路基工作区未考虑路面结构、交通荷载、路基加固对路基工作区影响的现状,展开路基工作区影响因素的研究.借助ANSYS软件,计算了两种路面结构、3种轴重和两种加固方式下的路基工作区.研究结果表明,路面结构厚度越厚,则路基工作区深度越小,两者呈线性关系,高等级公路的路基工作区比二级公路小;路基工作区随着轴载的增大而增大,两者近似呈线性关系;现行规范把路基上部0～80 cm部分作为路基工作区是不够合理的,应根据路面厚度和交通情况分别设置合适的路基工作区;加固路基对减小路基工作区深度有着明显的效果,对于高等级公路,水泥加固效果明显优于石灰加固,对于二级公路,水泥加固与石灰加固效果相当.     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

路基回弹模量测试方法控制标准研究

针对目前现场承载板法测试路基回弹模量的1 mm控制弯沉与高等级公路路基实际工作状态不适应的问题,通过大量的汽车荷载和路面结构的调查,选取不同汽车荷载作用下的不同等级公路沥青路面典型结构,根据弹性层状体系理论,采用正交试验分析法,对路基顶面的压应力和弯沉进行了理论分析,并通过实际路基现场承载板法测试的验证,提出了合理的路基回弹模量测试方法控制标准,即采用弯沉作为控制标准:二级及二级以上高等级公路路基控制弯沉为0.5 mm,二级以下公路路基控制弯沉为1.0 mm。     

公路路基回弹模量承载板测试方法改进研究

针对承载板测试方法的不足,在进行路基顶面应力和位移分析的基础上,选择甘肃省、河南省和河北省的4条不同等级代表路段进行了不同荷载标准下的承载板试验,提出了不同等级公路路面结构下路基顶面产生的回弹弯沉以及压应力的变化范围;分析得出在不同等级公路进行承载板试验时的荷载标准:对于高等级公路(二级以上),荷载标准一般取为回弹变形0.5 mm对应的应力;对于三级以下公路,则采用控制回弹弯沉到1 mm时结束;同时提出了采用控制应力的测试方法,针对不同等级道路采用不同加载上限及荷载分级方法。     

贵州省重载高速公路软岩路堤填料分级标准研究

软岩路基结构受上部路面结构型式、交通荷载等级、刚度调整层填料强度、软岩填料的长期强度等多因素影响,其设计是一个非常复杂的过程。结合贵州省高速公路所惯用的典型沥青路面结构,采用动变形控制方法对重交通条件下软岩路堤结构展开研究,并提出了适用于贵州省重载高速公路的软岩路堤填料分级标准和适用范围,研究成果可供路面结构相近省份和其他类填料路堤结构设计参考。     

基于车辆动荷载条件下的半刚性路面路基工作区深度研究

该文在研究现有路基工作区深度计算方法的基础上,根据对汽车行驶过程中动荷载变化规律的实际检测与分析,提出基于车辆动荷载影响下综合确定半刚性路面路基工作区深度的计算方法。进行室内试验采集冲击荷载的动应力数据,采用Abaqus软件进行数值模拟,对比实测数据验证道路模型准确性。进行室外道路现场观测,采集车辆动荷载数据,建立车辆动荷载模型,对比实测数据验证模型准确性。在此基础上参照现有路基工作区定义,模拟计算出不同轴重车辆在不同速度下车辆动荷载的路基工作区深度以及改变路面结构层厚度和路基填料参数对路基工作区深度的影响,得出在典型路面结构下:考虑车辆动荷载的情况,高速公路路基工作区深度应在1.14m以上,一级公路为1.23m以上,二级公路为1.29m以上,三级公路为1.42m以上,重载交通情况下路基工作区深度相应加大30~40cm。     

荷载、速率效应对路基受力变形的影响研究

通过实施典型路面结构试槽工程,布设土压力计传感器,采用标准车在5、10和15km/h的行驶速度下,分析荷载速率变化对路基受力变形的影响规律。结果表明:不同沥青路面结构的路基压应力变化规律相似,静荷载工况下的路基压应力均大于动荷载工况;研究同时构建出了典型路面结构路基压应力随荷载速度变化的数学模型,揭示出了沥青路面结构在超重荷载工况下,路基压应力值受荷载速度效应影响显著。     

水泥混凝土路面典型结构研究

将理论分析与工程实践相结合，对水泥混凝土路面典型结构研究中若干重要问题进行了探讨。分析了影响水泥混凝土路面设计的有关因素，在此基础上推荐以公路等级和交通分级作为水泥混凝土路面结构中板厚的划分依据。拟定了水泥混凝土路面典型结构推荐图，并开发了相应的计算机辅助设计软件。     

河南省高速公路路基合理设计参数研究

路基设计参数对沥青路面的结构设计十分重要。通过合理考虑不同季节路基回弹模量对路表弯沉值的影响,提出考虑季节变化的路基有效回弹模量计算方法。在此基础上,结合河南省高速公路路基强度状况调查,根据不同交通等级下,不同路基回弹模量对沥青路面设计厚度的影响,提出路基强度等级分类标准。研究结果能够在保证路基承载力的情况下,提高设计参数取值的合理性和针对性。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

基于路基顶面压应变的沥青路面轴载换算方法

对于沥青路面设计,选用了路基顶面压应变为设计时的控制指标。利用BISAR程序,计算了不同路面结构在不同轴重、不同胎压下路基顶面压应变。根据轴载换算等效原则,计算了基于路基顶面压应变的不同路面结构在不同轴重、不同胎压下轴载换算指数。结果表明,不同胎压、不同轴重及不同路面结构等情况对轴载换算指数的影响较小,各种情况下轴载换算系数的平均值为0.986;并结合路基顶面容许压应变计算得到基于路基顶面压应变的轴载换算系数为4.93。分析结果可为今后路面设计方法的轴载换算提供参考。     

干线公路沥青路面典型结构的研究

考虑自然环境、交通状况、筑路材料等因素，通过路况调查和理论分析，筛选出了适宜于河南省干线公路沥青路面典型结构，路面典型结构按公路等级推荐，共3类39种结构，而且提出了轴载换算简化方法和季节修正系数，当量轴次增长率的概念。     

碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测与分析

我国对水泥混凝土路面下碎石垫层的研究很不充分,对碎石垫层调整路基差异沉降的机理研究较少,缺乏对碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测研究。依托广东省阳江～阳春高速公路进行了碎石垫层调整路基差异沉降的现场监测研究,研究成果对于完善水泥路面碎石垫层的设计方法具有重要作用。     

半刚性基层沥青路面交通荷载适应能力分析

根据路面状况和车辆轴载的长期检测数据,以及路面养护维修历史数据,分析了几种典型路面结构下路面破损状况、路面平整度、路面强度与累计当量轴次之间的关系。根据所得到的典型路面结构的使用性能变化规律,分别按路面破损状况、平整度、强度指标估计路面结构能够承受的交通荷载作用次数,得到了典型半刚性沥青路面结构的交通荷载适应能力。     

全柔性沥青路面各层实测弯沉值与计算弯沉值比较分析

全柔性沥青路面在广东省首次使用,采用了沥青稳定碎石上基层+级配碎石下基层+半刚性底基层的组合式基层、厚沥青层的新型沥青路面结构。该路段的弯沉控制指标采用HPDS2011计算值和设计文件设计值;其中路基顶面弯沉值共测试了1358组数据,合格率为100%;水泥稳定碎石基层顶面共测试了1276组数据,合格率为84.64%;级配碎石基层顶面共测试了1426组数据,合格率分别为31.98%和22.44%;至于路表弯沉共测试了1076组数据,合格率分别为0;采用原设计文件和软件计算值不能完成对柔性基层及相应面层的弯沉判定,需另外采取指标。     

基于调查统计分析的干线公路荷载对

根据河南省境内干线公路交通荷载调查统计分析结果,按照桥梁结构应力等效的原则,分析干线公路荷载特性及对公路桥梁结构全寿命成本的影响,比较提高桥梁荷载等级前后桥梁的全寿命成本,分析结果表明,按照等效原则得出的河南省车道荷载等级明显高于现行国家标准。结合河南省典型桥梁状况,以公路-Ⅰ级设计荷载下的结构尺寸和配筋为基准,以等级提高后的车道荷载作为验算荷载调整结构尺寸和配筋后,更加符合公路桥梁的实际情况及发展趋势,可作为制定公路桥梁荷载标准的依据。