山區(qū)高速公路路面設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究

郝宏偉

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

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山區(qū)高速公路路面設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究

郝宏偉

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

摘要：需要結(jié)合河北省的實際情況，對山區(qū)高速公路路面出現(xiàn)的各類問題進行細致分析，為山區(qū)高速公路路面的設(shè)計研究提供有利的信息支撐，盡可能避免類似問題的再次出現(xiàn)，在減少建設(shè)、維護費用的同時，給人們的出行安全帶來保障。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速；路面；車轍；行車安全；壽命

1我國的交通情況

1.1　我國的道路交通狀況

有一個最為明顯的特征就是重載交通較多，并且屬于嚴重超載，這對路面的使用壽命有著嚴重的影響。通過對重在交通進行分析，發(fā)現(xiàn)重在交通主要具有以下幾個特點：(1)重載交通的軸載較重同時軸載作用的頻率較高；(2)與地面接觸的壓力分布不均勻，輪胎胎壓過大且具有較為明顯的動力學(xué)特點。通過對重載交通與普載交通的對比分析，不難發(fā)現(xiàn)重載交通情況下的瀝青路面的力學(xué)響應(yīng)與普載交通狀況下的力學(xué)響應(yīng)是有著極大的不同的。

1.2　陡坡瀝青路面

通過使用ANSYS有限元方法對陡坡瀝青路面的受力情況進行分析，可以得到以下結(jié)果：在陡坡瀝青路面上如果陡坡的坡度在不斷的增加，就會造成陡坡路面的路表彎沉值不斷的加大，同時會發(fā)生增大的還有底層拉力以及剪應(yīng)力。

1.3　對橋面鋪裝層的研究

通過對瀝青混凝土的開裂進行研究，不難發(fā)現(xiàn)橋面鋪裝的主要問題是由于瀝青混凝土開裂脫落所造成的。出現(xiàn)這類問題的原因主要有三點：(1)在瀝青混凝土鋪裝層施工的過程中由于施工質(zhì)量問題導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象，并且導(dǎo)致鋪裝層與水泥混凝土板之間有一層水膜，加上車輛的荷載會導(dǎo)致兩層分離的現(xiàn)象，進而使得瀝青混凝土龜裂、掉落；(2)由于壓實程度不夠，造成瀝青路面的強度不足；(3)粘結(jié)層沒有起到應(yīng)有的作用，造成防水功能喪失。

1.4　對隧道復(fù)合式瀝青路面的研究

通過對隧道復(fù)合式瀝青路面的研究發(fā)現(xiàn)，隧道內(nèi)所用的路面已經(jīng)開始由水泥混凝土路面向瀝青混凝土結(jié)構(gòu)的的復(fù)合式路面過度，這主要是由于使用瀝青混凝土結(jié)構(gòu)的路面可以極大程度的提升行車的安全性。

2山區(qū)高速路的特點

(1)上去的地理環(huán)境較為復(fù)雜。在山區(qū)進行高速公路的建設(shè)，由于其地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同時地形變化具有一定的不確定性，這對高速公路施工來說是非常大的挑戰(zhàn)。

(2)在山區(qū)陡坡路段相對較多。山區(qū)的主要特點就是地勢的變化幅度比較大，導(dǎo)致有很多陡坡路段的出現(xiàn)，當(dāng)高速公路建成通車后，因為車輛在行駛過程中頻繁的上坡、下坡，致使車輛經(jīng)常的制動或加速，加之車輛自重對公路的影響，就會對高速公路的路面造成一定的損壞。

(3)橋梁與隧道較多。對于山區(qū)高速公路來講，為了盡可能的縮短車輛形式的歷程以及降低山區(qū)高速公路的建成本，所以在進行山區(qū)高速公路建設(shè)時，采用了較多的隧道以及橋梁。

(4)山區(qū)高速公路多存在海拔較高的情況。由于山區(qū)高速公路的海拔較高，所以在很多時候會出現(xiàn)公路結(jié)冰的狀況，在瀝青路面上出現(xiàn)結(jié)冰的狀況，會對高速公路產(chǎn)生巨大的影響。

3山區(qū)高速公路設(shè)計

3.1　陡坡路段瀝青路面設(shè)計要點

通過對力學(xué)模型進行分析可以得知，高速公路陡坡路段與一般路段相比，主要的問題是面層剪切的作用。因為在坡度增加一個百分點的同時，面層的剪應(yīng)力就會增加三十個百分點，所以對高速公路面層的抗剪能力具有很高的要求。同時還會出現(xiàn)車轍比平路中的情況。所以在進行山區(qū)高速公路陡坡路段設(shè)計時主要需要考慮的關(guān)鍵因素有以下方面：(1)必須要增強瀝青面層的抗剪性能；(2)需要增強瀝青層的抗車轍的性能；(3)需要增強施工所用瀝青材料的高溫穩(wěn)定性，以及重載可能對路面造成的影響情況。

3.2　橋面鋪裝層的設(shè)計要點

由于橋梁建設(shè)有其自身的特點，這就造成了橋梁鋪裝層與普通的公路瀝青混凝土路面有這極大的不同。在設(shè)計的過程中要注意，橋梁的鋪裝層在具有普通瀝青混凝土路面具有的特性外，還應(yīng)具有下述特點：(1)環(huán)境的不同。對于正常的瀝青混凝土路面來講，路面是在半剛性基層與土基上面，屬于半無限空間體，但是對于橋面鋪裝來說則是直接鋪裝在橋面鋪裝上。由于橋梁在風(fēng)荷載、車輛等荷載下的變形大，使得鋪裝層在一個相對動態(tài)的一個工作環(huán)境，其應(yīng)力應(yīng)變變化大。

(2)受力模式不同。對于一般公路瀝青混凝土路面，其最大拉應(yīng)力拉應(yīng)變，一般出現(xiàn)在瀝青混凝土層的底面，破壞開始于層底；而橋面鋪裝層不同，由于直接處于水泥混凝土橋面板之上，模量相差大，通常情況下，最大拉應(yīng)力拉應(yīng)變出現(xiàn)在鋪裝層的表面，破壞開始于表面，在車輛荷載作用下，破壞迅速擴展。由此可知，橋面鋪裝層和一般瀝青混凝土路面的的破壞有所不同。橋面鋪裝層的特點決定了其設(shè)計要求、材料選擇、施工要求等都比一般瀝青混凝土路面要求高。

4結(jié)語

(1)在建立模型的時候，有些只采用了靜力學(xué)分析，和實際有一定差異，需進一步研究動力學(xué)情況下的力學(xué)響應(yīng)。

(2)在陡坡路段研究中，沒有考慮速度的影響，應(yīng)對其綜合考慮。

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收稿日期：2015-02-11

中圖分類號：U416.1

文獻標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0059-01