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长寿命路面简介-1.docx

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    • 1 1. . 简简介介长寿命路面( Long life asphalt pavement,简称 LLAP ),是指路面设计寿命超过 40 年,相对于现有的路面其日常养护要求总费用更低的路 面结构 传统的沥青路面设计寿命为 15 年,适度增加路面强度及沥青混合料基层厚度的长寿命路面,可以获得 50 年或 50 年以上使用寿命 现在欧洲正在使用的长寿命路面,已经充分证明了是具有良好的经济效益、使用寿命 50 年以上的良好性能路面2 2. .特特点点长寿命路面具有如下特点: ⑴ 在总费用上:初期修建费用很高,日常养护费用较少,总费用效益比 最大; ⑵ 在设计年限上:至少 40 年; ⑶ 在损坏模式上:路面的损坏只发生在表面层,如表面开裂,不存在 结构性破坏; ⑷ 在养护维修上:只需要日常养护,不需要进行结构性大修; 在道路使用上:能够承受更大的交通量和更重的交通荷载 3 3. .设设计计理理念念欧洲长寿命路面首先在重载交通道路上提出,以期能获得40 年以上的 使用年限其设计基本理念是:获得40 年使用年限;结构设计要求考虑设 计标准轴次、荷载及轮胎压力及容易维修、施工适应性及施工速度、安全、 耐久及可再生性能。

      道路部门将这些因素都考虑进去,并最大限度降低对环 境的影响长寿命路面不仅适用于大交通量道路,经适当的调整后也可用于 中、低等级交通量道路长寿命路面的提出为交通量急剧增长的道路,特别 是重载货物交通道路,提供了较好的设计方法,其路面技术还可以用于对旧 路的维修、重建或扩建 欧洲在 19 世纪 90 年代提出了长寿命路面,最早被英国确认,根据 Powell 等人的理论提出了早期的沥青路面设计方法 Powell 理论主张道路 使用 20 年后,通过对原路面的补强来实现40 年的设计寿命 RL 对 51 条 厚沥青路面长期性能调查,并通过对柔性道路40 年周期费用经济分析,包 括道路路面性能的变异性、交通延误费用、维修相关费用,表明对于重载交 通费用,较经济的道路设计就是增加设计年限最少为40 年,这样无需结构 性维修,以降低道路维修费用,减少道路交通延误,长寿命路面是首选设计 方案 美国长寿命路面设计理念是欧洲长寿命路面设计理念的发展,其内容为: 设计的沥青路面能使用 50 年以上、采用较厚的沥青层柔性路面,降低了传 统沥青层层底开裂和避免结构性车辙,由于此路面的损坏仅限于路面顶部 (25~100mm),因此只需要定期的表面铣刨、罩面修复,使得沥青路面在 使用年限内不需要大的结构性重建。

      4 4. .基基本本模模型型结结构构长寿命路面基本模型结构分层如下: 长寿命路面结构示意1) 轮载下 100~150mm 区域是高受力区域,也是各种损坏(主要为轮载)的 发生区域 2) 面层 40~75mm 高质量沥青混凝土为车辆提供良好的行驶界面,应具 有足够的表面构造深度、抗车辙、水稳定性好 3) 中间层 100~175mm 高模量抗车辙沥青混凝土起到连接和扩散荷载的作用,应具有高模量(刚度)、抗车辙 4) HMA 基层 75~100mm 高柔性抗疲劳沥青混凝土起到消除疲劳破坏的 作用,应具备高柔性、抗疲劳、水稳定性好 5) 最大的拉应变产生在 HMA 基层底部,该区域最易发生疲劳破坏该 区域弯拉应变,对于控制沥青层自下而上的疲劳开裂,防止路面过早出现结 构性损坏具有特别重要的意义 5 5. .研研究究应应用用现现状状5.1 欧欧洲洲研研究究应应用用现现状状(1) 德国:1977 年德国 A5 高速公路 Frankfurter Kreuz 采用的结 构是 37mm 浇注沥青砼面层+200mm 沥青砼基层+150mm 稳定底基层该高速 公路双向日交通量 152000 辆/d,重载货车比例为 10%~20%,使用 17 年 后标准轴载次数为 125 百万次,到现在仍然使用良好。

      (2) 德国汉堡高速公路都承受着非常重的交通量,结构为35mm 浇注 沥青砼面层+265mm 沥青砼基层+150mm 级配砂砾+防冻层 (3) 法国:法国巴黎 Peripherique 道路双向交通量 200000 辆/d, 重载货车占 10%,年标准轴次 1 千万1993 年进行了大修,结构为 40mm 排水面层+220mm 高模量沥青 砼基层再如法国 Stered 高速,结构为 70mm 沥青砼+60mm 沥青稳定砂砾 +100~350mm 水泥稳定砂砾 +150mm 砂层 (4) 意大利:意大利的 Del Sole 高速,结构为 30mm 中粒式沥青 砼 +70mm 粗粒式沥青砼+150mm 沥青碎石+360mm 级配砂砾+300~400mm 砂层 (5) 奥地利:奥地利 Brenner 高速,结构为 27mm 细粒式沥青 砼 +30mm 中粒式沥青砼+45mm 粗粒式沥青 砼+140mm 沥青碎石(密级配) +160mm 沥青碎石(开级配) +300mm 防冻层 5.2 美美国国研研究究应应用用现现状状(1)New Jersey:New Jersey 运输部对 I-287 州际道路的路面损害 情况进行调查。

      该道路 1993 年年平均日交通量为 11.1019 万次,货车占 22%,重货车占 9%20 年累计当量荷载 5 000 万次由于是重载交通, 因此经常出现停车、慢速行车 1963 年修建,原结构为 3inHMA 面层+7in 基层+8in 密级配的级配碎石 +10in 级配砂砾底基层,路基为粉质砂土 使用多年来除了局部进行了小面积的补坑外,没有经过其他维修调查 发现路面维修很少,路表行车道处产生了纵向疲劳开裂,且车辙深度达到 25mm 以上但是进一步研究表明这些病害深度都没有发展到路表75mm 以 下,因此决定 冼刨掉表面 75mm 沥青面层,重新加铺 100mmHMA该工程 1994 年完工,2001 年调查时没有发现任何开裂、车辙,预计结构能够使用 40 年以上 (2)Iowa:20 世纪 60 年代修建的 州际道路 I-80 上的两段道路,被 APA 授予 2002 年永久性路面奖,一条在 Cedar,另一条在 Johnson该奖 授予美国州际高速公路系统上的 6 个不同路段 Cedar 路段修建于 1962 年,结构为 4.5inHMA 面层+16inATB,直接放 到细粒土上。

      使用到现在为止分别在1967 年、1990 年进行了表面修补 与 Cedar 不同的是,Johnson 路段路基土是罕有的潮湿, 1964 年采用 了 6in 土石底基层,结构为 3inHMA 面层+14inATB,1964 年面层进行 2in 罩面,1968 年工程结束,到现在只进行过一些面层修复(与刚通车时相比, 现在 I-80 道路上的交通量已经增长了 5 倍多) 实践表明,正确的路面结构设计、严格的施工质量控制和适当的维修, 沥青路面一定能够使用很长时间 (3)Washington:1999 年该州交通运输部( WSDOT)对 480km 全路段 进行了详细调查该路中有三种路面结构:柔性结构、CTB 基层(水泥稳 定基层)沥青路面和 PCC 路面,依次占里程百分比为 47%、33%和 20% 而且全段被 Cascade 山脉分成两个不同的气候区,西部为温和海洋性气候,交通量较高;而东部夏热冬寒,部分路段交通量较小(标准轴次 37.5 万次 /年/车道),而有些路段交通量又很高( 标准轴次 2 500 万次/年/车道)4)马里兰州:马里兰州的巴尔的摩环形公路也是一个很好的例子, 日交通量(ADT)是 175 000 辆/日,货车占 19%。

      结构为 2inSMA19+2.5inHMA 基层(大粒径石料)总厚度为 16in(40.6cm),没 有发现自下而上的疲劳开裂, 4 年的观测表明,路面车辙正常,为 1/8in 俄亥俄州:4 条州际公路性能调查结果: HMA 路面没有修复或重建而使 用超过 34 年;“没有大量结构性维修的柔性路面 ”;仅略多于目前 HMA 路 面花费期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆摘 要:针对如何延长公路的使用年限问题探讨了长寿命沥青路面的结构及设 计理念 关键词:长寿命沥青路面;结构;设计理念;要求引言近年来,随着公路上的交通量以及汽车荷载的不断增加,有些公路通常达 不到甚至远低于设计寿命就出现了损坏,需要进行大规模的养护维修或重建 对于高速公路、城市间的重要道路,公路的维修必然造成用户的出行不便,延 长用户的驾车时间,增加燃油消耗,造成大量的维修费用、用户费用的浪费等 问题,同时对社会也带来巨大的经济损失,从寿命周期费用分析的角度看,这 无疑是不经济的如何延长公路的使用年限,这已成为目前我国公路建设者最 为关心的问题之一1 长寿命路面结构设计理念长寿命路面结构设计理念是为了提高沥青路面的使用寿命,采用较厚的沥 青层柔性路面,以降低传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙,使路面的损坏 仅限于顶部(25~100mm),因此只需要定期的表面铣刨、罩面修复,在使用 年限内不需要大的结构性重建。

      长寿命路面结构设计要求考虑设计标准轴次、 荷载以及轮胎压力及容易维修、施工适应性及施工速度、安全、耐久及可再生 性能,并最大限度降低对环境的影响长寿命路面是指路面设计寿命超过 40 年的路面结构2 长寿命路面设计要求2.1 较高的路基稳定性对于长寿命路面结构来讲,在设计时应尽可能地提高路基的承载能力,以 便在环境和荷载作用下产生尽可能小的不均匀变形,从而为其上结构层提供稳 定均匀的支承2.2 良好的材料性能对于长寿命路面结构而言,其面层材料首先应具有较高的强度和温度、水 稳定性,以抵抗大规模车辆荷载的重复作用引起的车辙,同时避免水损坏,确保行车安全性除此之外,长寿命路面结构对主要承重层材料的要求也很高, 以确保结构层在使用寿命期内不发生疲劳破坏2.3 合理的路面结构组成设计长寿命路面结构设计时要考虑路面各结构层的功能,充分发挥其整体性能, 避免在长的寿命期内发生早期性损坏对于表面层,因其承受荷载、温度应力 最大,又直接暴露在空气中,所以必须选择抗车辙、抗裂缝、抗磨耗、稳定、 耐久、密水、粗糙抗滑的混合料和结构在表面层不能满足使用性能后,只需 要铣刨表面层重新加铺下面的结构层主要是抵抗疲劳,同时考虑抗裂性能, 这样整个结构层就可以长期使用。

      2.4 一定的结构层厚度长寿命路面结构设计必须铺筑足够厚度的结构层,只有这样才能实现路面 只有表层损坏,不发生结构性破坏,维修只须铣刨表面层,再重新加铺罩面, 就能保证路面长时间地使用下去这是延长长寿命路面寿命的重要方法2.5 较低的层底应力长寿命路面结构设计要保证不出现结构性损坏的关键就是控制结构层底拉 应力,路面结构层底拉应力小,路面结构层的疲劳寿命也就越高当该结构层 底部弯拉疲劳应力小于材料允许的疲劳应力时,疲劳破坏也就不会发生长寿 命路面结构设计就要使用足够厚的结构层或通过其他途径降低层底应力,以防 止出现一次性破坏和疲劳开裂现象的发生2.6 与排水相结合水是造成路面破坏的重要原因之一路面上的降水,一部分通过横坡和纵 坡流向路肩和路基外,还有部分水可能会通过路表的接缝、裂缝和路面与路肩 的交接处渗入路面结构内所以在路面结构设计时,要与排水设计相结合,尽 量做到防排相结合3 长寿命沥青路面结构组合研究认为,薄沥青路面容易产生结构变形和完全贯穿沥青层的表面裂缝, 长寿命路面应根据路面受力特性,对各结构层分层设计表面层为车辆提供良 好的行驶界面,设计时采用高性能沥青混凝土,应具有足够的抗车辙性能、抗 表面开裂性能、抗滑性能、缓解水雾的影响并能减小噪声,可以选择骨架型密 实结构的沥青混合料,并采用优质沥青或改性沥青,也可采用开级配抗滑磨耗 层(OGFC)以利于水从路表面迅速排除。

      路基不仅为面层提供良好的铺筑界 面,而且对于整个路面稳定具有重要意义,因此,设。

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