某公路長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)分析

滿 冠 峰

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012)

某公路長壽命瀝青路面設(shè)計(jì)分析

滿 冠 峰

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012)

介紹了長壽命路面的結(jié)構(gòu)特性及其發(fā)展，結(jié)合長壽命瀝青路面的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，討論了長壽命瀝青路面的實(shí)施利用技術(shù)，總結(jié)了傳統(tǒng)混凝土路面與長壽命瀝青路面的結(jié)構(gòu)形式及成本與效益之間的關(guān)系。

長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)方法，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

隨著我省“十二五”規(guī)劃的高速公路交通計(jì)劃實(shí)施超過6 000 km的續(xù)航里程的目標(biāo)，路面設(shè)計(jì)遵循因地制宜，合理選用，施工方便，有利于節(jié)約，保護(hù)投資的原則，以及與氣象，水文，工程地質(zhì)條件結(jié)合，道路建筑材料經(jīng)銷，瀝青路面已經(jīng)在高速公路上廣泛使用。

加上交通量的快速增長，原有的瀝青路面結(jié)構(gòu)不能滿足長期使用重車道、特重車道高速公路對(duì)瀝青路面的要求。通過調(diào)查，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，對(duì)特重，特別是交通繁忙的路線，可通過加固結(jié)構(gòu)避免因道路維護(hù)和維修帶來的交通延誤，同時(shí)大大提高其效率，從而推出使用設(shè)計(jì)壽命長達(dá)50年的瀝青路面結(jié)構(gòu)。

1 長壽命路面結(jié)構(gòu)層配方

為了直觀地理解在沿所述結(jié)構(gòu)的表面的深度方向的路面層拉伸應(yīng)變的變化，使該車輪的間隙在中心處的X，Y應(yīng)變沿表面結(jié)構(gòu)拉伸改變映射的深度方向(見圖1)。圖1顯示了路面結(jié)構(gòu)層的X，Y拉伸應(yīng)變，除了在該層的變化上是不同的，它基本上是類似的趨勢。瀝青層基本上與第一壓縮再拉，深度越深，就越有拉應(yīng)變的瀝青層的底部達(dá)到最大值，并且Y向大于X向的拉伸應(yīng)變。

瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，Y向的瀝青層底部張應(yīng)變是控制不產(chǎn)生瀝青面層裂縫的一個(gè)重要指標(biāo)。內(nèi)輪載到瀝青層底拉應(yīng)變的范圍示于Y向三維分布(見圖2)。

結(jié)合上述理論，并在法國，日本等發(fā)達(dá)國家，半剛性瀝青路面的瀝青厚層具有優(yōu)異的性能，京津塘(北京—天津—塘沽)高速公路，廣深(廣州—深圳)高速公路一層厚厚的瀝青路面結(jié)構(gòu)也取得了良好的效果。因此，厚的瀝青路面結(jié)構(gòu)層+半剛性基層可以達(dá)到很長的使用壽命，作為長壽命瀝青路面是可行的。在國外的半剛性瀝青路面調(diào)查厚瀝青層的瀝青厚度通常為20 cm～30 cm，而半剛性基層為15 cm～50 cm，半軟質(zhì)和半硬質(zhì)基底基板具有相同的性能，因此，半柔性的長壽命瀝青層厚度的結(jié)構(gòu)在15 cm～50 cm，長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)見表1。

表1 長壽命瀝青路面擬定結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)

采用路面結(jié)構(gòu)BISAR310應(yīng)力載荷的雙圓均布荷載計(jì)算，按標(biāo)準(zhǔn)軸載100 kN，超載30%，50%和80%分別計(jì)算負(fù)荷計(jì)算點(diǎn)位于圓心下直到基層雙底。根據(jù)規(guī)格的半剛性限制劈裂強(qiáng)度，應(yīng)取0.45 MPa。

2 常規(guī)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層

路面厚度是使用特殊的程序APDS97來計(jì)算，采用多層彈性連續(xù)介質(zhì)理論，均布荷載作用下的雙圓，以設(shè)計(jì)的路面彎沉的整體剛度指標(biāo)計(jì)算設(shè)計(jì)和瀝青路面和半剛性的基礎(chǔ)，檢查底板的拉伸應(yīng)力，結(jié)合各結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)的最小厚度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

交通特別繁忙的特重車道路面結(jié)構(gòu)如下：上層是由密級(jí)配4 cm AC-13 SBS改性瀝青混凝土組成，中面層采用6 cm中粒式密級(jí)配AC-20瀝青混凝土，下面層是12 cm ATB-30粗粒式瀝青碎石，基層為38 cm水泥穩(wěn)定碎石，最后為20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+30 cm穩(wěn)定碎石穩(wěn)定土;交通繁忙的重車道路面結(jié)構(gòu)如下：上層是由4 cm AC-13 SBS改性瀝青混凝土組成，下面層采用6 cm中粒致密級(jí)瀝青混凝土AC-20，基層為34 cm水泥穩(wěn)定碎石，底基層為20 cm水泥穩(wěn)定碎石或30 cm穩(wěn)定土。

3 兩種路面結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析

1)初始成本。參考最近的公路建設(shè)材料價(jià)格及相關(guān)的機(jī)械成本，長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造價(jià)比傳統(tǒng)一般瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的造價(jià)高234.1元/m2。

2)維護(hù)成本。傳統(tǒng)一般瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命為15年，假設(shè)在其運(yùn)營期間，更換3次上層，中間層改變2次的總成本為52元/(m2·年);而長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為30年，以更換5次磨耗層,更換3次抗剪切層,更換1次聯(lián)結(jié)層，費(fèi)用總計(jì)為44元/m2。

3)殘值。從工程經(jīng)濟(jì)分析的角度來看，按照1/3的初期建設(shè)成本考慮，對(duì)傳統(tǒng)一般瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剩余價(jià)值的原設(shè)計(jì)是164元/m2，長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為208元/m2。

4 結(jié)語

在本文中，通過傳統(tǒng)一般瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本的比較得出結(jié)論如下：

1)這兩種不同的設(shè)計(jì)方案，均可滿足山西重、特重車道道路路面的技術(shù)要求。

2)經(jīng)濟(jì)成本方面,長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為省錢,通過數(shù)額相同的投資,傳統(tǒng)一般瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限短。

[1] 石 寧,周福杰.長壽命瀝青路面概述[J].國外公路,2000(1)：96-97.

[2] Asphalt Pavement Alliance.Perpetual pavements a synthe2sis[Z].Asphalt Pavement Alliance Order Number APA101 1/02,2002.

[3] JTG D50-2006,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 謝 軍,郭忠印.重載非均布荷載下瀝青路面力學(xué)響應(yīng)分析[J].長沙交通學(xué)院學(xué)報(bào),2007,23(1)：162-163.

On analysis of long-life asphalt roadbed design on some road

MAN Guan-feng

(ShanxiTrafficPlanning,SurveyandDesignInstitute,Taiyuan030012,China)

The paper introduces the structural features of the long-life roadbed and its development, discusses the implementation technique of the long-life asphalt roadbed by combining with its design ideas and methods, as well as its economical indexes, and sums up the structural forms between traditional asphalt concrete roadbed and long-life asphalt roadbed and the relationship between cost and benefits.

long-life asphalt roadbed structure, design methods, economical index

1009-6825(2014)34-0157-02

2014-09-24

滿冠峰(1980- )，男，工程師

U416.217

A