1 对旧混凝土路面状况的调查
沥青加铺层设计最重要的一环是对旧混凝土路面的状况进行调查和评定。对路面结构的完整性和表面功能的调查是旧混凝土路面调查的主要内容, 通过调查, 可以取得各种损坏数据, 并得出其对路面使用性能的影响, 然后在调查的基础上对旧混凝土路面进行评价, 分析的结果用来指导旧混凝土路面沥青加铺层设计。
1.1 路面破损状况评价
在我国旧混凝土路面沥青加铺层设计中, 对路面破损状况的评价主要是采用了规范中路面状况指数PCI作为评价指标。PCI的数值范围为0~100%, 其值越大, 路况越好。
1.2 路面车辙状况评价
在进行混凝土路面车辙深度的调查和数据分析时, 得出由于分车道行驶和渠化交通, 混凝土路面的公路上容易产生车辙变形, 因此车辙破坏是公路产生破坏的普遍形式。因为车辙深度是车辙影响交通安全的主要因素, 所以路面车辙状况的评价指标是一个与车辙深度相关的量。依据路面弯沉的检测方法, 发现路面车辙状况的评价指标是路面代表车辙深度RD。
1.3 路面结构强度评价
沥青路面结构承载力的评价指标一般是采用强度系数 (SSI) , SSI对评定路面整体结构功能的评定非常重要, 它的值为路面允许弯沉值与路段实测代表弯沉值的比值。弯沉值的计算方法可参考现行《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》的有关规定。
SSI=路段允许弯沉值/路段实测代表弯沉值
式中:当SSI>1时, 表明路面结构强度有储备量;当SSI=1时, 表明结构强度储备量为0, 处于临界状态。
当SSI<1时, 表明己有车辆荷载作用己超过路面的结构承载能力。
1.4 路面功能方面评价
路面功能方面评价主要内容是行驶质量调查和路面平整度的调查, RQI是行驶质量调查的指标, 国际平整度指数 (IRI) 是路面平整度的调查的指标, 铺层设计中衡量路面使用质量的好坏常用这两个指标。因为IRI具有时间和空间稳定性, 所以IRI能被广泛采用, 而且IRI与几乎所有的平整度仪有很好的相关性, 它不仅能反映纵断面的不同性质, 而且其在断面呈现长波特性时效果很好。现在IRI通常作为加铺层设计中进行旧混凝土路面评价的指标。
式中:RQI为行驶质量指数;
IRI为国际平整度指数;
σ为路面平整度标准偏差。
2 沥青加铺层设计
2.1 AASHTO法
当前最完善的经验设计方法是AASHTO设计法, 在此方法中, 沥青加铺层的厚度是由等效结构数来确定的。可行性研究、防反射裂缝措施的选择、厚度计算和旧水泥混凝土板的处理是AASHTO经验设计法的主要内容。AASHTO经验设计法的基础是新建水泥混凝土路面设计方程, 它考虑了旧路面的剩余寿命, 也考虑了影响路面使用性能的其他因素, 并应用了可靠度的概念。AASHTO法设计的优点是概念明确, 操作简单, 缺点是没有考虑防反射裂缝措施对罩面层厚度和路面使用性能的影响。其计算公式如下:
式中:h为加铺层厚度。
B为混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数, 它是混凝土厚度缺额的函数, 由下式确定:
hd为按未来交通要求和现有地基承载力, 由新建混凝土路面设计方法确定的单层混凝土面层所需厚度 (cm) ;与温差、板长、地基承载力、交通量等因素有关, 只能作粗略的计算。
he为有效厚度, cm。
C1为考虑损坏接缝和裂缝是否修复的系数, 一般情况下按每km未修复接缝和裂缝的数量在0.6~1.0范围内选取, 加铺前已进行全厚度修补时, C1=1。
C2为考虑旧面层是否存在耐久性问题的系数, 严重碎裂时, C2=0.80~0.87, 有少量碎裂时, C2=0.88~0.95, 有耐久性裂缝但未碎裂时, C2=0.96~0.99, 无耐久性问题时, C2=1.0。
C3为考虑疲劳损坏程度的系数, 大量横向裂缝板, C3=0.90~0.93, 较多横向裂缝板 (5%~15%) , C3=0.94~0.96, 少量横向裂缝板 (<5%) , C3=0.97~1.0。
h0为旧混凝土板的厚度/cm。
3 工程实例分析
某条城市一级公路混凝土面板厚为26cm, 板长为5m, 旧路面状况评级为次等通过对该条道路的观察测量得出该条公路的交通等级为重, 公路所处地区年平均温度差为39℃。设计沥青加铺层的厚度。
hd取25cm, 在加铺沥青层前对旧路面中损坏较严重的裂缝和接缝进行全厚度修补, 损坏较轻的不修补, 则C1可取0.8, 工程中混凝土面板有较多的耐久性裂缝且有少量碎裂, C2取0.90, 有大量的横向裂缝, C3取0.91。
计算有效厚度he如下。
计算当量转换系数B如下。
沥青加铺层厚度h如下。
4 结语
根据实例中的计算结果可以知道, 选取不同的设计方法进行沥青加铺层设计时, 设计厚度就会产生很大的差别。因而在进行实际工程设计时, 要因地制宜, 采用适当的设计方法。AASHTO法是以旧混凝土裂缝类的损坏状况为依据, 根据弥补厚度缺额的概念来设计沥青加铺层的, 它考虑了旧路面的剩余寿命, 也考虑了影响路面使用性能的其他因素, 并应用了可靠度的概念。AASHTO法设计的优点是概念明确操作简单, 缺点是没有考虑防反射裂缝措施对罩面层厚度和路面使用性能的影响所以它适用于一般旧混凝土路面的加铺层设计。
摘要：本文基于笔者从事路面加铺层设计的相关工作经验和项目背景, 以混凝土路面沥青加铺设计为研究对象, 探讨了沥青加铺层的纤细设计思路和计算方法, 全文是笔者工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：混凝土,路面,加铺层,设计
参考文献
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