长寿命沥青路面和路基一体化设计开题报告

 2021-08-09 00:09:10

1. 研究目的与意义

沥青路面上出现的车辙、凹陷等病害类型是路基、路面综合作用的结果。在交通荷载,特别是超载情况下,路基顶面产生太大的竖向应力、应变,不但导致路基进一步压缩、固结,导致沥青路面出现较多的车辙、沉陷等损坏类型,也使沥青混凝土面层底拉应力增加较大,恶化了沥青路面结构的受力状态。因此,把路基和路面作为一个有机整体进行综合设计,使路基、路面受力更加协调一致,有利于改善沥青路面的受力状态和延长沥青路面的使用寿命。

长寿命沥青路面是在当前国际上受到普遍重视的一种全新的路面设计理念,通过分析世界各国长寿命路面研究成果,从长寿命路面设计理念、路面结构组合、路面设计方法、施工工艺、路用性能维护及经济分析等方面进行了探讨,揭示了长寿命路面具有区别于传统路面的结构特性,及具有优良的路用性能。建议修建高等级公路时能借鉴国外长寿命路面实践经验,提出基于长寿命路面设计理念的设计方法和施工工艺,以提高我国高等级公路的经济效益和社会效益。

尽管长寿命路面整体结构层较厚,尤其是沥青面层比较厚,对土基稳定性要求高,因此初始投资相对比较大,但通过国外众多研究者的分析,认为长寿命路面能很长时间避免结构性维修,能大量节省养护费用,减少交通延误,应用于重交通道路具有显著的经济效益和社会效益。随着我国经济水平的不断进步,国家建设部门加大了全国交通基础设施建设特别是高等级公路的投资力度。

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2. 国内外研究现状分析

沥青路面在我国高等级公路上的大量使用,已遍布大江南北。但纵观近些年来修建的重载交通的高等级公路,沥青路面往往在较短的时间内就会产生严重的破坏,如车辙、水损坏等,远未达到道路的设计年限。这些损坏不仅造成了巨大的经济损失,同时也对现行路面设计、施工技术提出了挑战。当然在国外的路面实践中,同样也存在一些问题如美国维吉尼亚州和德克萨斯州的多条高速公路刚建成不久就出现了大面积的损坏。

尽管我国众多科研和设计人员对高等级沥青路面的研究已经有二、三十年的历史,也有人对延长沥青混凝上使用寿命的技术问题进行探讨。但现行的设计理念、放法和参数均是建立在原来低等级道路的基础上,而把以前的设计理念应用于当前的重载交通高等级路面上,显然是不能满足要求的。因此,为了不需对达不到设计标准和设计体系的路面进行开膛破肚的大修,借鉴国外长寿命路面实践经验,提出合适的设计方法和施工工艺,在合理增大初始投资的前提下,将维修费用降到最低,以利大幅度提高高等级公路的质量和延长其使用寿命。

自本世纪初,欧美国家提出的长寿命路面(美国最早称之为永久性路面)的概念以来,长寿命的 、耐久的沥青路面建造技术引起了国内许多专家、学者的广泛重视。消除沥青路面的早期损坏,完善我国沥青路面设计体系,提高路面使用性能的耐久性,延长路面的使用寿命,实现道路工程的可持续发展,是研究长寿命沥青路面的出发点和技术目标。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

通过查阅国内外文献,了解长寿命沥青路面和路基一体化设计的基本方法和形式,分析各种方法的特点、适用性、工程造价、施工工艺等特点。分析目前长寿命沥青路面和路基一体化设计存在的问题,并提出长寿命沥青路面和路基一体化设计方案,阐述设计意图,确保路基土强度和稳定性,延长公路工程的使用寿命。

确定合适的长寿命半刚性基层,使其承载能力能满足设计使用期间累计标准轴次的需要。减少路面承载能力变异性,保持路面承载能力稳定性的措施。长寿命沥青路面防排水和层间粘结技术。长寿命半刚性基层沥青路面施工技术研究。

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4. 研究创新点

本文主要研究长寿命沥青路面和路基一体化的设计,沥青路面上出现的车辙、凹陷等病害类型是路基、路面综合作用的结果。在交通荷载,特别是超载情况下,路基顶面产生太大的竖向应力、应变,不但导致路基进一步压缩、固结,导致沥青路面出现较多的车辙、沉陷等损坏类型,也使沥青混凝土面层底拉应力增加较大,恶化了沥青路面结构的受力状态。因此,把路基和路面作为一个有机整体进行综合设计,使路基、路面受力更加协调一致,有利提高改善沥青路面的受力状态和延长沥青路面的使用寿命。

长寿命路面是国外沥青路面研究人员提出的一项新技术,其主要优势为基本消除了普通沥青路面经常出现的疲劳损坏,路面的损坏只发生在路表层,对路面结构不产生破坏。长寿命沥青路面又称全厚式沥青路面,是国际沥青路面界提出的一项新的沥青路面组合形式。早在20世纪60年代,国外道路研究人员就已经铺设了大量的全厚式沥青路面来验证其各项路用性能。

设计合理、施工良好的路面均表现出了优异的路用性能,提供了长期的道路服务。长寿命沥青路面就是将加厚的沥青面层直接铺筑在路基上,但是整个路面的总厚度小于普通沥青路面的结构层厚度,能够从基本上减缓甚至消除传统的路面疲劳损坏。因此,在我国开展长寿命沥青路面和路基一体化研究对于提高道路使用性能,节约道路建设、养护、维修综合费用都具有重要的现实意义!

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