按現行《公路瀝青路面設計規范》推薦的各級軸載換算成標準軸載的公式,將各類車輛軸載換算為標準軸載當量作用次數。作為探討,對大于130kN軸載仍按規范推薦的公式進行換算。
按以上方法計算,上行線行車道BZZ-100標準日平均當量軸次393 1次,是原設計日平均當量軸次1300?2=650次?日的6.05倍;下行線 行車道BZZ-100標準日當量軸次1941次,是原設計日平均當量軸次的2 .99倍。如交通量年增長率9.8%,則上行線設計年限內累計當量軸次為3551萬次,下行線設計年限內累計當量軸次為1753萬次,分別為原設 計行車道累計當量軸次742的4.79倍和2.36倍。由此可見,原OD調查 對轉移交通量和車輛超載因素考慮不足,路面出現早期破壞則在所難免。
5路面設計容許彎沉值剪切應力分析
5.1路面設計彎沉值
原設計容許彎沉值0.359mm;現考慮車輛超載因素之后,上行線行 車道設計容許彎沉值0.177mm,這與原設計相差甚大。 1999年1月(通車13個月)委托交通部公路工程檢測中心對廈門段k236 +320~k248+170(11.85km)進行了路面工程質量的檢測評價。 彎沉:測試里程為雙向4車道共47.4km,數據個數13500,滿足彎沉值0.359mm的占97.1%,代表彎沉平均值=0.2mm。1999年11月30日對已使用二年的路面進行第二次彎沉測定。上行線 行車道共測定1176個點,彎沉值小于或等于0.177mm的有818個點,占 69.6%,平均代表彎沉值0.278mm;超車道測定242個點,彎沉值小于 或等于0.177mm的有216個點,占89.3%。 兩次彎沉測定表明:①超載車行駛較少的超車道和下行線行車道的實測 彎沉值均較小,整體強度高;②上行線的行車道彎沉值明顯大于超車道 ,也就是行車道的路面結構在過量超載車輛的作用下,整體強度下降,不能滿足考慮超載因素之后的容許彎沉值,應采取措施恢復其整體強度。
5.2剪切應力分析
長沙交研所參照彎拉強度驗算方法,對剪切強度進行了驗算,從計算結 果分析表明:在超載車的作用下產生的最大剪應力是容許彎拉強度δR 的2倍~3倍,瞬時最大剪應力接近各層瀝青混合料臨界開裂彎拉強度值 。雙輪靜態時,當量圓四周均會出現較大的剪切應力,車輛行進時,雙 輪邊緣以外某一縱向區域內形成高剪切應力的疲勞作用,因此產生縱向 裂縫。關于網狀裂縫,由于輪載作用時并不完全帶有方向性,很大程度 上都是隨機的,高剪應力區為雙輪作用區域,并非作用線,因此網裂自 然形成。地表水的滲漏,造成中、下面層深度疲勞作用加速破壞,必然 引起凹陷、唧泥的結果。所以,廈漳高速公路由于過量超載車輛產生的剪應力,是造成瀝青路面 縱橫向裂縫、凹陷的主要原因。
6路面病害處理方案
6.1修補方法
路面損壞的特征主要是裂縫和凹陷這二種類型。維修應根據類型采取不 同的方法。對有裂縫而沒有凹陷的地段,用針筒灌注乳化瀝青2遍~3遍轉貼于中 ,特別是氣溫高的情況下盡量多灌一些,防止雨水浸入軟化水泥穩定碎 石基層,加速面層疲勞破壞。
對凹陷的地段修補,用切割機切開瀝青面層,為防止修復后雨水沿著切 割縫隙下浸,表面層切割范圍應寬于中面層5cm~10cm,以便鋪設防水 卷材。用風鎬整齊挖去凹陷的瀝青面層和已損壞的基層。用 C25干硬性水泥混凝土現場拌制填補基層,用垂直振動夯錘夯實,待2h 后,灑上一層乳化瀝青作為粘層油,先鋪瀝青下面層和中面層夯實,在 中面層表面新舊瀝青的接縫處鋪設防水卷材再鋪上面層混合料,壓實后 開放交通。這種處理方法的效果較好,通車后未發現修補坑槽的二次損 壞。缺點是施工較麻煩。
6.2 路面補強方案
①對上行線行車道彎沉不足且損壞較嚴重的路段,銑刨8cm,分二層采 用7%PE改性的AC-16Ⅰ型混合料鋪筑至原路面標高;對上行線行車道 其他路段,均銑刨4cm,用改性的AC-16Ⅰ型混合料鋪筑至原路面標高 。全路段用4cm7%PE改性AK-13A型加上3cm5%SBS改性SMA10型混合料進行全幅罩面;
②對下行線除出現裂縫或網裂的地段進行特殊修補處理外,不作銑刨處 理,用4cm5%SBS改性SMA10型混合料進行全幅罩面;③在全幅罩面之前,對銑刨的邊緣均用20cm~25cm寬的防水卷材粘貼在 瀝青層接縫上。
7防止超載車輛損壞高速公路路面的措施
7.1路政管理
由于高速公路路面維修困難、費用高、影響行車安全等特性,過量超載 造成路面迅速損壞,僅收點通行費得不償失。考慮到高速公路收費還貸 問題,以免交通量驟減影響收費,對數量最大的二類車來說,在管理的 措施上,采取入口嚴格稽查的辦法,不允許載貨量超過交通部2000年2 號令第三條第五款規定的車輛進入高速公路,是防止路面過早破壞的最 有效措施。
7.2設計留有余地
①分析交通量時,充分考慮轉移交通量和超載的因素,應把超載車輛的 荷載都換算成當量軸次,據此算出容許彎沉值,設計時應留有余地;
②瀝青中面層、上面層應采用抗車轍、抗浸水性能較好的改性瀝青、S MA混合料路面。