路面设计原理与方法精选(九篇)

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第1篇：路面设计原理与方法范文

关键词： 公路路基 新材料 路面排水

自上个世纪八十年代末，中国经济的高速发展，推动了中国公路建造的快速发展。就潍坊看，到2013年年末，潍坊全市国省道公路、高速公路、一级公路、二级公路的通车里程分别为2182.6公里、352.4公里、1005.6公里和824.6公里。然而由于公路建造的不断发展，排水系统由于不属于主体工程，动工与设计不受重视，导致设计和具体动工方面存在很大不足，所以，公路水损坏问题是影响公路工程动工和公路维护的主要问题之一。

1.在公路路基路面排水设计方面存在的不足及弥补方案

1.1详细调查，详细问题详细分析。

所有的工程在动工建造及设计的前期，一定要结合设计对象展开充分调查研究，尤其是在公路路面与路基的排水系统设计上这一点更重要。在道路工程项目动工中，因为各个区域的水文、地质环境的不同，路基路面排水系统动工的详细方法也会随之不同。首先我们一定要对目前掌握的水文条件、地址资料与记录进行搜集，同时要展开全面的规划和剖析，从而选出一种行之有效的动工方法。对于公路路基与路面排水系统的策划，第一要做好调查研究，在调查环节上要重点把握以下几方面的调查，例如当地的地下水位情况、四周的自然水系与本地的地势等，与此同时要综合公路动工建造的气候变化，例如年降水的总量，一年之大的降水发生的次数等。掌握了这些参数之后，才可以结合这些参数实施目的性的策划。除此之外，在对以上相关参数的调查统计之后，就要结合路面路基形状的不同，创新一套合理的设计方法，切实地做到具体问题具体分析，采用一种适用于每处路基与路面的合理的排水方法，使得公路动工与公路后续的应用中有一定的良好的排水效果。

1.2路面排水设计中的相关事宜分析。

在对路面排水系统实施策划的时候，一定要把握好公路在日后的使用中可能存在的路面问题，以及排水系统给路面造成的影响，例如公路在日后的运用中会出现路面断裂的现象。因此，我们在制订排水系统设计方案的时候，要充分考虑以上现象的发生，消除排水系统对其的影响。

1.3路基排水设计中的相关事宜。

路基对一条完整的公路的重要作用我们都清楚，它以公路的基础存在，因此对其的排水工作我们一定要引起重视，特别是对某一段公路产生路基下沉或冻胀现象，对于这阶段的排水设计一定要重点把握，保证干扰其他段公路的使用情况。换句话说，掌握好路基排水系统的设计工作，这样才可以保证路基的损坏现象减少。

1.4边坡的排水设计相关事宜。

在设计路基边坡实施排水的时候，设计工作者一定要充分调查好边坡的有效坡度，并根据这一参数展开合理设计。对于交通重载量很大或车流量很多的公路地段，要在把握好路堤的边坡坡度、填料、压筑等基础上，确保其一定要合乎要求，与此同时还要采用合理的方法，以促进路基边坡的稳定性与安全性的提高，进而大大减少边坡的浅部出现变形等现象。

2.排水新型材料的使用注意事项

2.1扼要分析复合土工膜的使用。

复合土工膜（包含防渗土工布）是一种复合材料，其主要工作原理是以塑料薄膜为防渗的基础材料，融合无纺布复合制成一个土工防渗材料，它的防渗性能的原理在于塑料薄膜本身有很好的防渗性能。当前，世界各国普遍使用的防渗的塑料薄膜包含以下几种，例如，有聚氯乙烯（PVC）与聚乙烯（PE）两种，其都是一种高分子化学柔性材料，作用原理是结合塑料薄膜的不透水性能，进而隔断渗水的路径。这种材料的物理与化学性能比较齐全，物理性质体现其本身的抗拉强与延伸率，承受水压的能力比较强，可有效抵抗土体变形，同时具有很强的耐腐蚀性、耐低温，以及极强的抗冻性。

2.2软式透水管的使用原理及应用范围。

软式透水管主要是一种拥有倒滤透（排）水作用的圆形管状体构成的，是一种比较常见的排水管材料，其设计原理比较特别，所组成的材料性能很好。此种材料的优点在于排水、渗水效果好，具有吸水、透水、排水等作用，符合工程的耐压能力、透水性与反滤作用的需求。此种排水排料还有一大优点，就是其径向的刚度强，承受压力强，相对来讲沿管纵向的柔性，物理学性能很好。其应用的范围主要包含以下几方面：公路、铁路路基、高速公路中央隔离带排水，可以有效保护植被等。

总体来说，对于公路动工建造工程中的排水系统的设计问题的研究意义重大，在公路的动工和公路后续的使用中有很大影响。这就是需要我们对其的排水设计做好充足的准备工作，结合实际情况，运用合理的排水材料，使得公路的排水设计达到理想效果。

参考文献：

第2篇：路面设计原理与方法范文

Abstract：Integration of existing skeleton dense mixture test methods for asphalt pavement Rut to the skeleton dense structure of the road provides a theoretical basis for the design, reduce highway damage has a positive and practical significance.

关键词：沥青路面；骨架密实；检验方法

Keywords: asphalt pavement; dense skeleton; test methods

中图分类号：U463.83+1文献标识码： A 文章编号：

引言

车辙已经成为我国沥青路面的主要破坏形式之一，而骨架密实型沥青混合料具有良好的抗高温变形和水损害能力，非常适合作为抗车辙路面形式。骨架密实型沥青混合料是指沥青混合料中有较多数量的粗集料可形成空间骨架，同时又有相当的细集料可填充骨架间的间隙。该结构同时具有较高的内摩阻力和黏结力，有利于提高混合料的强度和高温稳定性。但是骨架密实型只是一种统称，并没有固定的级配设计方法，只要设计出来的混合料满足骨架结构就可称为骨架密实型，因此提出一种合适的骨架密实型检验方法尤为重要。

1 矿料级配的骨架密实结构检验方法―方法[1]

该方法是针对矿料级配的原材料进行级配检测和调整的。其原理是以风干粗集料的干捣实时的孔隙率为基础，将其减去预留的空气率（%）VV为标准，与骨架密实结构中细集料、填料和沥青的体积率之和恰好相等。

用方法进行矿料级配检验调整的基本方程为:

式中:―矿料级配中粗集料的百分含量(%)；

―矿料级配中细集料的百分含量(%)；

―矿料级配中

3者之间的关系式为:++= 100%；

为粗集料的干捣实状态下的骨架间隙率(在公式中用小数示)=1-,为粗集料的干捣实密度(g/cm3)，为粗集料的合成毛体积密度，g/cm3，可用不同粒径粗集料的毛体积密度计算得出；

VV―沥青混凝土中的空隙率(%)，通常为4%；

―为油石比(%)；

―细集料的合成毛体积密度，g/cm3；

―填料的表观密度，g/cm3；

―沥青的密度(25℃)，g/cm3。

2 粗集料骨架密实检验方法―VCAmix方法[2]

该方法是SMA混合料设计所用的检验方法。基本方程为：

VCAmix

VMA>16.5%

其中：为粗集料的干捣实状态下的骨架间隙率，计算见上。

VCAmix=[3]

式中：PCA―沥青混合料中粗集料的比例，即大于4.75mm的颗粒含量，%；

―粗集料骨架部分的平均毛体积相对密度；

―沥青混合料试件的毛体积相对密度；

3 沥青混凝土骨架密实结构检验方法―VCAAC方法

VCAAC方法是用于对用马歇尔试验或其他试验方法制成的沥青混凝土进行矿料级配检验、调整以及最终取得符合要求的配合比和相应的矿料级配。其原理是对于骨架密实结构沥青混凝土中粗集料骨架间的孔隙率，恰好被细集料、填料、沥青的体积率之和（沥青砂胶的体积VOLma,B）以及需预留的空气率VV所填满。

用VCAAC方法[4]进行沥青混凝土骨架密实结构检验的基本方程为:

VCAAC=VOLFAAC+VOLFIAC+VOLBe+VV 或：

VCAAC=MFAAC/+MFIAC/+MBe/+VV

方程中参数计算：

沥青混凝土中全部矿料的质量（g/cm3）

MMAAC=/(1+)

（式中沥青混合料试件的毛体积密度（g/cm3））

沥青混凝土中粗集料的质量（g/cm3）

MCAAC=

沥青混凝土中粗集料的孔隙率（%）

VCAAC=

沥青混凝土中细集料的质量（g/cm3）

MFAAC=

沥青混凝土中填料的质量（g/cm3）

MFIAC=

沥青混凝土中细集料的体积百分率（%）

VOLFAAC= MFAAC/

沥青混凝土中填料的体积百分率（%）

VOLFIAC= MFIAC/

沥青混凝土中沥青的质量（g/cm3）

MBAC=

矿料吸收的沥青质量（g/cm3）

MBa= MMAAC

（式中Ge为矿料的有效密度，Gma为矿料的合成毛体积密度）

有效沥青质量（g/cm3）

MBe=MBAC-MBa

沥青混凝土中沥青的体积百分率

VOLBe= MBe/

4 结语

以上三种检验方法各有各的倾向，为了设计出良好的骨架密实结构可以结合三种方法：在做沥青混合料之前，可以先用方法对矿料级配进行初步检测，然后在马歇尔试验后再用VCAmix方法进行检验，最后再用VCAAC方法进行最后设计。

参考文献

[1] 沙庆林.多碎石沥青混凝土[J].公路，1997，（1）：1―5.

[2] 沈金安，李福普.SMA路面设计与铺筑[M].北京：人民交通出版社，2003.

第3篇：路面设计原理与方法范文

关键词：永久性沥青路面;设计理念;工程应用

永久性沥青路面又被称为长寿命沥青路面，它是普通的全厚式沥青路面的延伸和升级。永久性沥青路面的维护不同于普通的沥青路面，它只需要定期进行表面修复，罩面修复，在使用年限内不需要大的结构性重建。它不仅具有全厚式沥青路面的优势，而且在材料选择，混合料设计，性能试验以及路面结构设计等方面也做出了改进，以获得长年限路面的使用性能，达到更加经济的效果。

一、结构原理

永久性沥青路面的结构原理是基于厚沥青层路面的受力特点和破坏模式。为了使沥青公路的使用寿命达到30年——40年，甚至更久，一方面沥青路面的材料具有耐劳极限强度。在交通载荷量的作用下，永久性沥青路面大大增强了路面的载荷能力，确保沥青层的承受力大于车辆载荷量，这样路面不会产生疲劳破坏，从未达到长久使用效果。另一方面，在路面极限荷载的条件下，路基产生的竖向变形程度较小，保证不发生结构性的破坏。为了实现永久性沥青路长久使用的效果，沥青层层面必须严格要求，其路面层面主要有3层热拌沥青混合物组成，即可重复修复的表面层、性能良好的沥青中间层、抗疲劳的地面层，每一层必须严格控制，只有这样才能真正实现沥青路面的长寿命。

二、结构层的功能

永久性沥青路的路面结构是严格按每一层功能来设置每一层结构，如基层的抗疲劳性，抗车辙，中层的稳固性和牢固性，这就要求材料的选择及其设计，性能测试都必须有所区别，有针对性，有目的性的进行。沥青混合材料基层：基层是直接承载车辆载荷量的层面，简而言之其沥青功能主要是用来抵抗交通荷载作用的。路面结构的沥青含量和足够厚度的沥青路面结构是保证沥青路面疲劳寿命的两个重要因素，精密的沥青层设计和足够厚度的沥青层是保证永久性沥青路面的重要保障，所以必须通过沥青层的设计、材料选择和级配、比例以保证抗疲劳层的耐久性和路面不发生结构性车辙即结构性损坏。沥青混合量中间层：中间层主要是兼顾耐久性和稳定性。这路桥隧道一层的稳定性可以通过粗集料和骨料的相互接触以及高温稳定性好的交结料来获得。作为永久性沥青路面的骨架，做好中间层至关重要，这就要求其具有优良的低温稳定性和高温稳定性。抗疲劳的地面层：这是永久性沥青路面区别于常规沥青路面的最重要的标志，只有做好这一层的建筑，才能真正实现永久性沥青路面价值。它是不透水，耐磨损的层面，在载荷量大于其承受能力的时候，这个层面才真正实现其价值。

三、沥青混合料的设计方法

材料是成功铸造建筑的骨血，只有材料优质，比例精确才能创造出精美的建筑物。对于永久性沥青路面来说，正确的沥青混合料配比设计，是永久性沥青路面质量的重要保证。目前，国内最常用的是马歇尔设计方法。但是目前在欧美，澳大利亚等地Superpave沥青混合料设计系统则是采用先进的工程设计理念，其原理主要是施工地的气候和交通流量来确定的，这种设计系统把材料选择、配比和设计都考虑在内。对于沥青结合料，该设计方法主要采用旋转薄膜烘箱来实验。沥青混合料在拌和、摊铺工程中的老化，采用压力老化容器模拟沥青在路面使用工程中的老化，使其在施工中达到更好的使用效果。Suerpave沥青混合料设计法对沥青材料、集料级别、混合料比例等都有严格规定，并且对其制定了严格的规范体系。只要依据施工地现实条件如气候条件，降水量，温差变化，地质等条件实时调整混合材料比例，就为永久性的沥青路面成功构造奠定了坚实的基础。

四、施工质量的检测

除了前期的准备工作，中期施工工作也是成功建设永久性沥青路面的重中之重。目前国内的施工质量检测主要集中在以下几个方面：1、混合料中石料堆放必须放在经过硬化，且倒坡坡度3%的场地上，粗集料的堆放高度必须低于3CM，以防集料不均导致沥青混合料离析。2、混合料在拌合过程中，干拌时间时间应该控制在5秒内，普通沥青混合料石板时间应高于28秒，SBS改性沥青混合料石板时间应该高于32秒。3、摊铺时应该把摊铺机速度调至最大速度，并且保持匀速前进。当沥青拌合站具有足够的生产能力时，沥青混合料的摊铺速递不应低于4米/分。摊铺过程中不应频繁调整摊铺速度，确保其每一阶段都完美，工整。

五、工程实例应用

广河高速全称“广州-河源高速公路”，在国家公路网中的编号是S2。起于广州天河区龙洞，与华南快速干线二期相交。路线总长约149公里，是广东省省、地、市高速公路连接线的重要组成部分，也是广东省“十一五”重点建设项目，广州市路网规划“五环十八射”的“第六射”，对于完善广州路网结构，促进沿线地区经济发展具有重要作用。为了适应广东省超载荷量的境况，S2全线采用设计汽车载荷公路-Ⅰ级双向彻道高速公路标准建设，其设计速度为120km/h，其中整体路基宽度为34.5米，分离式路基宽度是17米，主线及主线桥面铺装，隧道采用沥青混凝土路面。设计路面年限为15年。自2011年年底通车以来，效果显著，这是我国对于永久性沥青公路成功运用的最典型案例之一。

永久性沥青路面在美国、英国、澳大利亚等都已广泛研究，但是其设计标准并没有统一，如何在特定的情况下，实现比普通的沥青路面具有较低寿命周期费用的目标，成为研究的终极目的。虽然在我国发展取得一些阶段性的成就，但是必须结合我国的基本国情和道路结构材料现状进行更加深入的技术理论研究和相关控制，只有这样才能为我国陆地交通提供一个解决重载、高交通量问题的良好途径。

作者:郝阳 单位:吉林省交通实业集团有限公司

参考文献：

[1]崔鹏孙立军胡晓高等级公路长寿命路面研究综述【J】公路交通科技2006（23）：34——36

第4篇：路面设计原理与方法范文

【关键词】冲击碾压；改建；加铺方法；施工工艺；

1 概述

公路建设一般会经历3个阶段：新建阶段、新建与养护并重阶段、养护与改建阶段。从我国公路发展及路网分布状况来看，我国部分地区已进入到了新建与养护并重阶段，对于较发达地区，则已进入已养护、改建为重点的阶段。另外近年来，由于交通量的大幅增长和超重轴载的破坏作用，暴露了以往水泥混凝土路面设计施工中的一些薄弱环节，许多地区的水泥混凝土路面破损严重，都需要进行养护、维修和改建。对旧水泥混凝土路面进行养护、维修和改建，提高路面服务质量，目前已逐渐成为各地公路交通养护部门的一项重要工作。

2 破碎改造旧水泥混凝土路面方法

目前在我国应用比较广泛的破损改造旧水泥混凝土路面方法主要有三种：冲击碾压、打裂压稳、碎石化。

2.1 冲击碾压

冲击碾压技术是指采用冲击压路机对碾压面的压实，主要作用是提高被压对象的密实度与破碎度。冲压效果与土质状况、冲击压路机型号、行驶速度有关。

冲击碾压技术属于低频高振幅，冲击能量大，影响深度深。当公路升级改建需要加宽修建新路基，使用冲击碾压技术能较好的解决新老路结合引起的变形裂缝问题。

当公路升级需要改建旧路时，必须提高路基质量，满足新路等级的压实标准，通常的做法是开挖路面与路床、路堤，重新回填分层压实，以达到规定的压实度。采用冲击碾压技术则不必开挖路面与路基，可以直接在原路面上用冲击压路机进行冲碾施工，使路基达到质量要求，旧路面能得到利用。应用这种工艺修复大面积破损的水泥混凝土路面时，修复质量高，施工速度快，而且工程成本低，影响交通时间短，环境污染少，经济效益明显。

2.2 打裂压稳

打裂压稳技术在我国部分地区已经应用于改造结构完好，仅存在功能性破坏的普通水泥混凝土路面。打裂可以在板块中形成紧密的裂纹，从而以部分结构性的损失来换取传荷能力的增强；另一方面，压稳则消除板下的脱空，恢复了基层对水泥混凝土板块的支承作用。其主要目的是利用旧水泥混凝土做基层，减少施工时清除旧路面的作业量，由于对旧水泥混凝土路面碴块的“再生利用”。因而可以减少维修时间、降低成本、保护环境。

2.3 碎石化

碎石化技术原理是通过对水泥混凝土路面进行均匀的冲击、破碎、压实，在损失一部分结构强度和整体性的情况下，把水泥混凝土路面在温度、湿度变化和荷载作用下的位移降低到面层可以允许的范围内，从而为路面提供坚实、安全的基础。目前在我国应用的比较广泛的主要是多锤头碎石化设备。其原理是对设在自行式底盘后部的两排不同质量的锤头，通过分别控制其落锤高度来快速冲击破碎混凝土路面。施工时一边行驶，一边破碎，行驶一遍即可解决混凝土路面的破碎问题。

粗骨料（粒径大于7mm），宜采用岩浆岩或未风化的沉积岩碎石，不宜采用石灰岩碎石，公称最大粒径宜为钢纤维长度的1/2~2/3，并不宜大于26.5mm。

细集料（粒径小于5mm）可用天然砂，要求颗粒坚硬耐磨、级配良好、表面粗糙有棱角，其硅质砂或石英砂的含量不宜低于25%。

3 三种旧混凝土路面破碎改造技术对比

下面分别从技术原理、施工功效、加铺路面结构等方面进行对比。

3.1 技术原理对比

打裂压稳是把旧的水泥混凝土板打成微裂的小块，打裂的缝宽只是很小的裂缝，将旧水泥板打裂后，接着就压实整平。冲击碾压改建工艺与打裂压稳的不同点在于打裂后的旧水泥混凝土路面裂纹深度要增加，打裂的旧路面的板块要小，而且冲击碾压还具有冲击能量大影响深度深，对旧路基和基层还具有补充压实的作用等特点。冲击碾压设备破碎后水泥混凝土路面出现竖向贯穿板厚的裂缝，相当于将水泥板破碎成多个小的水泥岩块。

碎石化改造技术原理则是通过对水泥混凝土路面进行均匀的冲击、破碎、压实，碎石化提供了一个非常柔性的基层结构，避免旧的混凝土板块边角沉降和板块裂缝对面层的应力影响，这样就最大限度的减少了涉及到覆层材料（新铺混凝土或沥青道路面层）的反射裂缝和其他破坏，同时在一定程度上改善了路用性能指标。冲击碾压和多锤头碎石化技术工作设备的破碎方法都是通过重力冲击起作用但作用方式不同，相对而言，冲击碾压设备的作用间距较长，碎石化设备的破碎作用点分布均匀而密集。实际施工中，冲击碾压设备需在水泥混凝土路面上行驶多次，以达到对其进行均匀冲击的效果，而多锤头碎石化设备则是一次破碎完成。冲击碾压工艺与碎石化技术工艺的最大不同点在于被打裂的旧路面碴块仍然保持混凝土路面板块的结构性强度。冲击碾压改建冲击能量大还能对路基进行补充压实，具有消除旧路面结构性病害的特点。

3.2 施工功效对比

从施工的功效对比来看，冲击碾压改建施工时其冲压机的拖拉速度为7~12km/h，而要使板块达到破碎要求，需要来回冲压15~20遍，破碎速度为200~300m/h。冲压结束后再用轮胎压路机进行压实。打裂压稳施工所用门式冲击锤冲击，冲压1次即可完成破碎，估破碎率比较高，其破碎速度约为400~500 m/h。多锤头破碎机的破碎速度为150~300 m/h。上述3种破碎处理方法，在破碎后或用轮胎压路机进行压实，或用Z字形压路机进行压实。

以加铺沥青混凝土为例，要完成全部施工，对于冲击碾压破碎，由于需要在破碎后上面先加铺20~25cm厚的半刚性基层，则整个施工周期比较长。采用多锤头破碎技术，则可以直接加铺沥青面层，因而整个施工周期较短，固工效高，速度快，社会效益也高。

从施工对周围环境的影响来看，采用多锤头碎石化技术，由于施工速度快时间短，对交通和周围居民的干扰影响小。因直接加铺沥青面层，路面标高增加不多，对沿线的排水影响较小，这在经过居民区时显得非常重要。同时由于其锤头质量仅650kg，锤击时产生的振动不大，对沿线的民房等建筑物影响较小。打裂压稳机械施工时，多边形压路机要来回冲击压实15~20次，不仅持续时间长，而且冲击力又大，对沿线建筑物有较大影响，故要求建筑物要有一定的安全距离。采用冲击碾压破碎要加铺基层后再上面层，故标高抬高较多，故影响原地面排水系统。相比之下，采用多锤头施工对道路周边环境的影响小，因此特别适合通过城镇道路的混凝土路面改造。

3.3 施工费用对比

由于受建设资金的限制，旧混凝土路面“白+黑”改造的费用，往往是影响选择板块处理技术方法的主要因素。

上述几种板块破碎处理方法，因所消耗的功能不同，以及受市场因素的影响，目前所需的费用有较大差别。

如果以单位面积计算，冲击压稳机械作业，其费用约为5~8元/m2。

打裂压稳机械作业，其费用约为12元/m2。

多锤头破碎作业的费用为14~18元/m2，与其他两种机械作业费用相比多出6~8元/m2。

采用多锤头碎石化技术，沥青面层厚度比其他两种方法厚约3~5cm。根据估算，碎石化技术与其他破碎技术比较，多锤头碎石化技术虽然所需费用较高，但具有防治反射裂缝效果好，施工速度快，工效高，对环境影响小等优点，特别在居民聚居区内，相比冲击压实影响范围小，更显适用性。因而根据工程的具体情况加以选择。

3.4 加铺路面结构的效果评价

目前我们在对路面破碎化改造后，针对不同的破碎工艺，一般有以下几种加铺路面结构方式：

3.4.1 打裂压稳+20~25cm半刚性基层+10~13cm沥青面层

3.4.2 打裂压稳+0~13cm沥青面层

3.4.3 冲击破碎压稳+15~25cm半刚性基层+24~26cm水泥混凝土面层

3.4.4 冲击破碎压稳+20~25cm半刚性基层+10~13cm沥青面层

3.4.5 碎石化+大于15cm的沥青面层

有些地区在采用“白+黑”面层时，为提高防止半刚性基层可能出现反射裂缝，还在半刚性基层上加铺自粘式土工玻纤格栅。对于碎石化处理技术，按照美国介绍则无需加铺基层，而可以直接加铺沥青层，但沥青层的厚度至少在15cm以上，否则可能会出现强度不够而引起的面层破坏。

4 结语

在目前我国采用不同的破碎化改造工艺，加铺不同路面结构时，无论加铺半刚性基层或者直接加铺沥青面层，根据路面力学强度计算确定加铺厚度的理论研究还不足，而主要还是依据现有经验确定，所定加铺层厚度缺乏理论依据。

随着破碎化改建技术在我国的进一步推广，还需要进一步加强研究和效果观察，达到质量和经济的最优化。

参考文献：

[1]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）

[2]《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）

第5篇：路面设计原理与方法范文

恢复生态学的基本原理包括限制因子原理、生态系统的结构理论、生态适宜性原理、生态位理论、群落演替理论、生物多样性原理和斑块－廊道－基底理论等（任海等，2001），它们对园林设计及施工具有指导作用。限制因子原理要求在设计中需要找出生态系统恢复的关键因子；生态系统的结构理论要求设计的物种结构能充分利用时空资源，并具备自我维持能力或降低人工维护频度；生态适宜性原理表明多使用乡土植物，并在充分了解植物生态学特性的前提下做种植设计；生态位理论指导植物的搭配，合理安排其在生态系统中的位置与尺度；群落演替理论表明园林绿化可缩短生态恢复时间，但对极端退化的生态系统恢复时，演替理论不适用，只具有指导意义；生物多样性原理要求适当增大物种多样性可使恢复的生态系统稳定性更高；斑块－廊道－基底理论指导景观层次的规划，考虑在生境破碎化的场地中，合理利用空间。

生态修复与风景园林

城市生态系统是个规模大、关系复杂的动态生态系统，它既有自然的组成要素，又有高度人工化的组成要素。城市绿地在改善环境质量、维护城市生态平衡、保持水土、美化景观等方面起着十分重要的作用，乔灌木藤草植物合理地配置在一个群落中，形成复合层次和优美季相景观，具有不同生态特性的植物各得其所，构成一个稳定的群落。由于城市建设造成的人工弃土、土地，改变了地表径流，导致水土流失加剧，大量泥沙及生活垃圾淤积河道，阻塞排水管道，使水土资源遭到破坏。因此，生态修复集成技术可以在方案设计时重点考虑并在园林工程中实施，最终使得城市生态系统向良性方向发展。

园林种植设计在特定的城市生态环境条件下，应将保持水土、抗污吸尘、耐贫瘠、抗病虫害、耐粗放管理、根系发达等作为植物选择的标准。植物的合理配置不但可增加城市建筑艺术效果，丰富城市景观，更能减轻暴雨冲蚀和水土流失，从而改善城市人居环境。在城市园林绿化中，应充分考虑植物的生态位特征，利用不同植物在空间、时间和营养生态位上的分异来配置植物，避免种间直接竞争，形成结构合理、种群稳定的复层群结构，以利种间互相补充，既充分利用水土资源，又能形成优美的景观。

园林工程与生态修复在土方工程、给排水工程、水景工程、园路工程中应结合种植工程，利用园林植物的防护作用实现生态修复。园林排水：园林绿地的排水，一般主要靠地面及明渠排水，结合道路、地形可做成浅沟式排水渠，沟内生长植物，起到减缓径流速度及防止水流冲刷的作用。解决由地表冲蚀措施有：①从竖向设计角度考虑。种植采用铺地植物护坡；②使用工程措施。设置谷坊和挡水石，并与植物搭配消减冲刷力（孟兆祯，2003）。水景护坡：园林中开辟水面要求有稳定的湖岸，在水体边缘必须建造驳岸和护坡，其中植物护坡措施包括防护林、植草和生物－工程综合措施，通常采用深根性和浅根性树种结合的乔灌木混交林。坡面植草可提高坡面抗蚀能力，减小径流速度，增加入渗，防止面蚀和细沟侵蚀，也有助于防止块体运动。生物－工程综合措施，即在工程措施间隙或表面种植植被，以增强其强度，如混凝土构件间隙空格种草，与土工材料配合植草及绿色混凝土模块等。园路铺装：园路按路面材料不同分为：整体路面、块料路面、碎料路面、简易路面等。园路的设计在满足造园艺术要求的前提下尽量利用原地形，以保证路基的稳定，减少土方量及水土流失量；路面应有3％～8％的纵坡和1．5％～3％的横坡。采用生态铺装路面可提高水土流失防治效果，常见种类有透水沥青、透水水泥混凝土、生态透水砖和其他特殊透水材料。新建的居住区中，使用最多的铺装材料是石材，占使用频率的44％，砾石及砖的比例分别占使用频率的18％、20％（黄玲，2009）。

园林生态修复发展趋势

第6篇：路面设计原理与方法范文

关键词：市政道路；沥青路面；现场热再生

中图分类号：TV442文献标识码： A

1.现场热再生技术原理和技术

现场热再生的技术原理实际上就是在沥青中加入再生剂或者适当的沥青材料，使得重新调配的沥青可以满足其路面的使用要求；并且根据其重新设计的集料的配合，然后在进行加热和拌合形成的再生的沥青的混合料，最后在通过摊铺和辗压形成新的路面。

1.1、整形型

整形型的工艺因为其自身不改变原路面的设计特点和施工成本相对较低的特点，这种设计的工艺方便于治理麻面、松散、网裂及沉陷等路病。

1.2、补强型

补强型工艺需要加入大量新沥青混合料，所以施工成本相对较高，适用于破损严重或承载能力不足的路面或旧路升级改造工程。

1.3、复拌型

复拌型工艺具有不改变原路面的设计标高、施工后的路面面层材料的路用性能显著提高等特点，其施工成本较整形型热再生高，适用于维修中等程度破损路面和原路面材料级配不合适的情况。

表1：现场热再生工艺适用的路面破损形式

2.现场热再生沥青混合料配合比设计

再生沥青混合料的配合比设计是现场热再生沥青施工中重要的一环。因此，对待工程的时候必须要进行全面的考察，根据工程的实际情况进行配合比设计方法的设计。

2.1、旧路面评价

对于旧路取样的第一个步骤就是要针对现场进行取样，测量其旧沥青的含量和旧料级配与性能之间的相互评价。

2.2、外掺材料的确定

生剂掺量的确定主要是通过不同掺量下沥青性能的恢复情况而定。针对于其所选的集料的性能必须要满足其《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）相关的要求，必须要满足其沥青混合料的生产。

2.3、配合比设计

旧料的配合比在进行设计的时候，在掺加其不同的再生剂的数量下进行马歇尔实验，并且需要结合其旧沥青的性能试验，而且还必须要确定其再生剂的添加。然后在进行成型试件，然后在进行马歇尔试验和车辙试验，全面确定其旧料是否可以满足路面的使用性能。

2.4、生产配合比设计

再生热再生的混合料的实际施工情况和室内的试验有很大的差别。因此，在进行目标配合比的设计之后，还需要进行生产配合比的设计。

3.现场热再生施工质量的管理

再生沥青混凝土和普通的沥青混凝土的施工方法都不相同，在对于施工的方法基本上都相似，但是对于其施工的环节和技术上都有所不相同。因此，相对于普通的沥青混凝土的路面来说，再生路面的施工更加复杂，需要综合管理和控制的关键性环节较多。

3.1、施工前期的质量管理

在对于施工前期首先应该对再生路面的使用材料进行检查其来源和质量的关键，对于重要材料需要正规的试验报告。在正式开工前，还应将材料的试验报告，及混合料的目标配合比和生产配合比设计结果向业主和监理方正式报告，经正式许可后才能使用。此外，还应调整施工机械，保证设备的安全可靠。

3.2、施工后质量检查

在完工之后，对施工的质量进行检测的时候，必须要检测其压实度、构造深度、摩擦系数、渗水系数等。在使用阶段的时候，需要定期的对使用的情况进行测试。综合评价其再生后路面的状况和质量的影响，为再生后的路面奠定良好的基础。

4.旧料热再生关键技术

4.1、旧料性能分析

旧料性能分析包括对旧沥青主要针对于其沥青的含量和综合的指标进行分析。通过对旧料进行抽提的实验之后，可以得出对回收沥青的延度和粘度的试验，从而可以辨别出沥青的老化程度，从而对再生剂进行选择。

4.2、再生剂的选择

造成其路面沥青老化的原因主要就是由于其沥青各个组成成分的氧化缩合和聚合之后的反应，使得沥青中不稳定的化合物变成了稳定性的化合物，较低分子量的化合物转化为具有高分子化合物，油分向胶质转变，胶质向沥青质转变，最终使胶质减少，沥青质增多，致使沥青变的更稠硬，塑性降低，脆性增大，粘性减弱，综合性能差。

4.3、旧料的破碎和筛分

旧料的破碎和筛分的过程实际上就是旧料再生之前最重要的步骤。破碎的阶段可以分为两个环节，其一，现场的破碎或者现场的预破碎的阶段。在这个阶段中，必须要将其老路的沥青混凝土的铣刨或翻挖，方便于将沥青混凝土装入到卡车中，这个破碎的过程直接就会影响到运输的效率。其二就是工厂的破碎阶段。在这个阶段的时候，旧料应该按照其规格进行破碎筛分，以便于形成用于生产的各种破碎的规格。由于其旧沥青混合料的来源都不相同，在进行挖掘或铣刨的过程中就会打破原有的材料。为了保证其破碎后的旧料具有良好的级配，必须要事先进行筛分。

4.4、再生沥青混合料性能分析和配合比设计

旧料的掺配比例可以通过经验公式估算一个基本值，然后根据以下因素进行确定：①旧沥青混合料的品质。旧料沥青老化程度越小，则旧料掺入量越大。②再生混合料的用途。如果再生料使用在一级以上的高度公路中，要求其再生料必须要有良好的材质，其旧料的掺加量应该尽量减少。如果使用在二级或者三级的材料的路面或者路基量，就会减少其交通量的多少。③基于经济性的考虑。如果工程所处的砂石料的短缺，由于其沥青的价格相对于较高，为了减少其工程的成本，应该注意其施工的工艺和设备的改造。

4.5、旧料热再生工艺

目前旧沥青混合料厂拌热再生方法主要有连续式和间歇式两种。连续式再生方法热效率高，生产率高，污染少，但骨料、沥青计量精度低，对新骨料质量要求高。间歇式再生方法计量精度高，产品质量稳定，但旧料掺配率比连续式再生方法略低。因此，在再生沥青混合料生产过程中，必须根据旧料掺配比例和旧料沥青老化程度，严格控制新集料加热温度，将其调节在最佳温度范围之内。

结束语

充分利用旧沥青混合料，可以节约大量矿产资源，有效减缓因使用新石料、开采矿石造成的森林植被减少、水土流失等严重的生态破坏，避免了沥青路面旧料对环境的污染，其社会效益非常明显。

参考文献

[1]王颖.市政道路沥青路面现场热再生施工技术研究[J].城市道桥与防洪,2013,09:122-126+12-13.

[2]张清平.沥青路面现场热再生技术研究[D].长沙理工大学,2011.

[3]韩慧仙.沥青路面现场热再生技术的研究[D].长安大学,2005.

[4]韩青春.沥青路面现场热再生技术的应用研究[D].吉林大学,2007.

第7篇：路面设计原理与方法范文

关键词：沥青路面，再生技术，施工工艺

中图分类号： U416 文献标识码： A

沥青路面养护中，不可避免地要将旧路中需进行修补的沥青面层挖除。近年来，我国沥青路面维修工程量越来越大，所废弃的沥青混合料每年要超过200万吨，其中含有沥青10多万吨。既浪费了宝贵的资源，又严重地污染了环境。沥青路面的再生技术，是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和混合料，使之能够满足一定的路用性能，并用其重新铺筑路面的一套工艺技术。

一、沥青路面再生的意义

沥青路面再生技术是指对不能满足路面性能要求的旧沥青路面，进行铣刨或者翻挖回收旧沥青混合料，然后加入一定量的再生剂、添加剂、新集料和新沥青等材料进行拌合，满足一定的路用性能要求后，再将其重新铺筑到路面基层或者面层中的一种筑路技术。从20世纪90年代起沥青路面在我国的应用越来越广泛，近些年来新修筑的高等级公路采用的普遍都是沥青路面，城市道路中沥青路面的应用也占绝大多数，出现了对沥青等原材料的需求急剧增长，筑路成本提高的现象。另外，随着交通量和超载车辆的迅猛增加，一些路面出现了车辙、水损害、开裂、松散坑槽、老化、麻面等病害。如果我国修筑的高等级沥青路面的寿命按照15年~20年计算，那么从现在开始每年因为道路翻修而废弃的沥青将有220 t，并且这个数字以每年15％的速度增长。如能加以利用每年可节省3亿元以上的材料费，同时还解决了废弃物堆放造成的环境问题，为建设环境友好型、资源节约型的社会作出贡献。

沥青路面再生技术的应用，为处理路面病害、缓解原材料供求矛盾提供了理想的方法，其主要优点表现为：

可以缓解沥青材料需求不断增长与沥青资源有限的矛盾，节约自然资源，建设节约型社会；2)旧沥青混合料的再生利用可以节约大量矿料，这对于砂石材料紧缺的地区来说意义重大，而且矿料开采的减少也体现了其环保意义；3)旧沥青混合料的废弃物会占用大量的土地，同时对环境也造成了污染，利用旧沥青混合料再生可以解决这些问题，能够保护宝贵的土地资源；4)对旧路路面材料的回收并利用，可以有效降低路面养护的成本；5)新沥青路面的制作需要经过加热工序熔化沥青，沥青熔化过程中散发的气体是有毒的，会影响劳动者的健康，而再生路面技术能源消耗较低，施工过程中产生的毒害气体较少，减少对劳动者的危害。

二、沥青路面再生施工工艺

沥青路面再生技术，按施工温度分为冷拌再生法和热拌再生法；按废旧料拌和场地分为就地再生法和集中厂拌再生法。故沥青路面再生技术可分为就地热再生、厂拌热再生、就地冷再生、厂拌冷再生四种施工方法。

1.就地热再生技术

1.1基本原理

就地热再生法是一种现场修复破损路面的技术。一般用一台大型“沥青路面热再生联合机组”，先把沥青路面加热到要求的深度、翻松路面后，再将废旧沥青混合料收集起来输送到该机组中的连续搅拌机上，添加再生剂、新骨料、补充新沥青等，搅拌后排到机组的摊铺器上，摊铺、捣实、熨平、碾压形成路面的施工方法。

1.2特点

废旧沥青混合料可就地再生利用，不需要搬运废料。施工进度快、施工周期短，可快速开放交通。减少路面材料往返运输量，节约运输费用。施工中产生的振动、噪声比其他施工方法小。市区可进行夜间作业。此方法不适用于小型维修工程及难以确保连续机械化施工的工程。

1.3施工方法

1.3.1重铺再生法是用复拌机在整形再生法施工的基础上，把废旧沥青混合料翻松、搅拌均匀并整平后作为路面的底面层，同时在其上面再铺设一层新的沥青混合料作为磨耗层，形成全新路面，最后用压路机碾压成型。适于破损比较严重和修复后形成与新建道路性能完全相同的全新路面。

1.3.2复拌再生法是由加热机将旧路面加热至一定温度后，用复拌机将旧路面翻松，加入再生剂后与新沥青混合料在搅拌器中拌和均匀，形成新的沥青混合料摊铺、碾压成型。适于维修中等程度破损路面，修复后可恢复沥青路面的原有特性。

1.3.3整形再生法是由加热机对旧路面加热至一定温度后，用复拌机将路面翻松，并在其搅拌器中把翻松的材料拌和均匀，摊铺、碾压成型。适于维修破损面积较小的路面，修复后可消除原路面车辙、龟裂等病害。

2.厂拌热再生技术

2.1基本原理

厂拌热再生是用铣刨机对旧沥青路面进行铣刨回收，运回拌和厂，然后利用厂拌热再生设备，根据高速公路路面不同层次的质量要求进行配比设计，确定旧沥青回收料的掺配比例进行拌和加工，以获得优良的废旧沥青混合料，并可像新路一样，采用分层施工满足高速公路沥青路面的技术施工要求。

2.2特点

热再生混合料可通过加入新集料、沥青与再生剂，调节废旧沥青混合料的级配、沥青含量和特性，使之完全与新拌混合料同质。翻修工艺简单，所用设备除冷铣刨机外均为常规的沥青路面施工机械。翻修的深度和废旧沥青混合料的应用对象不受限制，有很大的灵活性，适应性很广。

2.3施工工艺

2.3.1铣刨旧路面路面铣刨要采用适当的铣刨方法并按照质量要求对路面进行铣刨。应避免破坏基层。运输、贮存旧料将光泽好、不呈干涩发脆、不带杂质的旧料收集并运到拌和厂(场)贮存。

2.3.2掺加再生剂宜预先将需要掺加的再生剂喷洒掺拌在废旧沥青混合料中，静止数小时或l~3d，使再生剂渗入、软化旧料。施工配料按废旧沥青混合料的组成设计，将旧料、新料、新沥青及再生剂进行配料。

2.3.3修整原有基层、清理基层上的泥土及污秽杂物、修整基层表面、浇洒透层油或粘层油，必要时设置下封层。混合料摊铺、碾压和初期养护等工艺的质量要求与一般路面施工基本相同。

3.就地冷再生技术

3.1基本原理

就地冷再生工艺是指对旧路面进行冷破碎、翻松，添加乳化沥青及其他外加剂，拌和、摊铺、压实而成路面的施工方法。它包括四个主要工序：一、准备旧路面的再生材料，包括破碎和翻松旧路；二、加入乳化沥青与还原剂、水泥以及其他添加剂和水。并加以拌和；三、成型和压实；四、在再生的路面上加铺磨耗层。它主要用于结构层的翻修。

3.2特点

全部旧料就地再生，减少了新料的用量，节省了运输费用。在翻修路面的补强问题上有着很大的灵活性，可以在再生的路面上只铺一层稀浆封层，也可以在其上加铺一层热沥青混合料磨耗层。由于原有再生路面作为底面层，节约了施工时间、降低了施工成本，减轻环境污染、减少能源消耗。

3.3施工工艺

在就地冷再生施工中，多数需要使用再生剂，以便提高再生材料的强度，水和新集料视情况而定。采用何种添加剂，添加量多少；是否加水和新集料，应根据试验确定。就地冷再生剂主要有水泥、水泥稀浆、乳化沥青等。目前常用添加剂以水泥和乳化沥青为主。两者结合使用能在获得所需承载力的同时提高基层弹性，以防产生裂缝。

4.厂拌冷再生技术

4.1基本原理

厂拌冷再生施工技术，是采用乳化沥青与旧料和新料在常温下拌和成，经摊铺、碾压而成沥青路面的施工方法。另外，用粘度较低的沥青材料，稍予加热，和常温的旧料、新料拌和成混合料，即冷料热油的再生施工法。

4.2特点

厂拌冷再生呵近似100％的利用废旧沥青混合料，对废旧沥青混合料不需要加热烘干，节省了能源和成本。具有很高的环保性；配合比质量与就地再生相比容易得到控制和保障。设备一般为移动式，具有很好的施工机动性，占用场地较少节省施工材料的运输费用。

4.3施工工艺

4.3 .l乳化剂的选择。乳化沥青有阴、阳离子型等品种。阳离子型具有和潮湿石料黏附的能力．因而推荐使用。

4.3 .2混合料拌和用沥青乳液拌制再生沥青混合料的方法基本与普通乳化沥青路面施工一样。在热季因乳液会很快破乳而造成油水分离，故冷拌再生混合料一般不宜长距离运输。

4 .3 .3混合料摊铺与压实，加铺封层，初期养护。

三、结语

传统的沥青路面养护维修技术，需要消耗大量的沥青、集料等原材料，并且会产生很多废料，既浪费资源又危害环境。采用沥青路面再生技术能够节省大量的自然资源，保护环境，同时有效降低了路面养护和维修的成本，具有良好的社会效益与经济效益。不同的再生方式有各自的适用范围，具体应用时应视具体工程灵活采用。近年来，我国在现场热再生技术的研究与应用方面有了很大的进展，已经有了自己开发的现场热再生设备。虽然各种再生技术在我国各地都进行了卓有成效的工程应用实践，取得了非常宝贵的实际经验，但是仍存在很多问题，需要进行深入、系统的研究。

【参考文献】

【1】吕伟民，严家及.沥青路面再生技术【M】北京：人民交通出版社，1989

【2】杨平.沥青路面厂拌热再生利用研究【D】长沙：长沙理工大学，2005

第8篇：路面设计原理与方法范文

关键词：低温地区；温度场； 温度应力；热力耦合；沥青路面；有限元

中图分类号：TU528.42文献标识码：文章编号：

Analysis on Temperature Field of Asphalt Pavement in Low Temperature Zone Base on Finite Element Method

Zhao Chao

Abstract: Aimed at the thermal stress of asphalt pavement in low temperature zone and its varying with time, a finite element model of asphalt pavement temperature field is established. The model is based on theory of heat conduction, boundary conditions and the initial conditions, the methods of transient thermal and thermal-mechanical coupling analysis of ANSYS are also applied. The results indicate that temperature evidently effects on stress of asphalt pavement in low temperature zone, the curves with the depth show nonlinear changes and decreased. Finite element method can be used to predict the temperature field of pavement and provide the theoretical basis for design of pavementstructure and materials.

Key words: Low Temperature Zone; Temperature Field; Temperature Stress; Thermal-mechanical Coupling;

Asphalt Pavement; Finite Element Method

[作者简介：]随着沥青混合料在交通领域的广泛应用，沥青路面的病害一直以来都是备受关注的问题。有关沥青路面病害的调查表明, 裂缝是低温地区沥青路面的主要破坏类型[1]。所以，从材料和结构方面考虑，低温地区的沥青路面应保证其低温抗裂性能[2,3]。

沥青混合料是一种温度敏感性材料, 其模量和强度都会随温度的变化而变化，从而导致沥青路面的承载力和稳定性均受到温度的显著影响。沥青路面的裂缝、车辙、推挤拥包及疲劳破坏等病害, 也直接或间接的与路面温度场有关。

因此, 预测沥青路面温度场的分布特性和变化规律, 对延长沥青路面的使用寿命具有重要的理论意义和现实价值[4]。

1沥青路面传热机理

1.1低温地区沥青路面开裂

低温地区的沥青混凝土路面普遍存在收缩裂缝破坏, 而收缩裂缝主要发生在低温地区的降温过程中，尤其是在降温幅度较大的情况下。

在降温过程中，由于不同材料间收缩系数的不同，沥青混合料面层或者基层会产生不同的收缩量，而且材料的层间粘结力是存在的，结构层的变形不能自由发生，这必然导致层间摩擦阻力的产生， 也就使得沥青混合料内部产生相应的温度应力。虽然沥青混合料具有粘弹塑性，其应力松弛特性使得温度应力会随着时间的增长而逐渐变小，对荷载的响应则依时间和温度而定，但如果变温速率过快而应力得不到足够时间消解，那么当温度应力所做的功累积的能量超过沥青混合料本身所容许的极限程度时， 沥青路面就会产生低温开裂[5]，导致出现沥青路面渗水、路基软化、承载能力降低等现象， 影响路面使用寿命。对于原先含有裂缝的沥青混凝土路面，其破坏现象表现得更加严重。基于此，许多学者[6-8]运用断裂力学和有限单元的方法，对荷载作用下含裂缝沥青混凝土路面结构进行了断裂分析和研究。

相关研究[9]表明，沿路面深度方向，温度变化

速率随着深度增加而呈现逐渐减小的趋势，在进入基层后，温度变化速率将变得很小，说明导致沥青路面开裂的主要原因是沥青面层本身的温缩。

在施工方面，为防止路面反射裂缝等病害，常常用沥青稳定碎石作为路面基层，沥青混合料的压实对路面质量有很大的影响， 而温度是沥青混合料压实质量控制的关键因素，因此研究温度下降规律对沥青路面的影响有利于确保沥青混合料施工的路面质量控制[10]。

因此研究低温地区沥青路面的温度场对于路面的合理选材、结构设计以及施工将变得非常有意义。

1.1沥青路面传热机理分析

沥青路面与外界环境进行热交换的方式包括: 太阳辐射、空气对流换热和空气辐射换热等方式，其方程如下：

式中:——进入路面的热流密度;

——路表吸收太阳辐射的热流密度;

——空气与路表的对流换热密度;

——空气和路表的辐射换热密度。

在运用有限单元法建立分析模型的过程中， 首先根据材料的各项热力学参数分析计算路面各结构层的温度梯度分布，再将温度场作为外部荷载施加到应力计算单元上，沥青混凝土路面热力耦合平衡方程为[[11]:

式中: ——结构体的阻尼矩阵；

——结构体的刚度矩阵；

——为单元的位移矩阵；

——为单元的位移矩阵对时间的导数；

——计算温度；

——温度对时间的导数；

——结构体的热荷载；

——结构体的热流率；

——路表通过对流和辐射所吸收的热。

在计算过程中，温度场作为荷载施加于路面结构上，同时温度的改变也影响着路面材料参数的选取，材料的线膨胀系数与温度存在着函数关系。

2计算模型

本文选取的路面结构和各项计算参数如表所示，假定各结构层的材料是连续、均匀且各向同性的线弹性体，各层层间竖向应力和位移均连续且无相对滑动。有限元模型采用三维实体单元，模型尺寸为5m5m3.55m。

在进行温度应力分析时，根据低温地区的气候环境特点，路表温度选取－20℃，而在计算中假定路面结构体内的基准温度为0℃， 考虑到沥青路面应力作用范围的影响，假定土基3m以下不发生温度传递，即假定在计算时间内该区域不发生温度变化，是恒温绝热条件。根据路面实际受力状况，采用三维有限单元进行瞬态温度场分析，根据其温度场分布如图所示。

3 计算结果分析

为简化计算过程，有限元模型的计算周期为0.5个小时，根据有限元模型的计算结果，沥青路面在降温5小时后面层的温度场如图2所示。

根据材料第一强度理论与第三强度理论，路面材料断裂破坏的主要因素是最大拉应力或者最大切应力。在实际条件下，路面的受力情况非常复杂，通过将多个方向的力等效为单个轴向的力进行分析[12]，通过材料的应力强度判断其安全性，因此也常用等效应力理论计算结构的受力状况，从而判断结构的安全性。

在路面表温度－20℃，各结构层初始温度为0℃的条件下进行温度场瞬态分析，在第5个小时末，路面结构层的等效应力分布如图3所示，由于边界效应的存在，因此模型边界上的应力存在较大的误差。

根据有限元模型的计算结果对路面内部温度场及其应力分布进行分析，得出以下结论。

随着降温时间的增加，路面结构内部温度由上而下逐渐降低，温度应力也随着各结构层温度的降低而增大。

温度应力沿深度方向呈现非线性变化，表面层对温度的反应迅速，在同一时刻，其温度应力比基层和土基的温度应力都要大，在计算周期内，路表降温对土基温度的影响较小。

在表面层2cm和4cm处，温度随外界温度的降低而迅速降低，而其温度应力随温度基本成线性变化。

温度疲劳应力是路面材料破坏的一个重要因素，在温度循环时间较短的情况下，沥青路面表面层所受的影响比基层大得多，而随着温度循环周期的增大，基层也处在较大的温度循环区间之中，应力也随之增大，基层的受影响程度也更加明显。

4结 论

本文基于有限元方法和热传学原理，对低温地区的沥青混凝土路面温度场进行建模分析计算，得出以下结论：

（1）根据热传学原理，在正确掌握路面的边界条件以及路面材料各参数的条件下，可以运用有限单元法对路面温度场进行分析与预估，弥补实测带来的人力、物力和时间消耗这方面的不足。

（2）在降温条件下，沥青路面的温度应力沿深度方向呈现非线性变化，由上往下呈现递减的趋势。

（3）沥青路面结构温度场分布规律的准确预估可为路面材料设计提供了可靠的理论支持。

参考文献

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[4] 罗桑, 李勇, 舒富民,等.沥青路面结构非线性瞬态温度场数值模拟[J].交通与计算机, 2008(1): 92-95.

[5] 王刚, 王秉纲, 马骉.沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法[J].公路, 2008(4): 55-59.

[6] 王仁晓, 高英, 刘茹.基于有限元模拟的各种修复方式车辙修复效果比较[J].上海公路, 2010(4): 23-27, 38.

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[8] 李丽民, 何兆益, 张国祥,等.基于动力有限元法的车辙预估计算方法及其应用[J].振动与冲击, 2010, 29(11): 143-146.

[9] 罗桑, 钱振东, 白琦峰.沥青路面结构非线性瞬态三维温度场模型研究[J].交通运输工程与信息学报, 2009(3): 33-38, 56.

[10] 任传哲.沥青稳定碎石混合料(ATB30)温度下降规律室内试验研究[J].中外公路, 2009(05).

第9篇：路面设计原理与方法范文

关键字：旧水泥混凝土路面改造方法探究

Abstract: the cement concrete pavement old road reconstruction is now in the process of urban renewal a big problem, this paper mainly aimed at the city's main thoroughfares cement concrete old road reconstruction method were introduced, trying to find the suitable for China's national conditions of old road reconstruction methods.

Key word: old cement concrete pavement explore transformation method

中图分类号：U416.216 文献标识码：A 文章编号：

水泥混凝土路面病害产生原因综述

水泥混凝土路面目前是我国公路路面的主要形式，因其刚度、强度、维护等方面优势明显，在各等级道路中被普遍采用。

水泥混凝土路面在我国开始使用已有几十年历史，随着我国国民经济的不断发展，目前大部分路面由于设计承载能力等原因，已进入老龄化阶段，路面破损、使用品质下降等情况不断出现，超载、超速、地基处理不当等危害加剧了水泥路面的破损。

水泥混凝土路面因长期暴露大气中，气温周期性变化的影响对路面影响较大，旧水泥混凝土路面板会产生缩胀，并产生温度应力。旧水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续，所以旧路面要承受其所产生的温度应力，特别是冬季气温较低时，水泥混凝土里面容易因接缝对应处的应力过大而产生开裂，形成所谓的温度型反射裂缝，从而加剧路面破损。水泥混凝土路面自身的脆性性质和体积敏感性，导致这种路面需设置各种接缝，所以其破损后进行修复相对困难。破损后的水泥混凝土路面不但影响了行车车速，更对行车安全带来了极大隐患。

旧水泥路的改造主要是利用不同的技术和处理方法，使旧水泥混凝土路面的病害不反映到改造后的路面上，确保作为基层的稳定性和一定的可利用强度。

水泥混凝土路面旧路改造方法简述

当前旧水泥混凝土路面进行改造的方法，主要采用在旧水泥混凝土路铺新的沥青，这种方法是对水泥路改造比较有效的方法，目前很多地区广泛的使用这种方法。旧水泥混凝土路面改造成沥青路面所要面对的问题是预防旧砼面板的温湿变形以及翘曲应力上传至沥青面层而引发的开裂，从而导致沥青路面的使用寿命缩短的情况。

针对旧水泥混凝土路面病害的处治技术目前主要有打裂压稳、碎石化和冲击压实三种。以下针对三种方法分别进行阐述：

1. 打裂压稳技术

打裂压稳技术是利用专用设备将水泥砼路面板破碎成一般不超过0.4~0.6平方米的紧密嵌挤的板块，稳定后作为新路的底基层或基层，以限制反射裂缝发生。主要方式是采用门式破碎机的破碎锤进行不断的升降冲击，以使冲击力量不断作用于施工路面。其门板式破碎锤能根据高度来获取不同力量的冲击力。众所周知水泥混凝土路面属于脆性材料，在破碎锤冲击力量影响下，水泥混凝土板块会发生断裂，通过调整机械速度可以控制锤头间距从而得到符合设计要求的板块。在确定打裂程序满足设计要求后，可以采用轮胎式压路机对破裂板块压稳，一些脱空板块因为支撑较弱而向下发生移动，与基层密贴在一起成为更加牢固的支撑。从而避免了水泥路面反射裂缝的出现。

打裂压稳技术可以延缓水泥路面反射裂缝的出现，并能充分利用原路面的强度，根据交通量和公路等级的不同，铺筑不同厚度的沥青混凝土面层。该技术具有破碎颗粒大，效率高、施工速度快、节约路面改造费用及环境保护的特点。同时也可通过调节门板式破碎机落锤的高度，进一步破碎水泥混凝土路面，达到彻底清除路面的要求。

2. 碎石化技术

碎石化技术是先把砼板进行破碎，达到比较小的尺寸后，形成相互嵌挤的碎石化结构，碎石化后结构层能够有效的吸收路面结构层应力，从而有效避免应力集中的现象，最大限度减少反射裂缝出现的可能性。这样，碎石化技术就解决了加铺沥青层反射裂缝的问题。

碎石化技术主要是将水泥混凝土路面破碎成一般小于38厘米混凝土块，用以限制新铺的热拌沥青（HMA）罩面上出现反射裂缝，并产生一个用与HMA罩面的均匀基层。碎石化技术是目前解决反射裂缝问题的较为有效的办法。且简便，周期短，综合造价底。碎石化技术将破碎后的路面可直接作基层或底基层，再铺新的面层，是旧水泥路面翻新改造的好办法。此种碎石化的优势在于是不必把破损的水泥面板进行打碎搬走，从而节约了部分路基材料和运输的成本，提高了工程的进度，也解决了包括丢弃水泥碎块等垃圾的产生环保问题。对交通通行影响较小，在施工时不需要全部封闭道理。

3. 冲击压实技术

一般情况下，旧水泥凝土路面的顶面弯沉值都比较小，损坏情况严重，特别是板底脱空较为严重，断板比较多的地段弯沉值就比较大且弯沉大的点比较多，对这种情况，利用冲击压实技术适宜。

冲击压路机是一种很好的压实机械，主要作业方式是冲击和滚动复合行为，冲击压路机的作业原理可以采用以下公式表示：

E=mgh

（注：E表示势能，m表示冲击压实机的总质量，h表示冲击压实机内外半径差值。）

对比冲击压路机和一般压路机的性能，可得出下表：

冲击压实机与普通压路机性能对比表

由表中数据可见冲击压路机的能力是普通压路机能力的五六倍。选择7-9km/h的速度进行冲压，效果较好。但这要求控制在标示的作业区进行内施工，根据情况进行选择套压或者是单道压实，以防止有错压和漏压等情况出现。在冲压过程中最好是有人观察沿线构造物，以防止出现其他突发的破坏现象。冲压过程中如下雨则应该停止作业并做好作业区的遮盖工作，以防止雨水渗人路床等。冲压结束后后续施工应立即跟上，可加铺水泥稳定碎石基层等，从而防止雨水渗人。

水泥混凝土路面旧路改造几种方法的对比

针对打裂压稳、碎石化和冲击压实三种旧水泥混凝土路面病害的处治技术对比如下：

打裂压稳技术所采用的破碎设备为门式剪刀破碎机，其门式冲击锤的重量在一般可在5t以上，宽度约有 214m宽，冲击锤根据需要提升到一定高度，下落所产生巨大的冲击力将会使旧砼路面横向打裂，再通过压路机碾压从而使旧路面产生纵裂，其最终效果是大部分的面板不规则的开裂，尺寸控制则可控制在0.4~0.6m范围内。缺点是整个面板的开裂情况并不是十分均匀。

碎石化技术采用多锤头破碎机以及Z型压路机进行施工，是目前解决反射裂缝问题的最有效方法。破碎并压实的混凝土路面是由破碎混凝土块组成的紧密结合、内部嵌挤、高密度的材料层，可以为HMA罩面提供利用原路结构层很高的结构强度。可以完全利用原路面的结构层，不用挖除，环保，无污染。施工迅速，质量检测简便。破碎后的混凝土块组成了紧密咬合嵌挤的材料层，并且在重力冲击作用下能够消除板底脱空，可以为加铺层提供很高的结构强度。总体造价较低。

冲击压实技术的工艺原理为通过牵引机车拖动非圆形压实轮形成一定的速度行走，通过压实轮的棱角和带肋钢筋从而达到对砼路面的高冲击压实及揉搓，而便促使砼路面出现断裂，然后达到稳固目的。可通过一定的压实遍数，使钢凸形轮使旧砼路面出现横向裂缝，并逐渐延伸出现纵向裂缝的效果，使旧砼板相互嵌挤形成路面结构层，可能最终破裂的尺寸并不是非常理想，对上覆沥青层的应力吸收效果也不是最佳尺寸，路面长时间使用会产生应力集中的现象等，延长的路面使用寿命时间不长等。

由此可见三种方法各有有缺点，笔者认为采取哪种方法主要要结合水泥路病害的实际情况，采取经济有效的方式方法进行处理，以达到节约资源，更加有效的进行旧水泥混凝土路改造的效果。

结语

随着我国社会经济的不断发展，城市道路及其周边旧水泥混凝土道路都需要进行改造设计，因此科学合理的利用旧水泥路，针对不同的破坏情况及道路现状，采用一种或者多种处理技术进行处理，不但有利于节约国家土地资源，保护生态环境，节约成本，更重要的是还可以取得了良好的社会效益。

参考文献

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