山区高速公路路面设计关键技术研究

郝宏伟

(黑龙江省公路勘察设计院)



山区高速公路路面设计关键技术研究

郝宏伟

(黑龙江省公路勘察设计院)

摘要：需要结合河北省的实际情况，对山区高速公路路面出现的各类问题进行细致分析，为山区高速公路路面的设计研究提供有利的信息支撑，尽可能避免类似问题的再次出现，在减少建设、维护费用的同时，给人们的出行安全带来保障。

关键词：山区高速；路面；车辙；行车安全；寿命

1我国的交通情况

1.1　我国的道路交通状况

有一个最为明显的特征就是重载交通较多，并且属于严重超载，这对路面的使用寿命有着严重的影响。通过对重在交通进行分析，发现重在交通主要具有以下几个特点：(1)重载交通的轴载较重同时轴载作用的频率较高；(2)与地面接触的压力分布不均匀，轮胎胎压过大且具有较为明显的动力学特点。通过对重载交通与普载交通的对比分析，不难发现重载交通情况下的沥青路面的力学响应与普载交通状况下的力学响应是有着极大的不同的。

1.2　陡坡沥青路面

通过使用ANSYS有限元方法对陡坡沥青路面的受力情况进行分析，可以得到以下结果：在陡坡沥青路面上如果陡坡的坡度在不断的增加，就会造成陡坡路面的路表弯沉值不断的加大，同时会发生增大的还有底层拉力以及剪应力。

1.3　对桥面铺装层的研究

通过对沥青混凝土的开裂进行研究，不难发现桥面铺装的主要问题是由于沥青混凝土开裂脱落所造成的。出现这类问题的原因主要有三点：(1)在沥青混凝土铺装层施工的过程中由于施工质量问题导致铺装层出现漏水的现象，并且导致铺装层与水泥混凝土板之间有一层水膜，加上车辆的荷载会导致两层分离的现象，进而使得沥青混凝土龟裂、掉落；(2)由于压实程度不够，造成沥青路面的强度不足；(3)粘结层没有起到应有的作用，造成防水功能丧失。

1.4　对隧道复合式沥青路面的研究

通过对隧道复合式沥青路面的研究发现，隧道内所用的路面已经开始由水泥混凝土路面向沥青混凝土结构的的复合式路面过度，这主要是由于使用沥青混凝土结构的路面可以极大程度的提升行车的安全性。

2山区高速路的特点

(1)上去的地理环境较为复杂。在山区进行高速公路的建设，由于其地质结构较为复杂，同时地形变化具有一定的不确定性，这对高速公路施工来说是非常大的挑战。

(2)在山区陡坡路段相对较多。山区的主要特点就是地势的变化幅度比较大，导致有很多陡坡路段的出现，当高速公路建成通车后，因为车辆在行驶过程中频繁的上坡、下坡，致使车辆经常的制动或加速，加之车辆自重对公路的影响，就会对高速公路的路面造成一定的损坏。

(3)桥梁与隧道较多。对于山区高速公路来讲，为了尽可能的缩短车辆形式的历程以及降低山区高速公路的建成本，所以在进行山区高速公路建设时，采用了较多的隧道以及桥梁。

(4)山区高速公路多存在海拔较高的情况。由于山区高速公路的海拔较高，所以在很多时候会出现公路结冰的状况，在沥青路面上出现结冰的状况，会对高速公路产生巨大的影响。

3山区高速公路设计

3.1　陡坡路段沥青路面设计要点

通过对力学模型进行分析可以得知，高速公路陡坡路段与一般路段相比，主要的问题是面层剪切的作用。因为在坡度增加一个百分点的同时，面层的剪应力就会增加三十个百分点，所以对高速公路面层的抗剪能力具有很高的要求。同时还会出现车辙比平路中的情况。所以在进行山区高速公路陡坡路段设计时主要需要考虑的关键因素有以下方面：(1)必须要增强沥青面层的抗剪性能；(2)需要增强沥青层的抗车辙的性能；(3)需要增强施工所用沥青材料的高温稳定性，以及重载可能对路面造成的影响情况。

3.2　桥面铺装层的设计要点

由于桥梁建设有其自身的特点，这就造成了桥梁铺装层与普通的公路沥青混凝土路面有这极大的不同。在设计的过程中要注意，桥梁的铺装层在具有普通沥青混凝土路面具有的特性外，还应具有下述特点：(1)环境的不同。对于正常的沥青混凝土路面来讲，路面是在半刚性基层与土基上面，属于半无限空间体，但是对于桥面铺装来说则是直接铺装在桥面铺装上。由于桥梁在风荷载、车辆等荷载下的变形大，使得铺装层在一个相对动态的一个工作环境，其应力应变变化大。

(2)受力模式不同。对于一般公路沥青混凝土路面，其最大拉应力拉应变，一般出现在沥青混凝土层的底面，破坏开始于层底；而桥面铺装层不同，由于直接处于水泥混凝土桥面板之上，模量相差大，通常情况下，最大拉应力拉应变出现在铺装层的表面，破坏开始于表面，在车辆荷载作用下，破坏迅速扩展。由此可知，桥面铺装层和一般沥青混凝土路面的的破坏有所不同。桥面铺装层的特点决定了其设计要求、材料选择、施工要求等都比一般沥青混凝土路面要求高。

4结语

(1)在建立模型的时候，有些只采用了静力学分析，和实际有一定差异，需进一步研究动力学情况下的力学响应。

(2)在陡坡路段研究中，没有考虑速度的影响，应对其综合考虑。

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收稿日期：2015-02-11

中图分类号：U416.1

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2015)08-0059-01