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路面设计原理与方法范文1
关键词：沥青路面裂缝 处理方案
Abstract: this paper mainly discusses the old asphalt pavement common disease types and causes, and put forward a plan to deal with.
Keywords: asphalt road surface crack deal
中图分类号：U416.217 文献标识码：A文章编号：
引言
只有交通发达，才有经济繁荣。随着社会的发展，市政工程作为基础建设已成为经济发展最的首要手段。
由于沥青路面较水泥砼路面具有行车平稳、不反光、噪声低、粉尘少、维修养护方便且对交通影响少等较多的优点，加上改性沥青的推广使用，使近年新建成的路面及桥面几乎都采用了沥青路面。随着时间的推移，新的沥青路面将会慢慢转脆，失去弹性，逐渐硬化，出现裂缝、坑槽，直至老化、严重龟裂。
旧沥青路面的破坏主要表现为裂缝类、变形类、松散类、水损害和其它破损等形式。以下论述旧沥青路面常见病害原理及处理方案：
1裂缝类
沥青路面裂缝分为网裂和龟裂两类。
1.1网裂和龟裂病害原理：网裂是轻微裂缝，呈发状、条状或不规则的细缝，以及划痕等；龟裂是较严重裂缝，缝宽在3mm以上，呈块状的不规则裂缝。
1.2裂缝处理方案：灌缝填充法、热粘压缝带法、冷压缝带法等。
1.2.1灌缝填充法：封闭裂缝所在车道；切割机（或扩缝机）进行扩缝，扩缝后裂缝宽约0.4～0.8cm，深约2cm；采用高压气体吹缝，清理裂缝内杂质和灰尘；路面灌缝机灌缝，密封胶加热后，在灌缝机压力作用下灌入裂缝，使之封闭。
1.2.2热粘压缝带法：封闭裂缝所在车道；根据裂缝宽度选择粘封带规格、宽度；粘封带粘贴裂缝，同时使用气枪烧熔粘封带，从而封闭裂缝。
1.2.3冷压缝带法：封闭裂缝所在车道；直接使用冷封缝带粘贴裂缝，然后开放交通，利用行车的碾压把部分胶体挤压入裂缝，封闭裂缝。
2变形类
变形类主要分成两大类，一类是油包、拥包、泛油，另一类沉陷、车辙、翻浆。
2.1油包、拥包、泛油病害原理：
2.1.1油包是指沥青路面出现块状凸起部分，因表层骨料少、细料多、含油量过大，在行车作用下形成的硬油包。施工不慎漏油未及时清除，也可产生油包。可列为变形类病害。
2.1.2拥包是指沥青路面上产生不稳定、有弹性、厚度大于1.5cm的局部隆起的软油包，大多出现在行车带或行车带两侧。属变形类病害。
2.1.3泛油是指沥青路面在高温季节沥青被挤出，表面形成薄油层，发亮，镜面，有轮印。属其它类病害。
2.2油包、拥包、泛油处理方案：
2.2.1沥青路面油包，在气温较高时(或用加热器烘烤发软后)将油包铲除，找补平整，再用烙铁烙平。对油钉或撒漏形成的油包，在气温高时铲去即可。
2.2.2因沥青路面面层原因引起的拥包，在气温较高时(或用加热器烘烤发软后)铲除，找补平整。面层较厚拥包较大，可在气温较低时，采用路面铣刨机铣平。属于基层原因引起的拥包，采用挖补方法处理。
2.2.3沥青路面轻度泛油，可撒石屑或粗砂，通过行车碾压至不粘轮为度；泛油较重路段，先撒碎石，待稳定后再撒石屑或粗砂，引导行车碾压；严重泛油路段，在高温季节撒粗碎石强压处理，待基本稳定后，再分次撒碎石，引导行车碾压成型。
2.3沉陷、车辙、翻浆病害原理：
2.3.1沥青路面沉陷主要是由于路基碾压不均匀或局部回填不密实，受到水的浸透而引起的路面损害。属变形类病害
2.3.2车辙是指沥青路面，沿行车轮迹产生的带状凹槽。属变形类病害。
2.3.3翻浆是指沥青路面、路基湿软出现弹簧、破裂、冒泥浆的现象。属变形类病害。
2.4沉陷、车辙、翻浆处理方案：
2.4.1沥青路面表面性磨损过度出现的车辙，采用路面铣创机或风镐翻松车辙表面(1～2cm)并清除，再喷洒粘层油，用原路面结构相同的沥青混合料铺筑，恢复路面横坡。属于路面横向推移挤成的横向波形车辙，且已稳定的，按上述步骤恢复路面横坡；如因不稳定夹层引起的，则应清除夹层，重铺面层。属于局部下沉造成的车辙，按挖补方法修复。
2.4.2沥青路面上层翻浆，挖除到坚硬处，另换新材料修补基层并重铺面层；排水不良翻浆，则应加深边沟，或增建盲沟换用水稳性好的基层，重铺面层。
3松散类
松散类包括松散、坑洞(坑槽)、麻面等
3.1松散、麻面、坑洞(坑槽)病害原理：
3.1.1松散是指路面结合料(沥青、水泥、粘土)失去粘结力，集料松动、散开的现象，属松散类病害。
3.1.2麻面是指沥青路面细集料及结合料散失或分布不均匀，形成粗集料出现小麻坑的现象，属松散类病害。
3.1.3坑洞(坑槽)是指在行车作用下，路面的粗集料(骨料)局部脱落、散失而形成的坑洼，面积较大，在0.04m2以上者，称为坑槽。属松散类病害。
3.2松散、麻面、坑洞(坑槽)处理方案：
3.2.1沥青面层因低温施工造成的松散、麻面，可收集好松散料，用红外线补路车（俗称补路王）进行局部加温，重新撒铺压实或重做喷油封层；由于油温过高，粘结料老化而造成松散者，应挖除重铺；因采用酸性石料造成松散者，则应在沥青中掺抗剥离剂，或用干燥的生石灰、消石灰粉、水泥作为填料的一部分，改善其性能再修复路面
3.2.2对沥青路面的基层完好，仅有面层坑槽时，按“圆洞方补”的原则，沿路面中心线平行或垂直划线开槽，用与原路面结构，层次相一致的沥青混合料填补，或用沥青混合料预制块修补。如路面基层损坏，先处理基层病害，再修复面层。
4水损害
以上是较常见的沥青路面病害及传统处理方法，近年来，另外一种常见病害――水损害也逐渐引起人们的注意，也已形成世界性范围的问题。
广州地区属亚热带高温多雨气侯，天气较为潮湿，有些路段常出现泛油现象，开始时颜色较浅，并伴有轻微沉陷。随着时间的推移，特别是长期下雨后，路面的颜色愈来愈黑，并出现轮迹处路面向两边推挤而隆起，轮迹处继续沉陷，再发展，靠近轮迹的隆起部分破损，很快就出现松散、坑洞。松散的集料表面光溜溜的，沥青膜已剥落贻尽。这是典型水损害现象。
通常水损害产生的原因有下列几种：路面排水系统不健全；路面压实度不足；
沥青路面冷接缝；路面离析；其它：集料表面粉尘太多。
某些路面上面层空隙率大，易渗水。而原路面没有设计排水结构层，只是希望在上面层和中面层之间排水，或者道路横坡和纵坡不能符合排水要求，路面积水，水份长期滞留在路面中（天晴后数日，仍可看到在车轮的作用下，从路面缝中冒出水）或通过中、下面层空隙以及裂缝渗到中、下面层。在车轮荷载作用下，部分路面水变成有压水，特别在夏季，温水加剧了集料上沥青膜的剥离，造成路面松散脱落。
压实度不足是早期水损害最普遍的原因。研究表明，热拌沥青混合料4%～5%的空隙率就认为是不透水的，也就是说与水损害无关。大多数沥青混合料设计空隙率为3%～5%，当施工完毕，大多数要求达到92%的最大理论密度，也就是说，空隙率为8%，2～3年后，可以认为是达到了设计空隙率。路面没有压好，空隙率高于8%，就易渗水，就会引起路面松散。研究表明：空隙率在8%～12%之间的路面是水损害最容易发生的区域，小于8%水不容易进去，而大于12%水很容易流走，但必须要设置排水的结构层。现行的沥青路面大都设计有足够的横坡和纵坡，并要求沥青铺装层达到压实度要求从而达到路面排水的设计目的。
沥青路面冷接缝的危害主要表现是：冷接缝位置渗水，造成沥青路面早期的水损害，影响沥青路面的使用寿命；
路面设计原理与方法范文2
关键词：路面；弯沉；测试；设备
Abstract: Pavement deflection, having internal connection with pavement use, is an important indicator reflecting the overall strength and stiffness of the each pavement structural layer, and is an important parameter of the overall strength of subgrade and pavement.
Key words: pavement; deflection; test; device
中图分类号：G356.9文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
路面弯沉的我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计中，用于施工控制及施工验收中，同时还用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具有重要的意义。路面弯沉不仅反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。
1、弯沉值的几个概念
弯沉：弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹弯形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。
设计弯沉值：根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
竣工验收弯沉值：是检验路面是否达到设计要求的指标之一，当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面的弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
2、路面弯沉的变化规律
路表弯沉的变化，是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实状况、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的的大小产生很大影响
沥青混凝土路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1-2年为第一阶段。在这一阶段，由于车辆荷载的重复碾压，渐趋压实，加上半刚性基层材料随着龄期强度增长，从而导致路表弯沉将逐渐减小，大约在路面竣工后的第2年达到最小值。路面竣工后的第2年到第4年为第二阶段。在这一阶段路表弯沉不断增长。这是因为一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢，并逐渐趋于相对稳定状态；另一方面由于车辆荷载的重复作用以及水、温度状况的变化，加之路面混合料本身因拌合不均匀导致的强度不均匀等因素影响，结构内部微观缺陷将因局部范围的应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破坏，从而导致路面结构整体刚度的下降，使得路表弯沉急剧增大。路面竣工3-4年后直至达到极限破坏状态为弯沉变化的第三阶段。在这一阶段，路面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题已充分暴露，内部缺陷附近局部强度不足的区域积蓄的高密度能量也已通过缺陷的扩展而转移，并自动实现了整个系统的能量平衡，从而使结构损伤得到抑制。路面结构的整体刚度达到一个较低水平的相对稳定。
3、路面现场弯沉测试
3.1内克曼桥梁弯沉测试
用贝克曼桥梁测试弯沉，作为施工验收及补强设计时弯沉检验的手段，是我国现行通用的做法，同时也一直是路面结构设计的基本参数[1]。在我国现阶段，弯沉测试一般测试的是路面回弹弯沉而非总弯沉。
我国一直规定用解放牌CA-10B型及黄河JN-150型作为两个荷载等级的标准车，但随着汽车工业的发展，这两种型号的车已相当落后，尤其在1986年国家经委、发改委、交通运输部等10个部委联合关于加速老旧汽车报废更新的暂行规定，明令解放CA-10B型及黄河JN-150为报废车型不再生产后，这两种车型显然已不能作为标准车型，为此我国参照国外试验方法，规定了测试车的后轴标准轴载、轮胎压力及当量园直径。
在此对工程实际中经常用到的BZZ-100型汽车的参数校验加以说明。
（1）后轴的轴载。
汽车的后轴标准轴载应为100+1kN，即向汽车车槽中装载（砂石、砖等），注意堆放要稳妥，装载要均匀，不得出现偏载，将汽车前轮驶离地磅，称量后轮重，使之重量在99 kN～101 kN之间（包括99 kN和101kN）
（2）轮胎的充气压力。
用气压表检查轮胎内胎的气压是否符合0.7+0.05Mpa。
（3）轮胎的接地面积。
在光滑平整的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下放铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，在方格纸上印上轮胎印痕，用数方格的计算测算轮胎接地面积，精确至0.1cm2,换算成当量圆直径，应符合规定值21.30+0.5 cm。
（4）轮隙宽度。
测试前要检查是否两个后轮均能自由插入弯沉仪的测头。如后轮轮隙过小，可以在轮轴上加合适宽度的金属垫片。
（5）百分表灵敏度。
安装经过计量校验的百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻叩弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。
弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种：一种3.6m，前后臂分别为2.4 m和1.2 m；另一种加长的弯沉仪长5.4 m，前后臂分别为3.6 m和1.8 m。当在半刚性基层沥青路面上测定时，宜采用长度为5.4 m的贝克曼梁弯沉仪，以避免支点沉降的影响。
测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查80～100个点。对多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点数。
对于沥青混凝土路面来说，弯沉测定是在沥青混凝土路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青混凝土路面发软，冬天又变硬发脆。因此如在冬天测定时，由于路面过硬也会产生失真现象。所以需要定出一个温度为测定弯沉的标准状态。
注意弯沉测试的时间应选在路面竣工后第一年的最不利季节。
3.2 JG型自动弯沉仪弯沉测试
JG型自动弯沉仪的基本工作原理与贝克曼梁弯沉测试的原理相同，都是简单的杠杆原理，其本质是贝克曼梁的自动化形式。它利用了检测车本身后轴的轴重，安装在汽车底盘下方类似于贝克曼梁支架的测量架上，实现了弯沉测试的自动化。
该方法测试的弯沉数据是路面在车辆荷载作用下的总弯沉，可为路面养护管理系统提供可靠的强度数据；同时也可用于新建路面、路基的施工质量控制及施工质量验收。
4、其他测定路面弯沉的方法
路面设计原理与方法范文3
关键词：水泥混凝土 反射裂缝 防治对策
一 概述
随着国民经济的发展，道路交通量剧增，汽车轴载日益重型化，许多早期建设的水泥砼路面产生了多种破损现象：结构承载能力不足、行车舒适性差、车速难以提高。在近年来道路改建和扩建中，如何有效地处理旧水泥砼路面，在其上加铺沥青砼，以改善使用性能，成为当前“白改黑”工程的一个重要课题。“白改黑”工程的关键就是防反射裂缝措施，本文较为详细地阐述了水泥砼路面“白改黑”工程中的反射裂缝产生机理和防止技术。
二 反射裂缝产生机理和防止技术
反射裂缝是由于旧砼面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的，它包括因温度变化引起水泥砼膨胀或收缩而产生的水平位移，以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。当水泥板块接缝传荷能力不足时，沥青加铺层在接缝处产生的竖向剪切应力会很大，从而在接缝上方的加铺层中产生应力集中，导致反射裂缝的产生，进而导致面层的开裂和剥落，表面水下渗，造成路面损坏。为此，对水泥砼路面改造技术需进一步分析研究，加强对其建设质量的控制。
旧水泥砼路面加铺沥青砼面层是一种特殊的路面结构，其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大的差别，根据国内外的研究成果和实践经验，防止反射裂缝主要从应力消散和沥青面层加筋两方面进行考虑，形成以下处理方法：
1）增加沥青层厚度
沥青层厚度的增加意味着弯曲刚度的增加，荷载引发的应力相应减少。较厚的沥青层也减少了旧面板中的温度变化，温度诱发的罩面层中的拉应力也随之减少。增加厚度仅在一定范围内有效，防止反射裂缝的效果不明显，工程费用增加较大，目前国内没有单纯采用此方法来抑止反射裂缝。
2）设置隔离层
在水泥板块及沥青加铺层中间设置具有一定变形能力的隔离层，如开级配沥青碎石，来减小沥青面层受到的剪切应力。此方法在以前的工程实践中应用较多，但有一定局限性，一是因为沥青碎石的变形能力有限，只能起延缓作用，不能根治。二是增加沥青碎石后，路面标高抬高较多，不适用于城镇已建成段。
3）加筋沥青层
把纤维加入沥青加铺层的底部，或铺设土工织物形成加筋沥青层，可以延缓反射裂缝的产生。目前使用较多的是玻纤格栅。玻纤格栅具有较高的拉伸强度、较低的延伸率和耐高温性能。与沥青砼碾压成一体后，可以明显提高沥青砼的抗弯拉强度，同济大学的试验结果表明，设置玻纤格栅的沥青砼与普通砼相比，抗弯拉强度增加73%。玻纤格栅对反射裂缝的产生有明显的延缓作用。一般在水泥面板注浆处理良好的基础上，设置1层玻纤格栅可延缓2～3年，设置2层玻纤格栅可延缓4～5年。
4）改善沥青混合料性能
在沥青混合料中添加改性材料，提高沥青砼的变形能力和抗剪强度。改性后的沥青砼可铺筑于砼面板和上面层之间，作为应力消减层使用，以适应温度和荷载引起的变形，可抑止反射裂缝的出现。上海浦东路桥2005年研发的“GOSG” 砼即属于此种混合料。“GOSG” 砼是在间断半开级配的沥青砼中加入高粘度沥青改性剂RST。半开级配砼具有一定的变形能力，和RST固有的强韧弹性和可塑性相结合，形成高性能的改性沥青砼，能有效的提高沥青在高温下抗变形和低温下抗裂、抗松散能力，明显增强加铺沥青面层的耐久性，提高沥青抗反射裂缝的能力。试验数据表明，“GOSG” 砼的抗剪切能力和抗疲劳能力比一般砼均提高10～15倍。
5）原有板块打裂或碎石化
破碎工艺的原理是通过对旧水泥砼路面进行破碎而减少甚至消除水泥砼板块对加铺层的反射裂缝。破碎工艺的过程就是将水泥砼板块破碎成较小的片断或颗粒，这些片断和颗粒因为尺寸减小，相对于车辆荷载来说是更加均匀的结构层，在压实后进行加铺就能有效控制反射裂缝的产生。破碎工艺按破坏特性的不同分为三种：震裂压稳、碎裂压稳和碎石化。震裂压稳和碎裂压稳都是通过特殊设备将水泥砼板块纵向破碎成较短长度，然后用较大的（50t）胶轮压路机碾压大于3次，使其牢固嵌挤在基层顶面上，然后再进行加铺。震裂压稳和碎裂压稳的主要区别是震裂压稳破碎后的裂缝不明显，这与破碎时机械的冲击作用不同有关。根据国外的研究成果，震裂压稳和碎裂压稳技术处理的旧水泥砼路面上的沥青砼加铺层也会产生反射裂缝，与不进行破碎的类似结构相比，其反射裂缝出现的时间和反射裂缝出现的数目有所改善，反射裂缝开始出现的时间推迟2～3年，反射裂缝的数目相对减少20%左右。
碎石化处理用特定的破路机械将原水泥路面破碎成2.5～20cm大小的碎石，经压路机碾压后，使其与原有的基层一起成为新路面基层，再加铺沥青砼面层。破碎后细颗粒集中在路面上部，粗颗粒集中在路面下部，形成类似级配碎石的柔性基层。
目前水泥路面碎石化处理的机械有两种，单头共振式破碎机和多头冲击式破碎机。
单头共振式破碎机以每秒不小于44次的频率，25.4mm的振幅及908kg的力来使砼板破碎。破碎头宽度为15cm，破碎后的砼碎块尺寸一般不大于15cm，多数在2.5至7.5cm。
多头冲击式破碎机有12个或16个重锤两种，每分钟冲击30至35次。行进速度每0～8km/h，机器总重约22t至26t。破碎原理是靠十几个重锤的自重，以每分钟三十多次的频率，落在砼面板上，冲击打碎砼路面板。行走宽度每幅1m到3.9m，破碎后的砼碎块尺寸一般在7.5cm以下。
单头共振式破碎机采用高频低幅的原理，对地下管线的影响较小，噪音相对较小，适用于城镇道路，破碎单价较高，约50～55元/m2。
多头冲击式破碎机采用低频高幅的原理，振动强度大，对地下管线影响大，噪音相对较大，适用于公路，破碎单价较低，约25～30元/m2。
三 结束语
“白改黑”工程的关键就是防反射裂缝措施。旧水泥砼路面改建及反射裂缝产生机理和防止技术是我国道路技术领域的一大课题，目前国内外仍处于研究、试验阶段，尚未有成熟的理论和相应的设计规范。因此制定出适合我国国情的旧水泥砼板块处理技术指标、设计参数、评价方法及评价标准，确定加铺层设计方法，制定反射裂缝产生机理和防止技术，显得尤为迫切。
参考文献
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6 卢拥军.玻纤格栅在防治反射裂缝中的应用. 江苏省交通科学研究院
7 程 亮.旧水泥混凝土路面修补措施研究. 江苏省交通科学研究院
路面设计原理与方法范文4
关键字：水泥混凝土路面；路面脱空；脱空原理；脱空检测方法
1． 前言
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、板体性强、耐久性好等优点，是一种性能优良的高等级路面，水泥混凝土路面正在为我国的交通运输事业发挥着巨大的作用。但造价较高，养护期较长(一般浇筑后湿养生20天左右才能开放交通)，接缝较多，损坏后修复困难。如忽视其结构强度、设计厚度，或施工质量达不到设计要求，将会过早地出现结构性和功能的破坏，大大缩短使用周期，造成不必要的经济损失。实际使用中的水泥混凝土路面，绝大多数的破坏都发生在接缝的附近。近年来，各国对水泥混凝土路面接缝问题越来越重视，有关接缝的设计、传荷状况的评定、接缝的修复等已成为混凝土路面结构状况评定的重点[1]。
在实际使用过程中，由于车辆荷载的重复作用，板下基础将产生一定的塑性变形和唧泥，致使混凝土板的局部范围不再与基础保持连续接触而失去支撑，即为板下脱空。
2． 水泥混凝路面脱空
2.1脱空原理[2]
重型车辆的频繁作用，路基排水不良和基层材料抗冲刷性能不好是产生水泥路面脱空的三个关键因素。
当重车荷载作用于路面上时，面层板会产生弯沉变形，从而使路基产生一定量的变形，虽然每次荷载作用后路基所残留的塑性变形量极其微小，经过数百万、数千万次荷载作用后的累积，塑性变形量就相当可观了。理论上，荷载作用于路面板上不同部位时，所产生的弯沉量是不同的，板角隅处大于板边缘处，而板中部的量最小。由于不同部位板的弯沉量有所差异，路基的累计塑性变形量也不同，在板角隅下为最大，板边缘下次之，板中下部最小。
再者，水泥混凝土路面存在接缝(有时还有裂缝)和自由边缘，降雨时地面水沿接缝下渗路基，如果路基排水不良，下渗水不能及时排走，而使路基处于浸润状态，此时，在车轮荷载作用下，路面板与基层之间会产生高压水流，从而侵蚀基层表面，这就是冲刷作用。车轮驶过时，后方板的边缘或角隅先向下弯沉，将脱空区内积滞的水挤向前方，当车轮行驶到前方板上时，又将水挤向后方，由于行车速度较快，积滞水受到挤压的前后流动速度很高，路基材料在高速水流的作用下很容易受冲刷，尤其是抗冲刷性能不好的细粒材料更容易受到冲刷，从而使积滞水变成含有细粒土的泥浆，在车轮和面层板弯沉变形的作用下，泥浆沿接(裂)缝自由边缘冒出，这就是通常所说的唧泥。唧泥的出现意味着路基受到冲刷，细粒土被带出，周而复始，路面板因此产生脱空。
2.2 脱空检测方法[3]-[5]
目前国际上普遍采用落锤式弯沉仪(FallingWeight Deflector，以下简称FWD)进行路面行为评价，取得了很好的效果。FWD采用计算机自动采集数据，具有速度快、精度高，特别适合于大规模测试的特点；它能够模拟实际行车荷载对路面某一点的瞬间作用，能够测得该点的弯沉盆数据，基本反映了行车荷载作用下路面的受力状态，在道路检测与评价方面具有无可比拟的优势，因此利用FWD实测弯沉进行水泥混凝土路面板底脱空评定就显得很有必要。
2.2.1截距法
截距法是NCHRP研究中建立的方法。目前被认为是一种比较理想的脱空检测方法。利用FWD对水泥混凝土路面施加分级荷载，然后利用荷载板中心的弯沉与相应的分级荷载画出荷载弯沉图，利用回归分析做出荷载弯沉的线性回归曲线。通过回归直线的截距来判断脱空情况。如果线性回归曲线在弯沉轴的截距大于50 m则认为板底存在脱空，否则认为不存在脱空。
2.2.2夹角法
根据路表荷载向下圆锥形扩散的假定，夹角法利用弯沉盆定义参数Q，以此来估计脱空的存在。首先利用FWD实测弯沉值画出弯沉盆图，然后在弯沉图上对距FWD荷载盘中心30cm与l80 cm的弯沉点进行连线，经过距FWD荷载盘中心l80 cm的弯沉点作一水平线，这两条线之间的夹角被定义为Q。运用反正切公式即可算出Q，但由于实际上Q的数值很小，所以计算时统一把距FWD荷载盘中心距离为30cm与l80 cm的弯沉点之间的水平距离规格化为609．6 μm(目的是放大计算的结果便于判断)，则Q的计算公式为：
如果Q大于等于22。则认为板底存在脱空，否则认为板底不存在脱空。
2.2.3声振法
采用脱空检测仪进行检测，检测速度平均6点／分钟，采用计算机采集数据，直接分析声音信号，产生路面密实与否的检测结果。它是通过激励被测试件产生机械振动(声波)，测量其振动的声音信号特征来判定质量的技术。其识别系统：落锤从固定高度自由降落敲击刚性路面而发声，通过传声器(话筒)采集该声音信号，然后提取声信号的频域特征，再输人神经网络判别路面是否脱空。
2.2.4弯沉盆变异法
弯沉盆变异法指的是均匀支撑的混凝土路面板在荷载下的弯沉随离荷载作用点距离的增大而减小，若离荷载作用点较远位置的弯沉值比近位置的弯沉值大，则说明可能存在脱空现象。
2.2.5 FWD反算基层模量对比法
FWD反算基层模量对比法指的是利用混凝土板受测部位的实测弯沉值，选用模量反算软件，反算板下各部位的模量值与板中基层下模量值进行比较，若二者的比值接近1，则可判定受测部位处于均匀支承条件下，若远远小于1，则可判定受测部位处于板底脱空状态。
2.3 应用实例
某高速公路主车道和超车道基层顶面当量回弹模量均值分别为369和388，基层顶面强度较高，但主车道和超车道基层顶面当量回弹模量变异系数较大分别为0.17和0.23，基层强度整体较高但不均匀。采用设计要求标准的板角弯沉大于105 m或者相邻板横缝弯沉差大于50 m的标准分别得到的脱空板数是29点和7处14点。由落锤式弯沉仪采用截距法计算共检测40点得到的，得到脱空点数3点，脱空板占检测总板数的7.5％。由声振脱空检测检测36点，脱空6点，检测出来的脱空比率为16.7％ 。通过多种方法互相对比，确定脱空的板块为板块1、7、8、9、40、41、55，计七点的相应板角，可能脱空的板块包括板块6、7、9、16、17，计5点相应的板角，脱空率约6％-10％ 。
路面设计原理与方法范文5
关键词：混凝土预应力混凝土路面
Abstract: prestressed cement concrete pavement has high strength, juncture, do not appear less diseases and design the advantages of long life. In order to reduce the cost, continuous construction, and puts forward a two-way prestress inclined method of cement concrete pavement in the new concept.
Keywords: concrete prestressed concrete pavement
中图分类号： U416.216+.1 文献标识码：A 文章编号：
虽然预应力的原理被广泛地应用于建筑、桥梁等领域，但在道路上的应用却刚刚兴起,混凝土的主要特性就是抗压强度远大于抗拉强度,预应力混凝土路面就是充分利用这一特性，事先在工作截面上施加压应力，以提高它的抗弯拉强度，提高承受荷载能力。普通混凝土路面投入运营一段时间后由于路面配筋少易产生裂缝、沉陷、严重破碎板、板角断裂、拱起、唧泥等病害，使路面使用性能下降，影响行车舒适性，因此很有必要对传统混凝土路面进行结构和技术的革新。由于预应力混凝土路面具有很多传统的混凝土路面无法比拟的优点，加之近代预应力技术有了新的发展，为改善传统路面的不足，适应交通运输的发展，有必要开展预应力混凝土路面的研究工作。
根据国外的设计经验，结合中国现行规范，建议预应力路面的设计标准为：以使用年限末期混凝土板出现疲劳开裂为临界状态，采用国外与国内相结合的方法进行设计。
合理的预应力路面设计应妥善地考虑下列因素：①路面使用年限和使用特征；②交通量和交通组成；③临界荷位；④混凝土强度与疲劳破坏；⑤土基和基层，即地基刚度和基层顶面摩阻系数；⑥荷载应力计算方法；⑦预应力路面接缝设计；⑧板端锚固区的设计；⑨预应力损失的计算；⑩排水设计。
预应力路面的结构构造和组合设计
预应力混凝土路面下路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支撑，路基填料的选择与路基施工工艺要求可同普通混凝土路面一致，应符合公路路基施工技术规范的有关要求。
与普通混凝土路面不同，预应力混凝土路面因其板长长，为防止过多的预应力损失和板底的不利约束，需对基层顶面进行处理，采用加铺滑动层来减小摩擦系数。
推荐设计程序：
(1)收集交通资料，根据普通混凝土路面设计参数的确定方法，计算设计车道使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne，确定基层顶面的综合回弹模量Es、地基反应模量K及基层顶面的摩擦系数μ，确定混凝土的设计强度fcm和混凝土面板的最大温度梯度计算值Tg。
(2)预应力路面一般采用矩形，最合适的板长一般为90～210 m，过长需足够大的预应力克服板底摩擦阻力和预应力损失；过短则需较多的接缝和张拉点。根据当地环境状况选择适当的板长。气候干燥炎热的地方，建议取小值。结合路面的交通量和预应力筋所需的最小保护层，假定一个初始板厚。一般地，对于公路来说，预应力路面板厚应略大于相应素混凝土路面的0.65倍；对于机场而言，应是0.6倍。对于中国公路而言，考虑到运输繁忙和超载现象严重，建议预应力路面的板厚取相应素混凝土路面板厚的0.7～0.75倍。
接缝设计
预应力混凝土路面的接缝设计应遵循以下原则：①接缝必须能容许板端发生位移，能够不被压坏；②交通荷载不会使接缝产生过大的挠度的应力；③接缝材料必须耐磨、抗疲劳和防腐；④接缝应密封防止水和不可压缩的杂物进入；⑤损坏部分的修补应当方便易行；⑥接缝的施工程序应与预应力的张拉方法相协调；⑦接缝的建造费用应尽量低。
一般在板端接缝下设置钢筋混凝土枕梁，以提供接缝处较强的地基和路面的连续性。因预应力路面对接缝的要求较高，接缝的形式选择可参照桥梁中的伸缩缝。
预应力路面板端部锚固区设计
锚固区设计时既要保证在张拉钢筋时锚具下锚固区的混凝土不开裂和不产生过大的变形，又要求计算锚具下所需配置的间接钢筋须满足局部受压承载力的要求。
钢筋种类 后张预应力
碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线 0.75 fptk
冷拔低碳钢丝、热处理钢筋 0.7 fptk
冷拉钢筋 0.9 fpyk
纵向预应力筋设计
根据设计原理，可计算该路段所需最小的预应力。取强度安全系数为1.2，则混凝土的容许弯拉应力ft=4.17 MPa，温度应力fΔT=3.18 MPa，路基摩阻引起的应力fF=0.96 MPa，荷载应力fL=1.89 MPa。混凝土所需最小预压应力fp=fΔT+fF+fL-ft=1.86 MPa。
对于在一般气候环境下使用的预应力混凝土结构采用后张法预应力总损失为20%。采用后张拉，张拉的控制应力为σcon=0.75×Rby=1 395 MPa。
考虑混凝土板内部的预应力损失后，有效预应力为fs=0.8×1 395=1 116 MPa
横向配筋设计
不设横向预应力，仅配置足够的钢筋，其配筋设计参考连续配筋混凝土路面的配筋设计。
采用φ12的Ⅱ级螺纹钢筋为横向钢筋，间距为50 cm。
板的端部设计
(1)为防止板在端部发生局部承压破坏，因此，在板端设置由间距20 cm的φ10钢筋组成的6m×（3.75n-0.1）（n为半幅车道数）m的双层双向钢筋网。另外，在板端(包括伸缩缝)处设置有2 m×（3.75n）m的钢筋混凝土枕梁，以加固基层，防止板端和接缝处发生破坏。
(2)对于100 m长的预应力混凝土路面，伸缩缝的设计就显得非常重要。由于板底设置了滑动层，其摩擦系数较小(μ=0.8)，又因其板很长，所以季节性温度变化将引起板端较大的位移。假定预应力对温度引起的位移影响可忽略，按照素混凝土板较小初步计算，在年温差最大(与路面合拢温度T=20℃相比)ΔT=40℃时，板端位移可计算如下：滑动区长度，取L=50 m,则Δ=19.2 mm；经综合比较，采用GQF-C-80型伸缩缝(伸缩范围为14～94 mm)足以满足要求。
路面设计原理与方法范文6
关键词：路面，弯沉，测试，设备
路面弯沉是反映路面各结构层整体强度和刚度的重要指标,同时也与路面的使用状态存在着一定的内在联系。
1 弯沉值的几个概念
1.1) 弯沉 弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。
1.2) 设计弯沉值 根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级,面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。
1.3)竣工验收弯沉值 竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
2、路面弯沉的变化规律
路表弯沉的变化,是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实状况、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生很大影响。
沥青路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1～2年为第一阶段。在这一阶段,由于车辆荷载的重复碾压,渐趋压实,加上半刚性基层材料随着龄期强度增长,从而导致路表弯沉将逐渐减小,大约在路面竣工后的第2年达到最小值。
3、路面现场弯沉测试
3.1贝克曼梁弯沉测试
用贝克曼梁测试弯沉,作为施工验收及补强设计时弯沉检验的手段,是我国通行的做法,同时,在我国也一直是路面结构设计的基本参数。
3.1.1)在我国现阶段,一般测试的是路面回弹弯沉而非总弯沉;
3.1.2)标准车 我国一直规定用解放牌CA-10B型及黄河JN-150型作为两个荷载等级的标准车，但随着汽车工业的发展，这两种型号的车已相当落后，尤其在1986年国家经委、计委、交通部等10个单位联合关于加速老旧汽车报废更新的暂行规定，明令解放CA-10B及黄河JN-150为报废车型不再生产后，渐趋灭绝。这两种车型显然已不能作为标准车型，为此我国参照国外试验方法，规定了测试车的后轴标准轴载、轮胎压力及当量圆直径。
在此对工程实际中经常用到的BZZ—100型汽车的参数校验加以说明。
3.1.2.1)后轴的轴载
汽车的后轴标准轴载应为100±1kN，即向汽车车槽中装载（砂石、砖等），注意堆放要稳妥，装载要均匀，不得出现偏载，将汽车前轮驶离地磅，称量后轮重，使之重量在99kN～101kN之间（包括99kN和101kN）。
3.1.2.2)轮胎的充气压力
用气压表检查轮胎内胎的气压是否符合0.7±0.05MPa。
3.1.2.3)轮胎的接地面积
在光滑平整的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下放铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，在方格纸上印上轮考试吧胎印痕，用数方格的方法测算轮胎接地面积，精确至0.1cm2，换算成当量圆直径，应符合规定值21.30±0.5cm。
3.1.2.4)轮隙宽度
测试前要检查是否两个后轮均能自由插入弯沉仪的测头。。如后轮轮隙过小，可以在轮轴上加合适宽度的金属垫片。
3.1.2.5)百分表灵敏度
安装经过计量校验的百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，有手指轻叩弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。
3.1.3）弯沉仪的选择及弯沉仪误差修正弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种：一种3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪，以避免支点沉降的影响。
3.1.4）弯沉测试频率 测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查80～100个点。对多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点数。
3.1.5）温度修正对于沥青路面来说，弯沉强度测定是在沥青路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆。因此，如在夏天测定时，由于过硬，也会产生失真现象。所以，需要定出一个温度为测定弯沉的标准状态。
3.1.6) 应注意弯沉仪测头的位置,测头应置于测点上,即轮隙中心前方3cm-5cm;
3.1.7)代表弯沉测试的时间应选在路面竣工后第一年的最不利季节。
3.2JG型自动弯沉仪弯沉测试
JG型自动弯沉仪的基本工作原理与贝克曼梁弯沉测试的原理相同,都是简单的杠杆原理。其本质是贝克曼梁的自动化形式。它利用了检测车本身后轴的轴重,安装在汽车底盘下方类似于贝克曼梁支架的测量架,实现了弯沉测试的自动化。
该方法测试的弯沉数据是路面在车辆荷载作用下的总弯沉,可为路面养护管理系统提供可靠的强度数据,同时可用于新建路面、路基的施工质量控制及施工质量验收。
4、其它测定路面弯沉的方法
4.1 自动弯沉仪测定路面弯沉
自动弯沉仪是利用贝克曼梁测定原理快速连续测定的设备,并在标准条件下每隔一定距离连续测试路面的总弯沉及测定路段的总弯沉的平均值。洛克鲁瓦型自动弯沉测定车由测试汽车、测量机构、数据采集系统三部分组成,测量机构安装在测试车底盘下面,测臂夹在后轴轮隙中间。自动弯沉仪测试时的速度必须保持稳定,应控制在3.0～3.5km/h范围内。另外,当路面严重损坏、不平整、有坑槽时,测定设备有可能损坏,或者当平曲线半径过小时,都不能检测。
4.2 激光弯沉测定仪
激光弯沉测定仪是专门用来测定路面微小弯沉用的,这种微小弯沉一般在微米数量级。例如,冬季气候条件下的沥青混凝土路面,用一般贝克曼梁弯沉仪已无法测量。由于机械之间摩擦所产生的误差已将微变弯沉覆盖,因此只有用激光衍射办法才能测出它的微小弯沉值。激光弯沉测定仪具有操作简易、精度高、读数稳定、体积小、质量特轻等特点。
4.3相互换算
当用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时,首先应建立自动弯沉车或落锤式弯沉仪与贝克曼梁检测之间的相关关系,并将自动弯沉车或落锤式弯沉仪测得的弯沉值换算为贝克曼梁的弯沉值,再计算路段的代表弯沉值。用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定路表弯沉时,应按5m的间距等距离布设测点。
5、弯沉测试的影响因素
5.1)环境因素的影响。测试现场的温度、湿度、季节及地质状况均会对弯沉测值大小产生影响。通常情况下路面温度越高则实测弯沉值越偏大，这可以通过《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)中路面弯沉温度修正曲线的斜率均为负值体现出来。实测弯沉值还应该依照《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)所推荐的系数表进行季节影响系数K1和湿度影响系数K2的修正。 5.2)人为因素的影响。在进行弯沉测试时，有些情况下人为影响作用较大。例如后轴轴载和轮胎气压的测量误差，贝克曼梁测头放置相对于轮隙中心的位置误差，以及测试人员读取百分表的误差均会影响测试弯沉值的大小。为此，现场测试人员必须经过严格的操作技术培训，测试过程中认真按照规范要求工作。。
6、路面弯沉测试设备的选用
我国现阶段的路面弯沉测试,公路路基路面现场测试规程虽然推荐了自动弯沉仪及FWD,但同时强调了贝克曼梁测定回弹弯沉,评定路面承载能力,回弹弯沉用于路面结构设计的权威性。同时,我国的路面验收、旧路补强设计也是以回弹弯沉为控制指标。因此,进行自动弯沉仪、FWD、贝克曼梁弯沉对比试验很有必要。
相对于贝克曼梁,自动弯沉仪、FWD具有测速快、精度高、自动化程度高的优点。。FWD由于很好地模拟了行车荷载对路面的动力作用,并且可以得到测点弯沉时程曲线,现阶段被认为是最有效的路面承载能力评价设备。
目前,FWD、自动弯沉仪还不能完全替代贝克曼梁,若找出各种检测设备的相关关系对自动化弯沉检测设备的推广应用大有好处。
