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中农力强讲述水泥混凝土路面设计的不足补救方案

  水泥混凝土路面以其优良的路用性能广泛地用于我国的道路建设中,但是也容易出现开裂、断板、沉陷、错台等病害,严重影响了公路运输的效益和服务质量。一方面这是材料性能和环境等众多因素的限制所致;另一方面也是水泥混凝土路面设计不足等认为因素造成的。国外水泥混凝土的设计方法不尽相同,各有优缺点,通过比较学习,改进我国水泥混凝土路面设计方法是当务之急。
 

  【关键字】:水泥混凝土路面;优缺点;病害;防治;预防

 

水泥混凝土路面
 

  一、引言
 

  近年来,经济的发展带动了交通事业的飞跃,水泥混凝土道路以其抗压强度高、经久耐用、养护费用低等特点,越来越多地被广泛应用在国道、省道和县乡道路中,具有较好的投资效益。但是水泥混凝土路面的早期损坏现象越发普遍,更有甚者在水泥混凝土路面完工不久就出现错台、裂缝、唧泥、拱起、接缝破损等病害,究其原因,除了施工质量问题以外,也与设计上存在一定的缺陷有关。因此,我们从各方面合理考虑,改进水泥混凝土路面的设计,从而延长水泥混凝土路面的使用寿命,改善服务能力,使其更好的为现代化建设服务。
 

  二、我国水泥混凝土路面的设计方法
 

  我国现行《道路水泥混凝土路面设计规范》采用的是以弹性地基板的荷载应力和温度应力分析方法为基本理论,以混凝土路面板的弯拉应力作为极限状态和设计控制指标。在荷载图式方面,最早采用静力作用点荷载,后来提出了静力作用均布面荷载。在地基模型方面,一般采用温克勒地基模型和弹性半空间均质地基模型。新规范列出的设计方法选用板边缘中点作为临界荷位,采用弹性半空间地基上的薄板理论和有限元法计算标准轴载在该处产生的最大荷载应力。设计方法采用了可靠度实际方法,以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态。
 

  三、水泥混凝土路面设计中的问题
 

  没有一种设计方法是完美无缺的,任何技术都是逐渐成熟的,水泥混凝土路面经常出现错台、裂缝、唧泥、拱起、接缝破损等病害,这说明其设计方法还是存在一定的缺陷。根据调查研究,水泥混凝土路面设计方法存在以下的问题。
 

  (1)水泥混凝土路面设计指标可靠度的分析。路面设计中最主要的参考因素就是可靠度,具体道路有着具体的安全等级设计要求,并规定了相应的设计基准期。按施工环境、施工技术及质量和管理要求等,选用不同的等级。
 

  (2)交通量计算取值的分析。对于不同道路的交通流量的取值,存在着很多不确定的因素,为此路面建造过程中为增强路面耐性、韧度等掺填的材料越多,造价也越高,技术难度也想要加大。如何中和交通量及负荷以及道路造价、技术要求等也成为水泥混凝土路面设计中亟待解决的问题。
 

  (3)水泥混凝土路面材料的设计分析。对水泥混凝土基层和垫层的首要求是抗冻胀和抗变形能力好,否则将直接导致路面下沉、开裂等后果,因此路基材料不能使用高粘度和有机质细粒土,而需混合石灰和水泥进行改造。对于面层,常用材料是贫混凝土,加强了基层的抗灾能力,但是强度难以控制。
 

  (4)其他问题。混凝土路面设计还存在着其他的问题,一般跟设计地区的实际情况有关。例如对农村低等级水泥混凝土路面设计存在下列问:①路面结构组合设计不合理。这是因为农村公路线长面广量大,各地地形、地貌千变万化,交通量分布极不平衡,车辆轴载小,在加上设计工期段,设计时设计人员往往忽视公路使用性能的要求及当地环境水文状况等。②面板厚度及板块平面尺寸设计不合理。板厚一般和面层类型、强度、交通状况、环境因素等有关,平面尺寸一般与温度应力有关,而对农村等低等级公路,设计人员一般只考虑节省工程投资,最终会使设计的路面出现板裂的病害。③设计路面混凝土弯拉强度不符合实际。农村公路一般都是同村公路,这些路段人少车少,而有些路段车流量大,同时还夹杂重车、超重车等,这样就需要根据科学的检测轴载和交通量来分析确定设计路段混凝土强度。而农村公路则往往缺少检测数据,这样会导致设计的弯拉强度不足而出现早期裂缝、断板等损坏。④接缝未按设计规范要求。⑤路面排水设计不当。
 

  四、水泥混凝土设计的改进措施
 

  有问题就有相应的改进措施,科学研究的发展就是这样的路数。路面设计中存在的设计指标可靠度计算、交通量取值、路面结构组合等问题都是具体影响水泥混凝土使用效果的因素。以下是如何有效解决这些因素的具体措施。
 

  (1)解决设计指标可靠度计算方法。设计指标的可靠度需严格跟随安全性能,设计时可根据各参数值在各可控范围内的具体情况选择可靠度系数,同时利用技术经济判断和对比来确定最终值。目前最常见的“校准法”充分分析了设计目标的性能要求,参考以往工程设计的技术和实战经验,按目前的设计规范对已建路面开展各项可靠度的估量,制定新路面的设计规划,涵盖了比原有设计思想更高的可适用性和经济合理性。
 

  (2)交通流量取值预测。对于交通流量的取值和估测,可根据道路等效疲劳断裂损坏原则判断,即轴载换算公式。首先通过交通量分布情况,选取交通量方向分配系数,一般可取0.5,再根据道路的车道数量确定其它参数,最后通过具体的公式确定其交通分级。交通等级确定后便可知晓具体的最大负荷量,最终优化交通流量和造价及技术要求。
 

  (3)路面结构材料的优化设计。路面设计中取材是基石,不符合密实度和稳定性不高的材料坚决不能用于路基填材,为了使道路的使用寿命加长,可在基层中考虑加沥青和铺层,加设传力杆,增强接缝处的承受能力和防路面设计中取材是基石,不符合密实度和稳定性不高的材料坚决不能用于路基填材,为了使道路的使用寿命加长,可在基层中考虑加沥青和铺层,加设传力杆,增强接缝处的承受能力和防断裂能力,使用新型工艺,例如聚合物改性水泥混凝土、纤维增强水泥混凝土等。同时,考虑到水泥混凝土的光热反射力较强,也可使用彩色水泥混凝土材料。
 

  (4)其他改进措施。针对前一段提出的农村水泥混凝土路面设计存在的问题,解决的方法如下:①掌握水泥混凝土路面设计的各项参数、指标,确保路面结构层厚度和面板抗弯拉强度合理,满足实际要求。②设计要有超前意识,确保设计质量。一要认真分析当地交通量组成特点很发展趋势,合理科学预测重型车辆在整个交通运输中的比例,尤其在矿产业比较发达的地区,重型车辆在整个交通运输中比例增加较快;二是要考虑超重车辆对路面造成早期损坏的影响。③合理设计接缝、快板平面尺寸。要根据农村公路水泥混凝土路面建设的特点设计接缝,面板一般采用矩形。④合理设计排水。首先要根据农村公路水泥混凝土路面的特点,以及当地地形、地质、气候、年降雨量、地下水的情况来设计路基排水,确保地面水、地下水不会对个结构层造成侵蚀破坏;其次除了路面,路肩横坡和标购排水外,宜对土路肩进行加固。
 

  五、结语
 

  本文就水泥混凝土路面的优缺点和国内常用的设计方法作了简单的论述,同时指出了我国水泥混凝土路面设计存在的相关问题,通过分析研究,提出了改进水泥混凝土路面设计方法的措施。
 

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