法国路面结构设计.doc

word法国的路面结构设计市公路局　周绪利　　法国是在路面结构设计中采用典型结构法最有代表性的国家之一除了要考虑公路政策、地域环境、气候条件、建设和养护费用等因素以外，采用典型结构法的根底是材料生产和施工质量的标准化和相对稳定应该说，典型结构是一个在严密的政策、严格的标准和严谨的步骤保证下的完整体系第一节　法国公路概况　　一、地理、气候、资源　　法国国土面积万平方公里，本土分为22个地区，包括96个省、共36400个市镇　　从总体上看，法国是一个海拔高度低的国家：全境近三分之二区域海拔在250m以下，但也有一些高山地区，如阿尔卑斯山、比利牛斯山和中央高原等，其中阿尔卑斯山最高点海拔4800m　　法国属温带气候，各地区特点略有不同：大局部地区是海洋性的，东北是大陆性的，东南是地中海式的，阿尔卑斯、比利牛斯和中央高原等高山地区属山区气候其各自特征见表1　　　　　　　　　　　法国不同区域的气候特征　　　　　　　表1项　目海洋性大陆性地中海式山区性年降雨量(mm)600～1000700～1000600～900600～1000年降雨≥天数150～180160～19070～100120～1907月份日平均最高温度20～27℃23～25℃28～30℃〈25℃1月份日平均最低温度-1～+6℃-3～-1℃0～+5℃〈-1℃年冰冻天数5～7070～1001～30〉100　　由于地质演变情况不同，法国的土质多种多样，而且各地的差异很大，承载力随含水量变化也很大。

　　高质量的粒料资源很丰富，并均匀分布在全国各地路用结合料资源〔如水泥、沥青等工业产品，高炉矿渣、粉煤灰等副产品〕分布也很广，并且每个地区技术上都有各自的竞争力但是石油产品全部靠进口，因此不得不尽量少用沥青，而多用水硬性结合料等其它材料　　二、公路工业、管理机构、技术法规情况　　在法国，能源与劳动力的费用越来越高因此，公路工程施工工艺和技术必须适应这种费用高昂的情况，并寻找最经济的解决方法　　在全国均匀分布着大量矿料开采和加工企业，并由地区道桥试验室进展质量监视和抽查所生产集料的运距一般都在几十公里以内当然，随着对自然资源、环境和遗址保护等问题的普遍重视，以与河流冲积材料开采过度，使用山砂、工业废料和尾矿等越来越多　　拥有大量人力物力的全国性、地区性和省的各级国家公路管理机构，也管理着各种各样的全国性和地区性的技术部门，如：公路与高速公路技术某某〔SETRA〕、道路与桥梁研究中心〔LCPC〕、设备技术研究中心〔CETE〕和地区道路与桥梁试验室〔LR〕等　　这个联系实际、研究与应用密切结合的技术网，根据对路面实际性能的观察资料逐步制定出一套构思合理、结构严密的技术规X体系严格意义上的强制性条文并不多，主要都与公共安全有关。

大局部技术法规实际上代表了国家作为建设单位的一些要求，可分为：1、标准性条文：主要是法国标准协会制定的标准与路面结构设计和路面材料有关的法国标准〔Norme Françase〕见表2　　　　　　　与路面结构设计有关的法国标准汇总表　　　　　表2序号标准编号标　准　内　容1NF P 11-300土方施工－用于路堤和改善路基的材料的分类2NF P 98-115路面基层－路面结构施工：原材料、混合料的组成和配合比－施工与控制3NF P 98-150沥青混合料－路面结构施工－磨耗层和联结层－原材料、混合料的组成和配合比－施工与控制4NF P 98-170水泥混凝土路面－施工与控制5NF P 98-113路面基层－水硬性和火山灰结合料稳定砂－定义、组成、分类6NF P 98-116路面基层－水泥碎石－定义、组成、分类7NF P 98-117路面基层－石灰火山灰碎石－定义、组成、分类8NF P 98-118路面基层－矿渣碎石－定义、组成、分类9NF P 98-119路面基层－石灰粉煤灰碎石－定义、组成、分类10NF P 98-120路面基层－水硬性炉渣碎石－定义、组成、分类11NF P 98-122路面基层－特种路用结合料碎石－定义、组成、分类12NF P 98-123路面基层－石灰粉煤灰矿渣碎石－定义、组成、分类13NF P 98-124路面基层－石灰粉煤灰石膏碎石－定义、组成、分类14NF P 98-128路面基层－公路碾压混凝土和高性能水硬性和火山灰结合料稳定碎石－定义、组成、分类15NF P 98-129路面基层－未处治碎石－定义、组成、分类16NF P 98-130沥青混合料－联结层和磨耗层－半级配沥青混凝土－定义、分类、特性、生产、施工17NF P 98-132沥青混合料－薄层沥青混凝土－定义、分类、特性、生产、施工18NF P 98-134沥青混合料－透水沥青混凝土－定义、分类、特性、生产、施工19NF P 98-136沥青混合料－轻交通路面沥青混凝土－定义、分类、特性、生产、施工20NF P 98-137沥青混合料－特薄层沥青混凝土－定义、分类、特性、生产、施工21NF P 98-138沥青混合料－沥青碎石－定义、分类、特性、生产、施工22NF P 98-140沥青混合料－高模量沥青混合料－定义、分类、特性、生产、施工23NF P 98-141沥青混合料－高模量沥青混凝土－定义、分类、特性、生产、施工2、合同性条文：如以前的《通用合同手册》等，它们规定建设单位与施工单位之间的一般合同关系。

3、说明性条文：阐述上述标准的文件对于国家公路项目，一般是指SETRA－LCPC编制的文件，包括技术说明书或指南、建议和规X等如热拌沥青混合料－国家公路网标准使用指南、路面结构的概念和设计－技术指南〔Guide technique〕、水泥混凝土路面－技术指南等法国国家公路网《新建路面结构设计手册》〔RÉSEAU ROUTIER NATIONAL 《CATALOGUE DES STRUCTURES TYPES DE CHAUSSÉES NEUVES》，简称《CATALOGUE》〕也属这种文件　　三、公路网密度、交通量　　多年来，法国为实现公路网的现代化做出了很大努力，包括继续修建高速公路、补强旧路面、给居民点修建绕行路、为两车道公路设置复线、进展线路改造、制定预防性养护政策等　　法国公路网和交通量情况见表3、国家公路网车道情况见表4，主要公路见示意图1　　　　　　　　　法国公路网和交通量情况统计表　　　　　表3公路等级1998年底总里程(km)年平均日交通量(辆/日)1983年总里程(km)1高速公路 1030030294(高速公路网8763km) 59002国道 2722310117(路网24000km) 264003省道 3585001300 3350004市镇道路 586000 150 425000　　　　　　法国国家公路网道路车道情况统计表　　　　　　表4序号分　　类里　　程(km)比　例(％)12 车道23 车道34 车道42x2车道和以上合　计法国主要公路示意图　图1　　国家公路网交通量状况见示意图2〔年日平均车辆数，辆／日〕，交通量增长情况见表5和图3。

国家公路网交通量状况见示意图　图2　　　　　　　　　　　　公路网交通量增长情况　　　　　　表5项　目1985-90年平均1990-95年平均1995-98年平均收费高速公路不收费高速公路　　高速公路小计+10.5%+ 5.5%+ 8.5%+ 5.0%+ 4.8%+ 4.9%+ 3.3%+ 5.1%+ 4.0%国道特许经营路网+ 3.5%+ 4.0%+ 1.4%+ 2.3%+ 2.3%+ 3.1%国家公路网总计+ 5.6%+ 3.1%+ 3.2%国家公路网1970－1998年交通量变化示意图　　图3　　四、关于公路的方针、政策　　法国1962～1963年罕见的寒冷冬季造成了全国性路面的大面积损坏，由于交通中断对国民经济造成灾难性的影响，使人们清醒地认识到更新国家公路路面以增强抗冻性能和通行能力的意义后来，对几乎所有的原材料、混合料、路面结构和施工质量控制都增加了一项冻融试验或抗冻性检查，抗冻性检算成为法国路面结构设计的一个特色，也是路面典型结构手册的重要内容之一，它最终导致路面厚度较大　　国家公路网新建路面采取的措施是提高初期投资，路面较厚，以提高抗冻能力和通行能力　　法国从1968年开始决定实施对国家公路网进展路面综合补强，并制定了一个柔性路面补强厚度设计指南，一般是在原有路面上加铺一个水硬性结合料或有机结合料稳定材料上基层和一个面层，以提高路面的厚度和强度。

　　与此同时，法国制定了较为完备的预防性养护政策，也就是定期进展养护，以长期保持路面质量和服务水平对路况差、等待补强的公路与时进展修补和防水处理，以防止损坏加速第二节　路面结构设计根底　　一、路面结构型式　　习惯上，法国路基路面结构各层的组成和名称包括路基、路面体和面层，见图4法国路面结构分层示意图　图4　　而路基又可细分为天然土基、土基上部〔路床，PST〕、整平层和改善层，见图5sous-couche　　　　垫层(底基层)couche de forme　　　　　　　　改善层arase de terrassement　　　　　　整平层partie supérieure des terrassement　　土基上部terrain naturel　　　　　　　　天然土基plate-forme support de chaussée　　　路面承重路基〔路基〕法国路基分层示意图　　图5　　二、设计理论　　多年来，法国进展路面结构计算和编制路面典型结构手册采用的理论依据同样是层状弹性体系理论，即伯米斯特多层体系力学模型〔BURMISTER 1943〕其模型示意图和应力函数方程如下：aq0H1,E1,v1H2,E2,v2粘　结　或不粘结弹性层En,vn旋转对称〔轴对称〕柱状坐标路面力学模型示意图　图6σzθrτrz水 平 面作用应力σz和τrzτrzyσRσθz伯米斯特模型示意图　图7　　用洛夫〔Love〕法，设应力函数＝(r,z)，拉普拉斯算子，因为Δ2(r,z)＝０。

　　应力　　轴向位移　　竖向　　其解的形式为：i(m,z)＝y(m)[Ai(m)＋zBi(m)emz－(Ci(m)＋zDi(m)e-mz]　　式中Ai(m)、Bi(m)、Ci(m)、Di(m)〔i=1,２,３...n〕都是参数m的函数，它可根据如下共4n个边界条件和层间结合条件求。