低造价公路路面结构优化技术研究(编辑修改稿)

低造价公路路面结构优化技术研究(编辑修改稿)内容摘要：

(也称半刚性型 )材料，具有一定的抗压强度和抗弯拉强度。 后三种属于粒料类松散性材料，在不含土的情况下，无抗弯拉强度。 这些基层的共同特点 是 :压实后比较密实，孔隙和透水性较小，水稳性较好，强度比较稳定，适宜于机械化施工。 以往常用的手摆片石和干压碎石基层，由于技术性能不好，难以保证路面质量 ，不再推荐使用。 要根据因地制宜、合理取材和提高基层强度的原则，确定基层材料。 公路路面等级与材料选取 表 公路等级 路面等级 面层类型 设计年限 （年） 设计年限内累计标准轴载（万次 /车道） 三级公路 次高等级路面 乳化沥青碎石混合料 沥青表面处治 8 10100 四级公路 次高等级路面 乳化沥青碎石混合料 沥青表面处治 、 砂石路面 5 ≤ 10 农一级 中级或低级路面 碎 (砾 )石 (泥结或级配 )、半整齐石块 、 其他材料 农二级 低级路面 天然 砂砾料、粒料加固土、其它当地材料加固或改善土 注：表中情况可能不与实际情况相符合，一部分三级和四级公路采用了高等级路面 路面面层、基层、底基层的结构和厚度，应与公路等级、气候、水文、筑路材料、交通量及其组成相适应。 为了方便施工管理、路面结构层次不宜太多，材料变化不宜频繁。 各材料适宜厚度及施工最小厚度见下表 各路面结构层材料选择和最小厚度 表 结构层 结构层材料选择 施工最小厚度（ cm） 铺装路面 沥青混凝土 水泥混凝土 简易铺装路面 沥青石屑 河北工业大学城市学院本科毕业论文 沥青碎石 沥青贯入式 沥青砂 沥青表面处治 乳化沥青稀浆封层 未铺装路面 砂石路面 砖块路面 水泥混凝土块路面 块石路面 基层 水泥稳定类 石块稳定类 工业废渣类 柔性基础 粒料改善土 路面类型应根据交通量、自然和社会环境、地产材料和建设资金状况等因素合理选用。 有条件的地区提 倡采用沥青混凝土路面。 一般地区可采用沥青贯入式、沥青碎石、沥青表面处治、石块、混凝土块、砖块等类型路面。 分期修建的工程可采用砂石、贫混凝土砂砾等类型路面。 山势险峻、急弯、陡坡路段应采用摩阻系数较大的路面，潮湿和过湿路段不应采用砖铺路面。 积雪冰冻地区，公路等级较低的路段不宜采用沥青路面和水泥路面，宜修建砂石路面。 沥青路面 的 主要材料 在低造价道路材料选择中，首先要考虑材料的实际价值，同时也不能忽略材料本身的力学性质。 路面结构层的各项设计参数，包含抗压回弹模量、抗弯回弹模量以及弯拉极限强度等。 原则上都应该 在确定原材料源之后，配合工程，按规定取样后在实验室完成测定工作。 但在设计之前，就应该明确各材料参考值，以便于在设计过程中可以控制各项力学指标。 合理的控制各结构层的厚度， 使结构达到最优化。 河北工业大学城市学院本科毕业论文 沥青混合料设计参数参考值 表 材料名称 抗压模量 （ MPa） 劈裂强度 σ（ MPa）15℃ 备注 20℃（弯沉） 15℃（弯拉） 细粒式沥青混凝土 密级配 12001600 18002200 AC10， AC13 开级配 7001000 10001400 OGFC 沥青马蹄脂碎石 12001600 12001500 SMA 中粒式沥青混凝土 10001400 16002020 AC16AC20 粗粒式密级配沥青混凝土 8001200 10001400 AC25 大粒径碎石基层 密级配 10001400 12001600 LSM25LSM35 开级配 600800 AM25AM35 沥青贯入式 400600 基层、底基层材料设计参数 表 材料名称 配合比或规格要求 抗压模量 （弯沉计算） E（ MPa） 抗压模量 （弯拉应力计算） E（ MPa） 劈裂强度 σ（ MPa） 贫混凝土 8%10%水泥 弯拉模量 15002500；弯拉强度 二灰沙砾 7∶ 13∶ 80 11001500 30004200 二灰碎石 8∶ 17∶ 35 13001700 30004200 水泥沙砾 4%6% 11001500 30004200 水泥碎石 4%6% 13001700 30004200 石灰粉煤灰碎石 6∶ 3∶ 16∶ 75 12001600 27003700 水泥粉煤灰碎石 4∶ 16∶ 80 13001700 24003000 石灰土碎石 粒料大于 60% 7001100 16002400 碎石灰土 粒料大于 40%50% 600900 12001800 水泥石灰沙砾土 4∶ 3∶ 25∶ 68 8001200 15002200 二灰土 10∶ 30∶ 60 600900 20202800 石灰土 8%12% 400700 12001800 石灰土路基处理 4%7% 200350 级配碎石 上基层级配 300800 底基层、垫层 200250 填隙碎石 底基层 200280 未筛分碎石 作底基层用 180220 级配沙砾、天然沙砾 作底基层用 150200 中、粗砂 垫层 80100 以 上材料可作为以下结构形式选择的参考值。 河北工业大学城市学院本科毕业论文 第四章 农村公路交通量和路基强度分级 全国大部分地区 农村公路交通量调查 路面受车辆荷载和外界环境的直接作用，路面上的车辆类型、车辆数目不同导致的累计当量轴次不同，那么对路面的作用就会有差别。 交通量、交通组成等各项交通信息直接影响到路面的等级设计、结构设计。 公路上的交通荷载主要是指汽车，汽车又分为客车和货车两大类。 其中，客车、货车又划分为不同的车型。 我国路面设计中，将不同车类和轴型的各级轴载作用次数，按路面损坏等效的原则换算为标准轴载的当量作用次数。 我国 水泥混凝土路面设计以 100KN 的单轴双轮组荷载作为标准轴载。 由于行驶中汽车的轴重称量比较难以实现，所以目前水泥混凝土路面轴载换算多采用交通量调查数据。 交通量调查中将公路上混合行驶的各种交通车辆按照车辆外形尺寸分为 11 大类，将各类车型选用一种代表车型，再换算为标准轴载作用次数。 由于轴重较轻的车辆对水泥混凝土路面的破坏很小，因此小于和等于 40 KN (单轴 )和 80 KN (双轴 )的轴载，可略去不计。 这 11 类交通车辆中对水泥混凝土路面结构强度和性能影响较大的主要是中型载货汽车、大型载货汽车、大型客 车、载货汽车拖挂车、大中型拖拉机等五大类。 因此在轴载换算中，分别选取五种代表车型，将交通量调查数据换算为标准轴载作用次数。 东西部由于社会、经济的差异，交通量的组成也有很大的不同。 收集了东西部三、四级公路的交通量组成资料，见表 东部三级公路的交通量及其组成情况（单位：辆 /日） 表 省份 小型货车 中型货车 大型货车 小型客车 大型客车 拖挂汽车 大中小型拖拉机 非机动车折算合计 总计 广东 1191 969 867 1083 319 99 270 51 4849 浙江 2021 2673 447 3213 988 717 753 250 11062 山东 1137 694 343 2327 331 146 576 55 5609 江苏 1578 2389 452 1992 510 1924 303 234 9382 河北工业大学城市学院本科毕业论文 福建 2826 2605 1379 3075 861 336 2 56 1140 平均值 1751 1866 698 2338 602 664 381 129 8409 所占百分比 100 西部三级公路的交通量及其组成情况（单位：辆 /日） 表 省份 小型货车 中型货车 大型货车 小型客车 大型客车 拖挂汽车 大中小型拖拉机 非机动车折算合计 总计 陕西 298 378 415 564 137 73 308 156 2329 四川 490 489 325 527 308 32 92 163 2426 重庆 745 677 320 918 424 19 39 357 3489 内蒙古 177 183 143 343 33 107 220 281 1487 青海 55 117 112 80 26 18 62 22 492 广西 607 547 408 1206 331 84 511 265 3959 贵州 352 314 298 659 144 4 140 81 1992 甘肃 286 383 261 300 155 102 333 184 2020 云南 741 972 592 1083 220 91 455 315 4469 新疆 62 90 98 254 59 33 40 88 724 宁夏 215 267 242 383 76 252 170 37 1642 平均值 366 401 292 574 174 74 215 177 2273 各种车型所占百分比 100 东部四级公路的交通量及其组成情况（单位：辆 /日） 表 省份 小型货车 中型货车 大型货车 小型客车 大型客车 拖挂汽车 大中小型拖拉机 非机动车折算合计 总计 浙江 1365 3698 1047 3636 1370 812 684 189 12081 广东 2036 1586 805 1179 470 85 211 106 6488 平均值 1706 2642 926 2408 920 449 453 148 9644 各种车型所占百分比 100 河北工业大学城市学院本科毕业论文 西部四级公路的交通量及其组成情况（单位：辆 /日） 表 省份 小型货车 中型货车 大型货车 小型客车 大型客车 拖 挂汽车 大中小型拖拉机 非机动车折算合计 总计 四川 437 496 267 762 208 57 144 276 2647 重庆 310 462 89 274 110 3 37 45 1330 云南 409 497 298 878 155 33 203 176 2649 贵州 302 275 261 400 124 18 140 79 1599 广西 367 475 334 981 337 118 265 105 2984 甘肃 153 284 90 141 47 41 150 330 1236 新疆 16 94 47 42 5 1 2 2 209 青海 4 18 21 6 1 12 5 0 67 平均值 250 325 176 436 123 35 118 127 1590 各种车型所占百分比 100 由统计结果可以看出： ① 东部三、四级公路的交通量远远大于西部地区相同等级公路的交通量。 东部地区三、四级公路交通量最小值为 4849 辆 /日，最大值高达 12801 辆 /日，西部三、四级公路交通量最 小值为 67 辆 /日，最大值为 4469 辆 /日。 ② 东西部三、四级公路交通量组成中，除了东部三级公路的中型货车数量最多，其余的公路均是小型客车数量最多。 小型客车数量基本都占到了交通总量的 1/4，中型货车数量基本都占到了交通总量的 1/5，小型货车的数量也较多，东部地区非机动车数量最少，而西部地区拖挂汽车数量最少。 东部地区拖拉机、非机动车所占比例均低于西部地区相同等级公路的拖拉机、非机动车所占的比例。 交通量等级划分 交通量等级的划分就是按路面设计使用期间累计当量轴次的多少，将交通量分成几个等级。 交通等级划分是以不同的交通等级对基层或底基层厚度产生大致相同的效应为依据的。 根据设计和施工经验，相邻交通等级基层和底基层分别产生 4cm 一 5cm 左右和 5cm~6cm 左右的影响为宜。 本论文选取累计当量轴次的变化对路面基层厚度的影响程度来划分交通等级 根据调查的交通量数据，拟定 5 个交通等级分别为： T1 ＜ 10 万次 T2 1025 万次 T3 2550 万次 河北工业大学城市学院本科毕业论文 T4 50100 万次 T5。