摘要:旧水泥混凝土路面加铺沥青层对于及时修复已损坏的水泥混凝土路面,保证公路运输畅通具有重要意义。本文针对旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法进行探讨,首先介绍了最为常用的两种国外旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法:AASHTO经验法和弯沉法,在此基础上,以板裂缝处弯沉差、板裂缝处补强层断裂以及《公路沥青路面设计规范》验算指标为控制指标,建立了多指标旧水泥混凝土路面补强设计方法,从而为实际工程提供借鉴。
关键词:水泥混您土;路面;沥青;设计
1引言
我国自80年代以来,在各地修筑了大量的水泥混凝土路面。但近些年来,由于交通量的迅速增长和超载情况的不断增加,以及一些早期修建的水泥混凝土路面大都到了或接近其使用年限,因此,很多水泥路面出现了不同程度的现结构性破坏或功能性缺陷,严重影响了道路的使用质量,增加了道路的养护和营运费用,有些甚至到了急需改造的阶段。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层不仅可以有效地改善其使用品质,而且具有对交通和环境影响小、加铺面层后行车舒适性好等特点,是修复水泥路面的首选方案。因此,研究旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法,对于及时修复已损坏的水泥棍凝土路面,保证公路运输畅通具有重要的现实意义。
2国外旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法
国外旧水泥混凝土路面加铺沥青层的设计方法包括COE经验法、AASHTO经验法、弯沉法、ARE( Austin Research Engineers)法四种方法,其中以AASHTO经验法和弯沉法较为常用。
2.1 AASHTO经验法
美国AASHTO罩面设计法采用补足厚度缺额的概念确定沥青加铺层厚度,其设计公式为[1]:
(1)
式中:为旧混凝土面层厚度(cm);为按现有地基承载能力和未来交通量要求,由新建混凝土路面设计方法确定的单层混凝土面层所需的厚度(cm);为考虑损坏接缝和裂缝是否修复的系数,加铺前己进行全厚度修补时,,否则按每公里为修复接缝和裂缝的数量在0.6~1.0范围内选取;为考虑旧面层是否存在耐久性问题(耐久性裂缝或反应性集料病害)的系数,无耐久性问题时,,有耐久性裂缝但未碎裂时, = 0.96~0.99,有少量碎裂时, = 0.88~0.95,严重碎裂时,;为考虑疲劳损坏程度的系数,少量横向裂缝板(<5%)则,较多横向裂缝板(5%~15%)则=0.94 ~0.96,大量横向裂缝板则= 0.90 ~0.93;A为混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数,它是混凝土厚度缺额的函数,由下式确定:
A= 2.2233 + 0.00153(hd-hef)2- 0.0604(hd-hef) (2)
2.2弯沉法
美国沥青协会(AI)认为旧面层接缝(裂缝)处的竖向位移(弯沉)差是引起沥青加铺层开裂的主要原因,因为轮载的施加速度远高于温度变化产生的面层板伸缩位移的速率。增加加铺层厚度可以降低弯沉量,每lcm厚密级配沥青混凝土加铺层约降低2%弯沉量(最高可达4%-5%)。当需要降低的弯沉量过大时,采用厚加铺层是不经济的。这时,应采取措施提高接〔裂)缝处的路面结构刚度,即降低旧面层的弯沉量,如板底脱空区的灌浆填封,置换损坏板,设置边缘排水系统,恢复接缝传荷载装置(设传力杆)等。沥青协会建议可以不采取板底填封等措施的弯沉标准为: