一种盐渍土地重载交通的路面设计方法、结构及铺设方法技术

本发明专利技术公开了一种盐渍土地重载交通的路面设计方法、结构及铺设方法，通过计算得出重载交通路面的标准轴载，利用回归方法计算不同轴载作用下的轴载换算指数以及设计弯沉值ld、路表弯沉值lo以及结构层层底弯拉应力σm，通过分别对比ls与ld、σm与σR值从而得到重载交通路面铺设厚度，从而得到上至下依次包括细粒式密集配沥青混凝土层、中粒式密集配沥青混凝土层、粗粒式密集配沥青混凝土层、水泥稳定碎石基层、水泥稳定碎石底基层、水泥石灰土土基处理层和土基层结构，从而形成密实的整体，具有较高的承载能力和良好的抗渗性和抗冻性，本路面结构设置了土基层处理层，以防止盐渍土引起地基出现盐胀、翻浆、溶陷和腐蚀的问题。

Pavement design method, structure and laying method for heavy haul traffic of saline soil

The invention discloses a pavement design method, saline soil heavy traffic structure and laying method, by calculating the standard axle load of heavy traffic asphalt pavement, using the regression method to calculate different axle load under the axle load conversion index and design deflection value LD, deflection value lo and the bottom layers of bending structure m stress, resulting in heavy traffic asphalt pavement paving thickness respectively by comparing ls and LD, m and sigma Sigma R value, so as to get the top to bottom including fine type dense graded asphalt concrete layer, grain type dense graded asphalt concrete layer, coarse grain type dense graded asphalt concrete layer, cement stabilized gravel, cement stabilized macadam base, cement lime soil subgrade treatment layer and soil base structure, so as to form a dense, high bearing capacity and good impermeability and frost resistance of the pavement structure. Set up a soil base layer, to prevent saline soil caused by salt heaving, frost, depression and corrosion solution problem of foundation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于道路工程
，具体涉及一种盐渍土地区重载交通的路面设计、结构及铺设方法。
技术介绍
近年来重载、超载给道路桥梁带来了巨大的损害，道路界也开始对重载(HeavyDuty)交通(指道路通车后，累计当量标准轴次大大超过一般水平，路面性能衰减超常规发展的现象，称之为重载交通)道路路面结构进行广泛的研究。在发达国家，重载交通主要体现为货运向集装箱、大型化、多轴化方向发展；在我国，重载交通则通常以车辆的超限超载为特点，主要指道路上车辆轴重超过了道路所规定限值，对路面造成的一次性破坏。随着我国基础设施建设和经济迅速发展，为了追求更大的经济利益使得重载(特种车)、超载车辆的数量迅速增加，特别是在货运集装较为集中的港口地区。而大量的重载、超载车辆将造成路面结构的过早损坏，增加了交通事故的隐患，也暗藏着巨大的经济和人民生命财产的损失。现有的重载交通路面设计仍采用标准交通的设计方法，该方法是基于弹性层状理论体系给出的，不能反映重载交通条件下路面材料的非线性特征，而实际上，在重载交通条件下，沥青路面材料具有明显的非线性特征，按照现有的设计方法选定的设计参数和设计路面，其在重载交通作用下，理论应力应变状态与实际情况不符。而且现有的重载交通路面结构一般采用水泥混凝土路面或沥青路面，通过在内部加入钢筋、钢板等金属材料来提高结构的承载能力。但由于长期的自然环境、地质环境影响和行车荷载不断地作用下，这种路面机构也暴露出自身的缺陷和不足，主要体现在混凝土面板表面的损坏和板接缝处的破坏，以及由于表层结构损坏导致内部金属材料锈蚀引起整个路面结构承载能力的丧失。因此，急需一种更适用于重载交通的路面结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种盐渍土地区重载交通的路面及铺设方法，本专利技术能够有效提高路面的承载能力、改善行车舒适性、保证路面结构的使用寿命、力学性能和路用性能满足规范规定的技术要求。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种盐渍土地区重载交通的路面设计方法，具体包括以下步骤：1)、首先计算得出重载交通路面的标准轴载；2)、根据步骤1)中得到的标准轴载，利用回归方法计算不同轴载作用下的轴载换算指数；3)、利用公式计算得到设计弯沉值ld和路表弯沉值lo；4)、利用公式计算得到结构层层底弯拉应力σm：式中：σsp——路面结构材料的极限抗拉强度；σR——路面结构材料的容许拉应力；Ks——抗拉强度结构系数；5)、分别对比ls与ld、σm与σR值；当满足ls≤ldσm≤σR时，设计路面结构为合理结构。进一步的，步骤1)中，首先进行路面结构应力，利用路面结构分析软件Bisar程序，分析重载交通道路路面结构的应力响应，得到当轴载大于130kN剪应力基本处于一个水平，计算实际累计当量轴次：式中：N—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时标准轴载的实际累计当量轴次(次/d)；ni—被换算车型的各级轴载作用次数(次/d)；P—重载交通标准轴载(kN)；Pi—被换算车型各级轴载(kN)；C1—被换算车型的轴数系数；C2—被换算车型的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38；K—被换算车型的轴载级别；当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数计算：C1＝1+1.2(m-1)式中：m-轴数；结合轴载敏感性分析结果，得到重载交通的标准轴载为130kN；根据步骤1)中得到的标准轴载，采用标准轴载130KN，根据公式进行轴载换算：弯沉等效计算：半刚性材料层层底拉应力等效计算：式中：Ni—轴载i下的轴载作用次数。进一步的，步骤3)中，首先计算设计弯沉值ld：计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne：式中：Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次(次/车道)；t—设计年限(年)；N—运营第一年双向日平均当量轴次(次/d)；γ—设计年限内交通量的年平均增长率(％)；η—车道系数；设计弯沉值ld＝600Ne-0.2AcAsAb：式中：ld—设计弯沉值(0.01mm)；Ne－设计年限内一个车道累计当量轴次(次/车道)；AC—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.00，二级公路为1.10，三、四级公路为1.20；AS—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌和冷拌沥青碎石、沥青贯入式路面、沥青表面处治为1.10；Ab—路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6；计算路表弯沉值ls：F—弯沉综合修正系数；ls—路表弯沉；P、δ—标准车轴载轮胎接地压力和当量圆半径；αc—理论弯沉系数；E0—路基回弹模量；Ei—各结构层材料回弹模量；hi—各结构层的厚度。一种盐渍土地区重载交通的路面结构，具体由上至下依次包括细粒式密集配沥青混凝土层、中粒式密集配沥青混凝土层、粗粒式密集配沥青混凝土层、水泥稳定碎石基层、水泥稳定碎石底基层、水泥石灰土土基处理层(6)和土基层。进一步的，所述的细粒式密集配沥青混凝土层厚度为4-6cm；所述的中粒式密集配沥青混凝土层厚度为5-10cm；所述的粗粒式密集配沥青混凝土层厚度为8-12cm；所述的水泥稳定碎石基层为20-60cm，其中的水泥含量为5％。进一步的，所述的水泥稳定碎石底基层设置为40-80cm，其中的水泥含量为4％。进一步的，所述的水泥石灰土土基处理层厚度设置为70-90cm。进一步的，其特征在于，其中细粒式密集配沥青混凝土层中集料粒径为13.2-16mm，中粒式密集配沥青混凝土层中集料粒径为19-26.5mm，粗粒式密集配沥青混凝土层中集料粒径为27-31.5mm。一种路面结构的铺设方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)，首先对待建道路地表进行清理、整平；2)、在土基层上铺设水泥石灰土土基处理层，摊铺压实后在水泥石灰土土基处理层上铺设水泥稳定碎石底基层，水泥稳定碎石底基层厚度设置为40-80cm，水泥稳定碎石基层厚度设置为20-60cm，水泥稳定碎石基层摊铺压实后，在水泥稳定碎石基层上铺设粗粒式沥青混凝土下面层，摊铺碾压完成后在粗粒式沥青混凝土下面层上铺设中粒式沥青混凝土中面层，最后在中粒式沥青混凝土中面层上铺设细粒式沥青混凝土上面层。进一步的，土基层选用水泥稳定碎石、水泥粉煤灰碎石或者二灰稳定碎石中的一直或集中，其铺设厚度为20—60cm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种盐渍土地重载交通的路面设计方法、结构及铺设方法，首先通过计算得出重载交通路面的标准轴载，然后根据标准轴载，利用回归方法计算不同轴载作用下的轴载换算指数；计算得到设计弯沉值ld、路表弯沉值lo以及结构层层底弯拉应力σm，通过分别对比ls与ld、σm与σR值从而得到重载交通路面铺设厚度，从而得到上至下依次包括细粒式密集配沥青混凝土层、中粒式密集配沥青混凝土层、粗粒式密集配沥青混凝土层、水泥稳定碎石基层、水泥稳定碎石底基层、水泥石灰土土基处理层和土基层结构，本方法简单方便，适用于多种路面结构设计；本路面结构适用于盐渍土地区重载交通路面结构中，不需要加入钢筋、钢板等金属材料，结构中所涉及的材料均为土工材料，通过集料相互嵌挤形成密实结构提供结构的承载能力，减少了工程造价，结构层中通过水泥胶结料和细集料填充级配碎石的空隙，从而形成密实的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐渍土地区重载交通的路面设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)、首先计算得出重载交通路面的标准轴载；2)、根据步骤1)中得到的标准轴载，利用回归方法计算不同轴载作用下的轴载换算指数；3)、利用公式计算得到设计弯沉值ld和路表弯沉值ls；4)、利用公式计算得到结构层层底弯拉应力σm：ls=10002pδE1αcF]]>σm=pσm-]]>式中：σsp——路面结构材料的极限抗拉强度；σR——路面结构材料的容许拉应力；Ks——抗拉强度结构系数；5)、分别对比ls与ld、σm与σR值；当满足ls≤ldσm≤σR时，设计路面结构为合理结构。

【技术特征摘要】
1.一种盐渍土地区重载交通的路面设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)、首先计算得出重载交通路面的标准轴载；2)、根据步骤1)中得到的标准轴载，利用回归方法计算不同轴载作用下的轴载换算指数；3)、利用公式计算得到设计弯沉值ld和路表弯沉值ls；4)、利用公式计算得到结构层层底弯拉应力σm：ls=10002pδE1αcF]]>σm=pσm-]]>式中：σsp——路面结构材料的极限抗拉强度；σR——路面结构材料的容许拉应力；Ks——抗拉强度结构系数；5)、分别对比ls与ld、σm与σR值；当满足ls≤ldσm≤σR时，设计路面结构为合理结构。2.根据权利要求1所述一种盐渍土地区重载交通的路面设计方法，其特征在于，步骤1)中，首先进行路面结构应力，利用路面结构分析软件Bisar程序，分析重载交通道路路面结构的应力响应，得到当轴载大于130kN剪应力基本处于一个水平，计算实际累计当量轴次：N=Σi=1KC1C2ni(PiP)4.35]]>式中：N—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时标准轴载的实际累计当量轴次(次/d)；ni—被换算车型的各级轴载作用次数(次/d)；P—重载交通标准轴载(kN)；Pi—被换算车型各级轴载(kN)；C1—被换算车型的轴数系数；C2—被换算车型的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38；K—被换算车型的轴载级别；当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数计算：C1＝1+1.2(m-1)式中：m-轴数；结合轴载敏感性分析结果，得到重载交通的标准轴载为130kN；步骤2)中，根据步骤1)中得到的标准轴载，采用标准轴载130KN，根据公式进行轴载换算：弯沉等效计算：半刚性材料层层底拉应力等效计算：式中：Ni—轴载i下的轴载作用次数。3.根据权利要求1所述一种盐渍土地区重载交通的路面设计方法，其特征在于，步骤3)中，首先计算设计弯沉值ld：计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne：Ne=[(1+γ)t-1]×365γN×η]]>式中：Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次(次/车道)；t—设计年限(年)；N—运营第一年双向日平均当量轴次(次/d)；γ—设计年限内交通量的年平均增长率(％)；η—车道系数；设计弯沉值ld＝600Ne-0.2AcAsAb：式中：ld—设计弯沉值(0.01mm)；Ne－设计年限内一个车道累计当量轴次(次/车道)；AC—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.00，二级公路为1.10，三、四级公路为1.20；AS—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌和冷拌沥青碎石、沥青贯入式路面...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，范学勇，李文瑛，耿九光，华学礼，杨帆，赵武辉，李岁伦，李德文，张晓峰，赵小洁，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61