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路面设计

[拼音]:lumian sheji

[外文]:pavement design

道路设计的重要组成部分。其任务是确定路面等级,选择路面类型,进行结构组合设计,计算各结构层厚度及确定材料配合比,达到在不同季节和水文条件下承受各种车辆荷载时具有良好的稳定性和足够的强度,并能顾及行车速度与安全,道路维修和良好经济效益等各项要求。

路面设计从20世纪初就开始研究,已有80多年的历史,目前,各国使用的设计方法达几十种。早期偏重于经验法,它是根据道路试验结果或按照对道路进行一般观察的结果而建立的,具有一定的条件性和地区局限性,但由于方法简便,能解决实际问题,故仍有很多国家使用。随着力学和数学的发展以及电子计算机的运用,可以按照弹性理论或粘弹性理论计算出多层路面结构内的应力与变形(见路面力学计算),辅以一定的试验和调查,逐步建立了理论法,它已成为路面结构设计方法的发展方向,并已开始在美国、苏联、中国等国家应用。

根据行车作用下路面的力学特性,可将路面分为柔性与刚性两种。柔性路面多由沥青类面层和多层结构组成,比较柔韧具有一定塑性,在长期行车作用下,容易产生较明显的变形,在柔性路面设计中需要考虑它的极限垂直位移和高温季节面层(采用沥青面层时)的稳定,同时也要考虑不利季节面层底面的极限拉延和面层的低温缩裂。刚性路面主要指水泥混凝土路面,在行车下工作于弹性状态,没有明显的垂直变形。刚性路面设计主要取决于混凝土面层的抗弯强度,同时考虑温度变化对路面内应力的影响。

进行路面设计,首先要进行调查和收集资料。为此,应着重了解政治、经济、国防等方面对路面的要求;调查当前以及预估今后远景内所承担的运输任务、交通量与车型的组成情况,查明道路所经地区的气候条件,路面材料的生产和供应情况,以及沿线的工程地质和水文地质条件。此外,还应了解施工力量、机具设备等情况。

在调查研究的基础上,路面设计的具体内容和工作程序可概括如下:

(1)根据使用任务的要求和交通情况确定路面等级(高级、次高级、中级或低级),考虑路上车型组成和交通量大小,以及当地自然条件、材料供应情况和施工条件等因素,选定面层类型。

(2)根据面层与基层相互配合的需要,满足基层承重作用和传递、分布荷载的要求,按就地取材的原则,选取基层类型,基层可做成双层或多层。对冰冻和水文条件不良地区,为防止路面冻胀翻浆,应作垫层设计和土基特殊处理。

(3)各个结构层应取得合理的组合,强度和厚度要配合得当,在各种自然因素的综合作用下,能在使用期限内始终保持足够强度,满足行车需要。

(4)根据路面力学计算方法或其他经验公式计算确定各结构层厚度。

(5)选配各结构层材料,包括粒料的级配组成、结合料(水泥、沥青等)的用量计算等。

随着电子计算机和系统工程的发展,路面设计不仅限于路面结构组合和厚度计算,还应综合考虑路面使用性能评价、寿命估计、维修管理、运输效益等因素有机地联系起来作为一个体系来处理,采用计算程序编制各个子系统,反复迭代,运用优化设计技术,获得更大经济效益,称为路面系统设计。

参考书目
  1. E.J.约德,M.W.韦特捷著,陈炳麟等译:《路面设计原理》,人民交通出版社,北京,1983。(E.J.Yoder and M.W.Witczak,Principles of Pavement Desi��n,2nd ed.,John Wiley & Sons,New York,1975.)

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