（道路与铁道工程专业论文）超载交通运输对津围公路的影响及对策.pdf

摘要：本文针对当前我国公路上超载交通的迅速增k ，路面的早期破坏，深入剖析了路面 结构破坏的机理，提出了提高沥青路面设计标准和用标准轮载换算当量轮次及控制车辙深度等 设计的新思路，并引进吸收美国s h r p 高性能沥青路面研究成果提高沥青面层的使用性能，有效 地防l r 水损害、低温开裂、车辙等病害从而增加公路的耐久性和使川寿命，提高服务水平。 关键词：超载交通、轴载质量、车辙、标准轮载、当量轮次、沥青混合料设计施t 、美 国高性能沥青路面研究成果。 a b s t r a c t ：a c c o r d i n gt ot h eq u i c ki n c r e a s eo fo v e r l o a d e dt r a f f i co nt h eh i g h w a yo fo u rc o u n t r y a n dt h ee a r l yd a m a g eo fr o a ds u r f a c e ，t h i sp a p e rh a sa n a l y z e dt h em e c h a n i s mo f t h es t r u c t u r a ld a m a g e o fr o a ds u r f a c e ，a n dh a sm a d et h en e wt h o u g h tt h a tr a i s e st h ep i t c hd e s i g ns t a n d a r do fr o a ds u r f a c e a n dc a r r yc o n v e r s i o ne q u i v a l e n ts h i pw i t hs t a n d a r ds h i pa n dc o n t r o lr u td e p t he t e a tt h es a m et i m e t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ep e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c st h a ta b s o r b st h ea m e r i c a ns h r p h i g hp r o p e a y p i t c hr e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n to fr o a ds u r f a c e t or a i s ep i t c hf a c i n g ，p r e v e n t se f f i c i e n t l yw a t e rh a r m s ， d i s e a s eo fl o w t e m p e r a t u r ea n dc r a c k ，i no r d e r t oi n c r e a s e ss e r v i c el i f ea n dt h ee n d u r a n c eo f h i g h w a y ， r a i s e ss e r v i c el e v e l k e y w o r d ：o v e r l o a d e dt r a f f i ca n da x l ec a r r yq u a l i t y ，r u ta n ds t a n d a r ds h i p ，e q u i v a l e n ts h i p ，p i t c h c o m p o u n dd e s i g nc o n s t r u c t i o na n dt h ea m e r i c a nh i g hp r o p e r t yp i t c hr e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n to f r o a ds a t f a c e 学位论文独创性声明 本人声明所交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期： 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送 交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复翩手段保 存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或 部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 舢吗f 七 第奄概述 近年来随着经济的蓬勃发展，公路交通量增长速度很快，车辆超载现象十分严重，超载特 别是超轴重及犬交通量加速了公路路面和桥梁的破损，大大降低了服务水平影响了行车安全。 现有的路面山现大面积坑槽、沉降、推移，路面破损严重已不能满足正常交通运输的需要。 第一章概述 随着我国国民经济快速发展，运输收入逐年增长，1 9 9 9 年我国运输年收入3 8 5 0 亿元，占 当年国民生产总值的4 3 ，完成客运量1 2 6 1 亿人次；货运量9 9 亿吨，在综合运输体系中分别 占9 l ，3 和7 7 2 。公路行业已经成为经济可持续增长的促进剂。改革开放以来，我国公路建设 如雨后春笋。到1 9 9 9 年底我国公路总里程达1 3 3 6 万公里，公路密度己达1 3 9 公里百平方公 里，但仍旧不能满足交通运输的需要。公路上拥挤度大，服务水平低，重车增多，特别是货车 超载现象越来越重因而加速了路面的早期破坏，使得维修和改造费用巨增，造成损失惊人。 产生超载的原因主要是公路运输量的增大和运输利益的驱动。如采用总载及轴载质量大 的汽车运输可以降低运输成本。有资料表明，在运距大于2 k m 的条件下装载量为1 6 t 以上货 物的汽车比装载4 t 的汽车运输生产力提高3 4 倍，运输的成本f 降8 0 8 5 ，随着运距的增 加，运输的经济效益更加明显。因此增大汽车总载质量和轴载质量是提高汽车运输效益的有效 途径。但是行驶在公路上的汽车轴载质量的大小对公路路面的使用寿命影响极大，汽车轴载质 量增大养护和改造费用及建设费用相应增加。如汽车轴载质量从1 0 t 提高到1 3 t ，则养护费用 提高2 1 3 倍，若每年公路养护费用为2 8 1 亿元：当轴载增加到1 3 t 时，年养护费为8 79 8 亿 元，使用寿命缩短4 9 。 随着公路运输量得增加，2 0 世纪6 0 年代末到7 0 年代初各国轴载质量限值提高较快。当 时国际运输联合会( i r u ) 将单轴每侧双轮的轴载质量限值从1 0 t 提高到1 3 t ；双联轴载质量限 值提商到2 l t ；列车总质量提高到4 5 t 。3 0 年代末随着公路运输业的发展，世界各国汽车轴载 质龄的限值和汽车总质量限值都有所提高，汽车总质量限值提高幅度较火，约提高了5 0 。 2 0 0 0 年2 月我国交通部第2 号令超限运输币辆行驶公路管理规定第三条( 五) 车辆轴 载质量限值为：“单轴( 每侧单轮胎) 载质量6 0 0 0 k g ；单轴( 每侧般轮胎载) 质量1 0 0 0 0 k g ；取 联辅( 每侧砹轮胎) 载质量1 8 0 0 0 k g ；”附! i l 【l 第二十九条：“经国家批准生产的单轴轴载质量大 71 0 0 0 0 k g 、小于 3 0 0 0 k g ( 含1 3 0 0 0 k g ) 的车辆，暂以国家核定j 勺轴载质量视同轴载跟值标准。” 实际轴载质蹙的限值为1 3 t 。 在面向二二十一世纪的今天，随着国l 屯经济的快速增艮，交通量的增长，我国对交通基础设 施都予以高度重视，“超载交通运输对津围公路路面与桥梁的影响及对策”谋题的理论研究成某 应进行推一。该理论研究成果能够有效地缓解超载交通运输对道路、桥梁的影响问题延长公 路的使用寿命，节省公路的建设资金，对于今后天津市公路建设发挥重要的作用。我国的公路 里程约为1 2 0 万公路公里，每年用于公路建段的资金达上千亿人民币，公路寿命任何一点延长， 其浒在的经济效益也将会是十分巨人的。 津嗣公路是天津市区通往宝坻、蓟县的唯一干线公路，又是天津至北部燕山腹她的重要通 道。该路是天津市建筑材料运输及旅游的主要路线，天津市使j ：| ；】的建筑材料( 如砂石、水泥制 品等) 8 0 通过该路运输。因此进公路货车流埘人，且其中超载交通占较人比例，同时随着该地 区资源的开发和经济快速发展，中后期交通量仍有所增跃。鉴于津围公路的超载交通状况在天 泮公路中具有一定的代表性，对其破坏基理及对策的研究将为今后天津市公路在超载交通运输 管理方面发挥借鉴作用。 第一章概述 津闹公路是天津市区经宝坻、蓟县通往河北省围场的省( 市) 级干线，是天津市建材运输 及旅游的重要公路。由予修建年限早，路面结构较薄弱，大部分路段自1 9 8 9 年拓宽改建以来未 经大修。在超载、超重轴及火交通量的作用下路面及部分桥梁破损较严重，影响了道路的正 常通行。因此该段( 天津至蓟县段) 列入改建。津围公路改建工程分为两段，全长1 0 5 6 1 6 公 里。第一段起于外环线宜兴埠立交桥，止于1 0 2 线蓟州立交桥；第二段为1 0 2 线至蓟县闯子岭。 改建下程的设计标准：全线按二级公路技术标准改建，设计车速为8 0 k m h 。道路部分；路基路 面宽度不变，路基宽度1 8 米，路面宽度1 6 米，重点为结构补强。路面横坡2 ，土路肩横坡3 ， 部分穿村路段路基宽2 4 4 0 米路面宽度为2 1 。2 8 米：桥梁部分：全线共建桥梁1 6 座，其中大 桥6 座中小桥l o 座。全线共有涵洞3 2 处。新建桥梁设计荷载采用汽一超2 0 ，挂一1 2 0 标准： 利用现有桥粱的荷载标准，原则上不低于汽一2 0 ，挂一1 0 0 。另有收费站及通讯系统。路面结构 主要为；4 c m 中粒式沥青混凝抗滑表层+ 5 c m 中粒式沥青混凝土+ 6 c m 粗粒式沥青混凝土+ t 8 c m 水泥稳定碎石+ 1 5 2 0 c m 二灰碎石+ 2 0 c m 冷再生；穿村路段为2 0 c m 钢纤维混凝土+ 2 0 c m 冷再生。 历史向我们提出了挑战。在这个新技术取得重大突破的时候，学习与研究新技术，研究我 们的对策，如何不失时机地将新技术转化成生产力，不仅是摆在所有道路工作者面前的一个选 择。也是摆在政府高层决策者面前的一项重大选择。 总之对天津市及全国公路超载现象严重造成路面过早破坏的实际，从调研入手。用先进科 学的手段采集了大量的数据信息，经过加工处理。从理论和实践上充分论证了超载对路面和桥 梁的影响，为限载提出了可靠的依据。本文中提出了大于1 3 0 k n 轴载换算成标准轴载当量次数 的公式解决了当前超重轴无法计算的难题。该成果已在津围公路试验及现场施工。竣工后两年 多，路面各项指标都达到标准，现仍正继续观察中。 2 第二章基础数据的收集整理 第二章基础数据的收集整理 通过对滓围公路天沣市境内1 0 3 k m 路面及2 3 座桥梁调查及检测，掌握了基础的数据和信 息。 1 、f = | 贝克曼梁及轴重分别为l o o k n 和1 8 0 k n 货车对律围公路上下行的路表回弹弯沉进行对 比测量，共测定9 2 0 0 个点，其中用标准轴载l o o k n 测定的晟大值为2 0 8 ( 0 o l m m ) 。 2 、钻探取芯试验：对原路进行钻探取样先后钻孔共1 0 7 个，分别进行路基土壤的物理力学 性能及路面劈裂强度、劲度模量等试验。试验结果为原沥青路面强度试件大部分达不到规范中 设计参数标准，合格率仅为2 6 ，且数据离散较大。其中沥青砼劈裂强度最大值为1 】2m p a 。 最小值为0 3 1 m p a ；劲度模量最大值为1 6 0 8 3m p a ，最小值为1 1 7 3m p a 。 3 、钻探并取土样做土的物理、力学试验：揭露的土层为第四系全新统陆相冲积层，上部主 要由粘性士绍成，呈褐灰和灰黑色。局部为黑黄色，大部分粘性土为软塑及可塑状部分粘性 七呈流塑状，无层理含铁质及有机腐植物。天然重度y = 1 9 4 k n m 3 、液限4 5 、塑性指数为 1 3 - 1 9 。承载力为1 0 0 1 i o k p a ，直快剪内摩擦角中= 2 0 一盟。，内聚力c = 1 7 ( k p a ) 压缩模量e s = 4 m p a ， 属丁中压缩性土有一部分为高压缩性士。路基十壤含水量偏大，压实度较差。该士基属中软 场地十i i i 类场地。 4 、交通量及轴重现状调查：查阅了1 9 8 9 年一1 9 9 6 年津围公路有关交通量统计资料，结合 s m 2 0 0 0 s 动态辅重检测系统自动连续检测1 4 昼夜的统计数据，并经过计算机处理，测得滓围公 路汽车交通量平均每昼夜为1 6 1 6 2 辆昼夜，折合中型货车1 2 万辆昼夜，最大轴重2 5 3 k n ， 最大汽车毛重1 0 2 5 5k n 辆。其中货车单轴重l o o k n 以上的占3 4 5 5 。单轴重大于1 3 0 k n 以 上的占1 3 7 5 。在单轴重4 0 k n 以上的车辆中。单轴重1 3 0 - 1 4 0 k n 的车辆最多约占1 5 3 ，表明 天津市在二级公路上行驶的车辆，轴载质量在l o t 和1 3 t 以上的占行驶车辆总数的比例较大 其中单轴重1 3 t 以上的车辆对路面的寿命影响最大。轴载分布大体呈正态分布曲线( 见图1 、 图2 ) 。 正态分布密度函数公式如下： 11 蝉 “神= 一e 2 6 z 、 6 2 耳 式中：f ( x ) 正态分布概率密度函数 6 均方著 u 均值 x 随机变量 换算成标准轴后的当量轴次极不均匀，其中蓟县至天津方向占9 5 ，天津至刳县方向仅占 5 。车速平均为3 2 k m h ，其中车速8 0 k m h 仅| 10 5 3 ， 0 7 m p a 的荷载， 因此造成路面严重破坏。从泮围公路路面破坏的现状与计算结果基本近似。超载特别是超重轴 载危害极大，它不仅是造成路面早期破坏和成倍地减少公路的使用寿命，造成巨大的经济损失， 而且超载使机动车制动失灵、车速降低，致使恶性交通事故频繁发生和严重降低公路上行驶车 辆的安全并使通行能力大幅度下降。因此必须加强管理采取切实有效的措施严禁超载、超重 轴的车辆在公路上行驶。 根据公路沥青路面设计规范( j t j 0 1 4 9 7 ) ，路面设计以双轮组单轴载i o o k n 为标准轴载， 其计算参数为轮接地压强p = 0 7 m p a ，单轮传压面当量园直径d = 2 1 3 c m ，两轮中心距为1 5 d 。 国产黄河牌j n 一1 5 0 型货运汽车名义载重量为8 0 k n 总重1 5 0 6 k n 、后轴重1 0 1 6 k n ，轮胎压 强0 7 0 p m a ，当量园直径2 1 5 c m 。如超载1 倍即载重量1 6 0 k n 则总重量为2 3 0 6 k n 。后轴重 1 5 5 ，6 k n ，如将满载和超载车的后轴重分别换算成b z z 一1 0 0 标准轴载，则轴载系数分别为1 0 7 和6 8 4 ，即超载轴为满载轴换算的标准当量轴次增加6 4 倍：如当量圆直径不变则该超载黄河 汽车轮胎压强为1 0 7 2 m p a ，相当于设计标准压强的1 5 3 倍。又轮胎当量圆直径d = 1 7 7 c m ，轮 胎压强p = o 7 m p a ，如国产解放c a 5 0 型载重5 0 k n 中型货车，总重为9 2 9 k n ，后轴重6 9 2 k n ， 轮胎当量圆直径d = 1 7 7 c m ，轮胎压强p = o 7 m p a 。如超载1 倍即载重i o o k n 则总重为1 4 2 9 k n 后轴重1 0 6 4 k n ，如将满载和超载! ：的后轴重分别换算成b z z 一1 0 0 标准轴载。则轴载系数分别 为0 2 0 和1 3 1 。即超载轴为满载轴换算为标准轴次的6 5 5 倍；如超载车轮胎当量吲直径d 不 变，则轮胎压强为1 0 8 m p a ，相当于i o o k n 标准轴载轮胎压强0 7 m p a 的1 5 4 倍。 港口道路堆场铺面设计与施工规范( j t j 2 9 6 - 9 6 ) “港口流动机械荷载分级及各级标准 荷载计算参数”表3 4 5 中最大的荷载等级p 6 荷载为4 0 0 k n ( 折合单轴轴载为8 0 0 k n ) ，接地压 强( 轮胎压强) 为d i p a 。如日产日野牌d 1 4 4 0 车载重簧1 5 2 k n ，轮胎压强仅为0 6 m p a ，捷克 产太脱拉1 3 8 载重鹫为1 2 2 k n ，轮胎压强为06 p m a 。黄河j n 一1 5 0 和解放c a 5 0 汽车超载后轮胎 接地压强都大于上述车辆，因而对路面的破坏作用很大。 从上述各类汽车的荷载及轮胎压强可以说明控制轴载、轮载特别是轮胎压强，对于科学合 理地使用路面保持路面的完好及保证路面正常的使用寿命极为重要。超载交通运输不但从理 6 第三章超裁交通对公路结构性破坏的帆理研究 论上不可行而且从实际观察天津市津围公路和国内许多公路同样由于超载特别是超重轴载致 使路面严重损坏到无法正常养护维修的程度，已造成巨大的经济损失，因此必须加强管理坚决 采取切实有效的措施对超载特别超重轴载的车辆进行控制杜绝由于超载造成路面早期破换的 现象。 同时超载运输直接危害桥梁的使用寿命，增加养护费用，严重影响正常使用和耐久性。超 载严重，车辆通过桥梁时有突然坍塌的危险，造成人民生命财产的损失，应在确保桥梁安全使 用的前提下，合理地利用承载潜力。对设计荷载低于汽一2 0 、挂一1 0 0 级的小桥一律拆除重建： 大中桥尽量加固提级，使其达到汽一2 0 、挂一1 0 0 或者汽超一2 0 、挂一1 2 0 设计。 第心章超载交通路面结构设计思路 第四章超载交通路面结构设计思路 4 - 1 标准轴载的换算 弯沉是路表的弹性变形，当路基路面强度较低时，重载作用于路面产生的残余变形( 塑性 变形) 比强度商的大，而相对于弹性变形( 回弹弯沉) 较小。此时路面材料及路基受力已经超 过了弹性阶段，出现较大的残余变形或接近破坏阶段。路面整体强度高时。受力处于弹性阶段， 其圈弹弯沉与总弯沉接近，残余变形小。规范中说明：“轴载换算公式仅适用于单轴小于1 3 0 k n ( 1 3 t ) 的轴载换算”。当轴载大于单轴重1 3 0 k n 时则无公式可换算，若将测定的结果延用原公 式外推换算则导致误差很大。因此通过弯沉对比试验，运用等运量原则进行轴载换算，可以 把人于1 3 0 k n 轴载换算成标准轴载的当量轴次的换算方法。 在京津塘高速公路等路上用l o o k n 、1 3 0 k n 、1 5 0 k n 、1 8 0 k n 不同轴载在同一位置、同一时间 进行弯沉测定。通过数据分析、整理根据弯沉等效原则，用公式( 2 ) ( 3 ) 进行轴载换算计算 得出了不同路段用1 8 0 k n 轴载测得的弯沉换算成标准轴载测得的弯沉的关系( 见表1 ) 。 l t “, l 产( p w , p ，) ”( 2 ) l , = 6 0 0 ( n 。) ”2 x a c a s x a b( 3 ) l 。= 6 0 0 ( n 。) “2 a c x a s a b 式中；、l l 1 0 0 k n 轴载及非标准轴载相对应的弯沉值； p 。、p 。- - l o o k n 轴载及非标准轴载； h 、l 一分别为单轴l o o k n 、1 8 0 k n 测得的弯沉( 1 l o o m m ) ； n - 一累计标准当量轴次 m 、n 换算指数 a c 、a s 、a b 分别为系数。 经计算：( n n ) ”2 ( n n ) “冬( p w ) “ n = n l h ( p l h p ) ”2 令m = n o 2 则n m = n 。( p p ) a ca s 将测得结果分别代入上式得出的n 、m 都较规范中公式指数0 8 7 、4 3 5 要大得多。公式换 算指数离散性很大。 1 8 0 k n 和l o o k n 测得弯沉换算裹表l l 1 8 0 公路名称l 1 0 0 ( 1 1 0 0 n )l 1 8 0 l 1 0 0n ( 1 l o o m m ) 宝平公路8 3 5 93 4 2 82 ，4 41 5 1 67 5 8 津同老路 1 8 6 5 99 4 41 9 81 1 6 35 8 2 津围试验段 3 4 0 21 1 4 12 9 8 1 8 5 99 2 9 5 京津塘高速公路 9 3 92 3 44 0 12 3 6 41 1 8 2 j t j 0 1 4 9 7 规范( 沥青砼) 0 8 74 3 5 数 表中：h r 一用单轴重1 8 0 k n 测得的路表弯沉值； 厂_ i _ i j 单轴重l o o k n 测得的路表弯沉值： n 非标准轴载测得的弯沉值换算为标准轴载下弯沉值公式的指数； m 设计弯沉值时各级轴载的作用次数换算成标准轴载的当量作用次数公式的指 第匹| 章超载交通路面结构设计思路 l l s , ，几。广_ 一削单轴重1 8 0 k n 与l o o k n 在同一点测得的弯沉值的比值。 从表1 说明，分别用轴重l o o k n 和1 8 0 k n 测得的弯沉值换算指数n 均大于设计规范中的换 算指数0 8 7 。其中泮围公路试验段n = 1 8 5 9 ，为规范中换算指数的2 1 倍。几条公路上测得的 弯沉的换算指数差异较大，其中最人值为最小值的2 倍。再一次证明轴载超过限值后不能再用 现行的设计规范中的公式进行标准轴载当量轴次作用次数的换算。经研究提出了单轴载大于 1 3 0 k n 换算为标准轴载当量轴次的公式，解决了当前大于1 3 0 k n 轴载无公式换算成标准轴载当 鹫轴次的问题。即在等效运蛩卜将单轴大于1 3 0 k n 的轴载换算为1 3 0 k n 轴载后再按公式换算成 标准轴载的当鲑轴次。 当轴载大于1 3 0 k n 时换算成标准轴载的当量作用次数公式： 式中：n d 火于1 3 0 k n 轴载换算成标准轴载的当量轴次( 次日) ： 士r k ”d p d ，1 3 0 、m n 公式：d2 ，c 1 c 2 1 矿( 了) ” n d 被换算车型各级 1 3 0 k n 的轴载作用次数( 次日) ； p 标准轴载( k n ) ； p d 被换算车型的各级 1 3 0 k n 的轴载( k n ) ； c 。轴载系数； c 。轮组系数； m 指数 注：轴载1 3 0 k n 的各级轴载换算成标准轴载的当量作用次数n ，仍按设计规范公式计算。 4 - 2 原路砸当量回弹模量的计算t 根据原路面的实测弯沉及路面状况划分为两个路段，根据原路面当量回弹弯沉l 一分别计算 得出原路面的当量回弹模量 l = 1 6 4 0 1 l 。 式中：e 。原路面当量回弹模量： l 。原路面弯沉。 4 - 3 当量标准轴次的计算t 按公路沥青路面设计规范j t j 0 1 4 9 7 将各级轴载作用次数换算成标准轴载( i o o k n ) 的 当量作用次数公式外延使用折合标准轴次为7 万次昼夜，其中由蓟县向天津方向( 货车重载) 为6 7 万次昼夜，占9 4 9 1 ，由天津向蓟县方向( 货车大部分为空载) 为0 3 6 万次昼夜 仅占5 0 9 。上、下行方向车道换算成的当量标准轴次极不均衡，相差较大。主要集中在上行 方向( 蓟县到天津方向) 。 4 - 4 沥青混合料目标配合比的设计。 ( 1 ) 沥青混合料组成设计原则是综合考虑温度稳定性( 高温抗车辙、低温开裂) 、耐久性 ( 抗水损、抗疲劳老化) 和便于施工。由于津围公路是重车路线，路面设计重点是抗车辙。 沥青面层层厚( h ) 与集料最大粒径( d ) 比，简称厚粒比( h d ) ：根据公路沥青路面施 】：技术规范( j t j 0 3 2 9 4 ) 规定“上面层沥青混台料的集料最大粒径不宜超过层厚的i 2 ，中、 r 面层及联结层的集料最大粒径不宜超过层厚的2 3 ”。即上面层厚粒比( h d ) 应火于2 ；中、 下面层及联结层厚粒比( h d ) 应大于1 5 。 上述规范中对虽人粒径没有明确的定义，但通过前后对照，可以理解为通过方孔筛第一次 出现筛余量的最火筛孔尺寸。 因此上面层a k 一1 6 a 中粒式沥青砼的厚粒比为2 5 ( h d = 4 0 1 6 = 2 5 ) ；中面层a c 一2 0 i 中粒 式洲青砼的厚粒比为2 6 ( h d = 5 0 1 9 = 2 6 ) ：下面层a c 一2 5 i i 粗粒式沥青砼的厚粒比为2 3 9 第四章超载交通路面结构设计思路 ( h d = 6 0 2 6 5 = 2 3 ) ：下面层a c 一3 0 i i 粗粒式沥青砼的厚粒比为1 9 ( h d = 6 0 3 1 5 = i 9 ) 。上述 厚粒比均符合规范要求。 ( 2 ) 沥青混合料配合比设计结果对路面使用性能、材料用量及工程造价有很大影响。是一 项非常重要的工作。 本次津围公路试验段沥青混合料的配合比设计明确分为目标配合比设计阶段、生产配合比 设计阶段平【1 生产配合比验证阶段即试验段试拌试铺阶段三步骤。 目标配合比设计阶段。用工程实际使用的材料计算各种材料的用量比例，配制成符合规 范要求的矿料级配，进行马歇尔试验。用最大密度、最大稳定度和符合要求的空隙率范围的中 值所对应的沥青用量的平均值，确定最佳沥青用量。以此矿料级配及沥青用量作为目标配合比。 生产配合比设计阶段。按照目标配合比进行拌合机的冷料仓的供料比例、进料速度及试 拌，对间歇式拌合机必须从二次筛分后进入各热料仓的材料取样进行筛分，以确定各热料仓 的材料比例，供拌合机控制室使用。同时反馈调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡并取目 标配合比设计的最佳沥青用量和最佳沥青用量0 ，3 等三个沥青阐量进行马歇尔试验，确定生 产配合比的最佳沥青用量。 生产配合比验证阶段。拌合机采用生产配合比进行试拌、铺筑试验段并用拌合的沥青 混合料及路上钻取的芯样进行马歇尔试验检验，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比应 作为生产上控制的依据和质量检验的标准。 在漳围公路试验段中，标准配合比的矿料级配，我们由规范规定的三点( 0 0 7 5 、2 3 6 、 4 7 5 m m ) 控制，提高到用最大粒径、9 5 、4 7 5 、2 3 6 、0 0 7 5 m m 的五点控制。( 见津围公路试 验段试验抽检汇总表) 4 - 5 基层设计 由于石灰粉煤灰稳定碎石基层早期强度低养护量大。表面容易起粉，且过去采用的粒料 含量小于5 0 的悬浮式石灰粉煤灰碎石的基层收缩量大，易开裂，强度低等缺欠为此试验段 r 基层和找平层的设计采用粒料含量大于8 0 嵌挤型币i 灰粉煤灰稳定碎石。上基层采用水泥稳 定碎石。 基层厚度的设计；首先拟定沥青面层多层的厚度及上基层厚度2 0 c t a 而后根据路段的划分 和实际弯沉值分别计算原路面各路段的当量同弹模量，将有关设计参数输入计算机a p d 8 9 7 专用 改计程序计算基层厚度。 计算结果k 3 2 一k 3 4 水泥稳定碎石上基层厚2 0 c m ，二灰碎石下基层厚2 0 c m ，k 3 4 - k 3 6 水泥稳 定上基层厚2 0 c m 二灰碎石下基层厚2 5 c m 。经层底拉应力验算。基层二灰碎石和水泥碎石层底 拉应力均小于容许拉应力。 4 - 6 路面设计弯沉， 根据公路等级一个车道上累计标准当量轴次、面层和基层类型按公路沥青路面设计规范 ( j t j o l 4 9 7 ) 公式计算： l d = 6 0 0 n e “2 a ca sa b 式中：l d - - 路面设计弯沉( 0 o l m m ) ： n e 设计年限内一个车道上累计当量轴次： a c 公路等级系数( 本计算a c = 1 ) ； a s 面层类型系数( 本计算a s = 1 ) ； a b 基层类型系数( 本计算a b = 1 ) ： n e = 5 9 8 0 万次代入上式得 l d = 6 0 0 ( 5 9 8 0 0 0 0 0 ) “2 = 1 6 7 ( 1 1 0 0 m m ) 容许弯拉应力6r = 6s p k s 0 第四章超载交通路面结构设计思路 k s = o 0 9 a an e ”“h c ( 沥青砼面层) ： k s = o 3 5 n e ”a a ( 二灰碎石水泥稳定碎石) 式中；6r 路面结构层材料容许弯拉应力( m p a ) ； 6s p 沥青砼或半刚性材料劈裂强度： k s 抗拉强度结构系数： a a 沥青砼级配类型系数； a c 公路等级系数。 中粒式沥青砼面层抗拉结构系数： k s = o 0 9 1 ( 5 9 8 1 0 5 ) o ”1 = 4 6 2 5 粗粒式沥青砼面层抗拉结构系数： k s = o 0 9 1 1 $ ( 5 9 8 1 0 4 ) ”“1 = 5 0 8 8 二灰碎石、水泥稳定碎石基层抗拉结构系数： k s = o 3 5n e 4 “a c = o 3 5 ( 1 2 3 l 1 0 。) “l = 2 7 1 6 中粒式沥青砼面层容许弯拉应力： 6r = i 0 4 2 6 5 = 0 2 1 6 ( m p a ) ： 粗粒式沥青砼面层容许弯拉应力： 6r = o 。8 5 0 8 8 = 0 。1 5 7 ( m p a ) ： 基层容许弯拉应力： 6r = o 5 2 7 1 6 = 0 1 8 4 ( m p a ) ： 经验算各层底拉应力均分别小于上述容许拉应力。 第五章津崮公路试验段的旌工 第五章津围公路试验段的施工 津闱公路试验段里程桩为k 3 2 + 0 0 0 一k 3 6 + 0 0 0 ，设计桩号为k 1 8 + 7 5 0 一k 2 2 + 7 5 0 ，全长4 k m 。路 面涨高5 5 6 0 c m 试验段两端各向外延长l o o m 顺坡。路面结构主要为：4 c m 中粒式沥青混凝土 抗滑表层+ 5 c m 中粒式沥青混凝土+ 6 c m 粗粒式沥青混凝：j = + 1 8 c m 水泥稳定碎石+ 1 5 2 0 c m 二灰碎石 + 2 0 c m 冷再生：穿村路段为2 0 c m 钢纤维混凝+ + 2 0 c m 冷再生。由于试验段施工不能断绝交通， 冈此采用半幅路施工半幅路通行。针对重载交通路线，主要施工经验有： 5 - 1 基层及面层施工 1 、基层施工： 基层均采用无机结台料稳定碎石，集料晟大粒径为3 0 m m ，上基层为水泥稳定碎石，厚 1 8 c m 一2 0 c m ，下基层为石灰粉煤灰稳定碎石，后2 7 c m 一2 8 c m 均采用稳定土拌和机厂拌，摊铺机 摊铺重型压路机碾压成型。 无机结合料稳定碎石采用潍坊生产连续式w d b 3 0 0 型稳定土拌和站集中拌和，生产能力为 2 5 0 t h - - 4 0 0 t h 。 水泥稳定碎石配合比为水泥：碎石= 5 ：9 5 石灰粉煤灰碎石配合比为5 6 ：1 1 4 ：8 3 。 混合料摊铺使用德国生产弗格洛1 8 0 0 型摊铺机一次摊铺半幅路宽8 m 。 混合料碾压使用3 y 1 2 1 5 三钢轮静压路机、y z c 7 双钢轮双振动压路机，d d l l o 双钢轮双振 动压路机，一次碾压层厚最大为2 0 c m 。初压采用静压不加震，复压用振动压路机加震碾压至密 实。 基层完工后洒水养生并在其面上喷撒透层油。 2 、面层施工： ( 1 ) 沥青混合料的拌和：中面层和底面层沥青混合料用沥青砼拌和生产能力1 2 0 t h ；表 面层沥青混合料采用韩国生产间歇式2 0 0 0 型沥青拌和机生产能力2 5 0 t h 一4 0 0 t h ，用大型自卸 汽车运输到现场。 中、下面层用德国制造的弗格洛1 8 0 0 摊铺，上面层用德国制造的戴纳派克f 1 8 c s 摊铺机 摊铺。 ( 2 ) 在做好三阶段沥青混合料配合比，并经审批后的标准配合比从事沥青混合料的拌制。 对混台料生产我们抓了温度、细集料的质量规格与矿料级配和沥青用量三项控制。 温度控制：2 j ：j 青加热1 5 0 一1 6 5 矿料加热1 6 0 一1 8 0 山厂温度1 4 0 一1 6 5 现场温度1 3 5 - 1 6 0 摊铺温度1 2 5 - 1 5 5 碾压温度1 2 0 一1 4 0 终压温度7 5 矿料级配：中、f 面层粗集料使用蓟县两出产的石灰岩。表面层使用玄武岩。细集料表面 层使玄武岩机制砂。中、r 面层使用绥中县山产的天然砂。47 5 m m 以上误差5 ，2 3 6 m m 以r 误差4 0 0 7 5 m m 误差1 5 沥青f j ：；| 量：误藉控制在0 2 。要在控制室检验逐盘的油石比记录。以期随时纠正。 ( 3 ) 沥青混合料的碾压： 2 第五章津围公路试验段的藏工 碾压原则：先轻压后重压，先静压后麓压，先慢速压后快速压先压低侧后压高侧。碾压 可分为三个阶段，即初压、复压、终压。初压在混合料摊铺后，正在高温时紧接着碾压以不产 生推移和裂纹为宜。一般温度为1 2 0 c 一1 4 0 。采用钢轮压路机静压c c 2 1 、d 1 ) 1 1 0 ，碾压速度为 2 - 3 k m h ，碾压目的为将混合料初步压实及找平。复压紧接着初压之后进行主要目的是将沥青 混合料压实以达到设计要求的压实度，采用双钢轮双振动双驱动压路机( d 0 1 1 0 、c c 4 2 2 、 b w 2 0 2 a d 一2 ) ，静重均在l o t 以上，碾压速度为3 - 5 k m h ，采用低振幅高频率碾压。终压接着复 压之后进行，其目的主要是消除复压时的轮迹，使用双钢轮双振动般驱动压路机( 型号同复压) ， 静压不加振。碾压速度为2 - 3 k m h ，碾压终了的温度为7 0 。( 使用s b s 改性沥青拌制的沥青混 合料其终压温度不低于1 2 0 ) 碾压顺序见幽3 。 路 沥青混合料面层碾乐程序图图3 路中线 1 23 4 5 一 5 - 2 揸工质量控制 1 、现场施工： 厚度控制：f 面层挂基准线施工，其晟小厚度按5 6 c m 进行，否则对基层顶高实行铣刨以 满足厚度要求。上、中面层厚度用相对高程木滑靴进行摊铺。用4 8 c m 和3 8 c m 进行控制，否 则进行修整。 平整度：对摊铺机的滑靴滑道进行修整，3 m 宜尺满足4 m m 的要求。 纵、横缝施工严格按照施工规范进行。 2 、车辙试验； 表面层6 次中面层6 次，下面层6 次。 底面层a c 一2 5 型平均8 6 7 次m m设计8 0 0 次m ： a c 一3 0 型平均7 0 3 5 次m m ： 中面层a c 一2 0 i 型平均1 0 0 0 7 次m m设计1 0 0 0 次m m ： 上面层a k 1 6 a 平均2 1 2 6 次m m设计2 0 0 0 次m m 。 第五章津围公路试验段的臆工 3 、矿料间隙率： 分别符合1 3 、1 2 5 、1 6 和1 4 5 的规定。 我们做了如下控制： ( 1 ) 矿料级配：由于使用摊铺机摊铺故采用j t j 0 1 4 9 75 1 4 - 1 水泥稳定类材料集料的 级配范围。 筛孔m m 3 1 51 9 i 9 5 i 4 7 5 1 2 3 6 1 0 6 l 0 0 7 5液限i 塑指 通过率1 0 08 8 9 9 l 5 7 7 7 1 2 9 4 9 l 1 7 - 3 5 l 8 2 2 i o 一7 2 8l 9 但小于0 0 7 5 m m 的颗粒含量不应超过5 。而不使用j t j 0 3 4 9 32 号级配曲线。 筛孔m ml 3 0 1 2 0 l 1 0 i 520 50 0 7 5 液限塑指 通过率l1 0 09 0 - 1 0 0 6 0 8 03 0 5 01 5 3 01 0 - 2 00 - 7 改性剂制配加工成改性沥青。 技术要求详见附表2 、附表3 。 z i 油沥青技术要求中，大部分指标与公路沥青施工技术规范j t j 0 3 2 - 9 4 相同。为了满足 津围公路大交通量超重轴载的要求因此将表中含蜡量指标由不大于3 提高为不大于2 ：薄膜 加热试验( 1 6 3 c ，5 h ) 、延度( 2 5 c ) 由a h 一9 0 要求不小于7 5 c m 、a l l 一7 0 不小于7 0 c m 分别提高 为不小于l o o c m 和8 0 c m 。为了提高沥青的粘附性，增加了6 0 c 动力粘度不小于1 1