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基于加速加载试验的沥青路面车辙预估研究

2015-01-01

江西建材 2015年2期
关键词:车辙预估沥青路面

随着当前国家经济的快速发展,筑路体系作为其核心组成部分,其投资比例越来越大。随着运输系统中出现了越来越多的重型吨位的车辆,这在高速路面基层的结构性能和承载强度上提出了更为严格的要求,同时由于外界自然环境因素的多重损伤作用,导致沥青路面出现老化、腐蚀等现象,无法维持建筑工程的正常使用。经过多年的施工管理实践,在涉及沥青路面施工过程中,加速加载状态下的车辙抗裂性及稳定性具有重要价值意义。经过试验分析,发现抗裂性车辙损坏预估模型具有较高的实用性,凭借自身恒定的稳固性,以及密集压实度,从根本上了解决了路面变形问题。车辙预估模型建立了随着时间变化及时指导路面养护和维修的系统,这样一方面保证了工程施工的质量,另一方面节约了后期维护成本,延长了路面的磨损寿命。本就环道下加速加载试验的实测结果进行相关分析,以此建立适合实际路面抗裂性车辙预估模型,旨在为公路工程质量建设提供可借鉴思路。

1 变形预估模型建构

为了更据说服力的证明抗裂性车辙预估模型在沥青路面质量中的价值作用,本文采用实证研究对其进行相关实验论证。选取沪宁高速公路江苏段E标段质监所的环道试验数据对车辙预估模型进行建构,对于沪宁高速公路江苏段E标段的路面结构可以分为两种类型:柔性基层和半刚性基层。按照层级梯度,处于第一梯度的为60 ClTI素土层,第二梯度为灰土层,该层级有A,B,C三种方案可供选择。

1.1 相关参数确定

本文采用环道试验数据对A方案进行实际测试,并以此建立了拟合数据模型,具体的车辙预估模型计算公式如下:

上式中:T为路面温度;X为路面深度。

有了来自环道试验数据的支持,车辙预估模型的建构就有了相应的保障。在环道实验中,突出了轮胎接地面积在辙预估模型中所处的地位,对其接地面积的平均值权重进行确认,当平均接地面积为310cm2,轮胎平均接地压力为 0.85MPa。

从实验分析过程可以得出,路面结构不同深度各亚层的温度和实际轮胎与路面的接触形状等均会对测试结果产生影响。所以,为了便于分析,将轮胎接地形状简化为双圆均布荷载,但相应的接触面积保持不变,从而使得最终结果不会对实际使用性能产生显著性影响。统计分析数据说明:计算路面内的剪应力时,取值点位统一取最大剪应力所在纵向轴线上。每一亚层中点的剪应力值代表该亚层的平均受剪状态。路面内的剪应力大小和自身抗车辙能力有着必然性,一定程度上将这两者等同起来,将更有利于车辙预估模型的应用。在车辙预估模型中,忽略了车轮运行中产生的微小水平力,并温时的沥青混凝土模量,这样有利于温度T和剪应力F的联动,更利于车辙预估模型的准确性[2]。

1.2 沥青混凝土抗剪强度测定

通过设定环道各层材料油石质量配比,可以促进沥青路面车辙预估模型研究的确定[3]。各层材料油石质量配比之间建立彼此的包容性和兼容性,通过最佳配比率,形成效益最大化的性能结构。另外,还需要通过控制空隙率,一起来完善沥青路面的修筑,确保车辙预估模型能够实现最大效益,实现该项研究的实践价值。

对于沥青混凝土的抗剪强度确定,可以采取科研创新的单轴贯入实验法,该方法缩短路面受力状况与单轴贯入试件的差距,可以更有效地实现沥青混合料的抗剪强度测定。此外,沥青混凝土是一个整体性质的实体,这个实体存在多种路面结构方案。

2 车辙预估模型的修正

2.1 修正系数的确定

在可具备的普遍情况下,通过实验所建构的车辙预估模型能够分析出沥青层永久变形问题的具体形态结构和特质性能。车辙预估模型成为研究路面材料构造变形及质量提升的最佳方案,为了确保它的试验环境应当是与现实环境相吻合,所以就需要确定相应的修正系数,使得预测的结果与实际的观测值相一致。笔者采取了最小二乘法的基本原理,以此优化车辙预估模型。通过修正系数优化后的模型,可以发现沥青路面改性混凝土为连续的空间网架结构,这种结构的形成是由于聚合物渗入混凝土内部的微裂隙中,材料的大孔被分化成更多的小孔,同时孔径分布方向发生掉转。聚合物改性混凝土连续的空间网架结构,其显著特征就在于能够提高改性混凝土的抗弯拉强度,同时劈裂强度,抗冻性,耐磨性以及抗疲劳性能都较高[4]。车辙预估模型所反映的永久变形随温度、荷载、交通量、材料强度的变化规律是相同的,可以为沥青混凝土的修筑提供诸多建设性方案。

2.2 侧向隆起的纳入

通过前文分析的结论可知,车辙对于路面结构功能的长久使用有着显著性影响。所谓“车辙”就是轮迹带下凹与两侧隆起的变形差,在现实实践过程中,应当根据车辙的实际影响,同时结合轮迹带路面结构,根据车辙预估模型,来配置相应的修正系数。在沥青层的永久变形问题中,需要彻底明白隆起变形的数值,同时考虑相应的数量关系,两者结合起来分析后再在做相应规划。车辙预估模型修正的一个重要方面就是要确定好相应的隆起系数。

3 结语

通过车辙预估模型可以更为有效地确保沥青路面质量,确定路面状况缺陷所在位置。虽然车辙预估模型在应用深度上还有待更多的完善,但其在沥青路面建筑上功能明显。在密实度较低的桩基内部结构中,车辙预估模型可以更好的鉴别出土沥青路面质量状况。公路路面承载力的增加和荷载量的提升,需要车辙预估模型提供数据作为实施依据。当然,在实际应用过程中,最好的方案是车辙预估模型与地质前期勘察这两种技术结合起来,才能更为全面和准确地测定沥青路面内部结构,以便制定更为合理完善的施工方案。车辙预估模型作为一种全新的技术方法,实用性上优越于传统的方案,并且在解决环道沥青路面永久过程中所表现出的稳定性、系能性、高效性等特点得到了业界一致好评。在这个对质量安全要求越来越高的工程建筑行业,选择高性能的模型系统,既保证了施工运行的效率性和准确性,又实现了现实经济的价值性。

[1]苏凯,孙立军.高等级沥青路面车辙预估方法研究综述[J].公路研究,2012(07):18-20.

[2]周进川.沪宁高速公路扩建工程沥青路面结构环道试验研究[R].重庆:重庆公路科研所,2010∶125-135.

[3]苏凯,孙立军.沥青路面车辙产生机理[J].石油沥青,2013(04):17-25.

[4]林绣贤.沥青层永久变形计算中有关参数确定方法[J].中国公路学报,2010(12):67-71.

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