国内外水泥混凝土路面设计方法比较
浅谈水泥混凝土路面设计方法
浅谈水泥混凝土路面设计方法作者：卢丹丹曾惜来源：《科技探索》2013年第10期摘要：水泥混凝土路面结构是由多层组成的复合体系，最上层为水泥混凝土面层，其下根据结构、功能要求的不同，设为基层、底基层和垫层，最下层为提供稳定支撑的路基。
具有强度高，耐久性、水稳定性、耐老化好，反光性好的特点。
关键词：强度高水稳定性复合体系已知修建一条二级公路，V4区，宽9m，采用水泥混凝土路面，设计年限内标准轴载累计作用次数为328.40万次/日。
本文章运用新编的水泥混凝土算法设计，并浅谈它的设计计算方法。
1、交通量分析按规范可知：交通等级设计车道标准轴载累计作用次数100～2000为重交通量则该路面为重交通荷载等级。
2.初拟定路面结构（1）面层类型的选定按下表可根据二级公路重交通荷载等级和中变异水平等级初拟为普通混凝土面层厚度为0.24m. 根据规范中规定普通混凝土面层一般为4～6m，面层板的长宽不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25m2；则拟面板的长5m、宽9/2=4.5 m；确定接缝的间距，设置纵缝为设拉杆平缝接，横缝不设传力杆假缝。
2）基层类型的选定查规范，选择水泥稳定粒料，基层厚度0.2m.3.初拟材料参数取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0Mpa，相应弯拉弹性模量标准值为31Gpa，泊松比0.15；查表E0.1-1和E0.1-2路基是低液限粉质土回弹模量为90Mpa；在路床顶距地下水位2.5m处，湿度调整系数为0.9，由此得到路床顶综合回弹模量为81Mpa；查表E0.2-1水泥稳定粒料，取级配碎石基层，回弹模量为300Mpa。
由表E0.3-2粗集料为砾石混凝土的膨胀系数αc=1.1×10-6/°C。
基层顶面当量的回弹模量值计算如下：基层顶面综合回弹模量Et取144.48Mpa普通混凝土面层的相对刚度半径l和抗弯刚度Dc为：因为纵缝为设拉杆的平缝时，接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87，疲劳应力系数kf=Ne0.057=（328.4×104）0.057=2.355. 温度应力按路面设计规范取得最大温度梯度为88°C/m。
中国水泥混凝土路面设计方法发展历程
中国水泥混凝土路面设计方法发展历程摘要：一、引言二、中国水泥混凝土路面设计方法的发展历程1.初期阶段2.成熟阶段3.当前阶段三、设计方法的主要特点四、应用实例及分析五、未来发展趋势与挑战六、结论正文：【提纲】一、引言在我国，水泥混凝土路面作为一种重要的道路交通设施，其设计方法的发展历程见证了我国道路交通事业的变迁。
从初期阶段到现在，水泥混凝土路面设计方法不断改进和完善，为我国道路交通事业做出了巨大贡献。
二、中国水泥混凝土路面设计方法的发展历程1.初期阶段在这个阶段，我国水泥混凝土路面设计方法主要借鉴国外经验，结合我国实际情况进行调整。
由于缺乏自主研发能力，设计方法相对落后，难以满足快速发展的道路交通需求。
2.成熟阶段随着我国科研实力的提升，水泥混凝土路面设计方法逐渐走向成熟。
这一阶段的特点是：设计方法更加科学、合理，注重理论与实践相结合。
此外，我国还制定了一系列相关规范和标准，为水泥混凝土路面设计提供了有力保障。
3.当前阶段在当前阶段，我国水泥混凝土路面设计方法继续完善，注重环保、节能等方面。
新一代的设计方法逐渐投入使用，如BIM技术、大数据分析等，为我国道路交通事业提供了强大的技术支持。
三、设计方法的主要特点1.科学性：设计方法充分考虑了水泥混凝土路面的材料性能、结构特点等因素，确保了设计方案的合理性。
2.实用性：设计方法注重实际工程中的应用，易于操作和推广。
3.环保性：在设计过程中，充分考虑环境影响，提倡使用环保材料，降低噪音、减少污染。
4.可持续性：设计方法充分考虑路面使用寿命，提高路面耐久性，降低维修频率。
四、应用实例及分析以某城市高速公路为例，采用当前阶段的水泥混凝土路面设计方法，对路面结构进行优化设计。
通过对比分析，新设计方法提高了路面性能，降低了成本，取得了显著的社会和经济效益。
五、未来发展趋势与挑战1.发展趋势：随着科技的进步，水泥混凝土路面设计方法将更加智能化、绿色化。
同时，新材料、新技术的不断涌现，将为设计方法提供更多创新空间。
水泥混凝土路面设计探析
法 ．计人 了设计 参数 变异性 的影 响 ．并根 据实 际路
面损 坏状 况调 查结果 对设计 方 法与 实际情 况 的不相
因在 于我 国现有水 泥混 凝 土路 面使 用状 况 不佳 ．使
用 寿 命 大 大 低 于 设 计 使 用 年 限 ．在 一 些 重 交 通 干 道 ．水 泥 混凝 土路 面 早期 破 损 严 重 。往 往 通 车２ ５ 年左 右就 产 生断板 、断角 、碎 裂 和错 台等 损坏 。也 就是 说 ． 目前 一些 水 泥混凝 土 路 面非但 没 有表 现 出 使 用 寿命 长 、承载 力 高 、耐 久 性好 、养 护 费用 低等 优 点 ．反而 增加 了维 修养 护费 用 。这 一现 状 已经严 重制 约 了水 泥路 面在 我 国的进 一步 发展 当前 我 国水 泥路 面 的病害 主要 表 现为 由板 底脱 空 引起 的板 的开 裂和 由接 缝处 置 不 当产生 的错 台两
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ， ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ． Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｗ ｏ ｒ ｋ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ — ｓ ｕ ｅ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｐ ａ ｉ ｄ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ａ ｙ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｌ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｐ ｅ ｅ ｒ ｓ ．
第十二章公路水泥混凝土路面设计方法
七 传力杆系的布置与荷载分配
在接缝端部的横断面上，布置一组传力杆，形成一个体系， 共同承担着由邻板传来的荷载。在车轮荷载作用下，体系内 各个传力杆承担的荷载是不同的，直接在车轮下的传力杆承 受的荷载最大，远离车轮的传力杆承受的荷载逐渐减少。弗 雷伯格根据威斯特卡德提出的理论分析，在角隅荷载作用下， 最大负弯矩发生在离开角隅1.8l处，因此，认为传力杆的受 力有效范围为1.8l。
定义：混凝土路面板接缝所具有的，将车轮荷载由接缝一侧 直接承受的板块向接缝另一侧非直接承受荷载的板块进行传 递的能力，称为接缝的传荷能力。表征传荷能力的指标是接 缝两侧所承受的荷载之比值，即：
= P2
P1
P1与P2之和为车轮施加于路面板接缝位置的外力总荷载P。 根据接缝传荷能力的不同，可分为三种情况。
板厚 (cm) 15 18 20 23
直径 （cm) 19 25 25 32
长度 （cm) 46 46 46 46
间距 （cm) 30 30 30 30
板厚 (cm) 25 28 31
直径 (cm) 32 32 32
长度 (cm) 46 46 46
间距 (cm) 30 30 30
八 水泥混凝土路面接缝的传荷能力
考虑到混凝土面板的疲劳断裂是水泥混凝土路面损坏的主要 模式，所以把疲劳开裂作为确定混凝土板厚时考虑的临界损 坏状态。在设计混凝土板时，以混凝土材料的弯拉强度作为 其设计技术指标。
在考虑可靠度因素因素影响情况下不超过混凝土的抗折强度， 如下式所示：
r pr tr fr
（3）对于连续交通量和大量货车交通的州级道路和其他多 车道路面，采用1.2。
3.基础强度特征
基础的强度特征以地基反力模量k表征。K值通过承载板试验 确定，它随材料的形状、承载板的直径和挠度（或压力）的 取值不同而异。由于k值的变动对混凝土板内应力值的影响 不大，在无试验条件时，可按路基土类别参考选用。
我国水泥混凝土路面设计方法
我国水泥混凝土路面设计方法水泥混凝土路面设计方法主要包括了水泥混凝土路面材料的选择、路面结构设计、施工工艺和质量控制等方面。
以下将详细介绍我国水泥混凝土路面设计的具体方法。
一、水泥混凝土路面材料的选择1.水泥：根据设计要求和实际使用条件，选择适宜的水泥品种。
目前常用的水泥品种包括普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和特种水泥等。
2.混凝土骨料：骨料应选择质量好、粒径分布合理、坚固耐久、无害物质含量较低的骨料。
常用的骨料有碎石、砂石等。
3.混凝土外加剂：外加剂有很多种类，可以改善混凝土的性能。
在设计过程中，选择合适的外加剂控制混凝土的物理性能和工程成本。
二、路面结构设计1.设计厚度：根据道路的等级、设计车速和交通量等因素，确定混凝土路面的设计厚度。
一般来说，高等级道路的设计厚度较大，轻型车道的设计厚度较小。
2.路面结构：混凝土路面可以是单层结构或多层结构。
单层结构适用于交通量较小的道路，而多层结构适用于交通量大、车辆荷载重的道路。
三、施工工艺1.基底处理：对基底进行平整、硬化处理，使其具有良好的承载能力和稳定性。
2.混凝土浇筑：将混凝土均匀倒入路面模板内，并采取适当的震动技术，使其达到密实度和平整度的要求。
3.混凝土养护：混凝土养护是保证混凝土路面质量的关键环节。
养护时间和方法根据气温、湿度等因素确定，通常需要进行湿养护。
四、质量控制1.施工质量检查：对水泥混凝土路面施工过程进行现场检查，确保施工符合设计要求和规范，并及时进行纠正。
2.质量检测：对混凝土的强度、平整度、厚度等进行质量检测，并进行合格评定。
3.质量管理：建立质量管理体系，从材料采购、施工过程控制到工程验收等环节，严格控制质量。
总结起来，我国水泥混凝土路面设计方法涵盖了材料选择、路面结构设计、施工工艺和质量控制等多个方面。
在实际工程中，应根据具体情况进行合理选择和组合，确保水泥混凝土路面的耐久性、承载能力和平整度，保证道路的安全与舒适。
室外停车场场地常用修建方法对比及其工艺简介
室外停车场场地常用修建方法对比及其工艺简介室外停车场场地修建方法对比第一节：停车场地面硬化分类及概述室外停车场地面硬化是指在原本的土地或石子路面上，进行一系列工艺加工，使其变成适合车辆行驶的硬化路面。
目前，常用的室外停车场地面硬化方法主要有沥青混凝土地面、水泥混凝土地面、预制砖铺砌地面和植草砖铺砌地面。
1.1沥青混凝土地面沥青混凝土地面是由沥青和矿料通过混合、加热、搅拌等工艺制成的路面。
其特点是施工简单、成本低、维护方便，适合中小型停车场使用。
但是，其耐久性和抗压能力相对较弱，易受到气候和化学物质的影响。
1.2水泥混凝土地面水泥混凝土地面是由水泥、砂、石子等材料混合而成的路面。
其特点是硬度高、耐久性强、抗压能力大，适合大型停车场使用。
但是，施工工艺相对较复杂，成本相对较高，维护难度也较大。
1.3预制砖铺砌地面预制砖铺砌地面是指在地面上铺设预制的混凝土砖，然后通过固定和填缝等工艺进行加固。
其特点是美观、施工简便、维护方便，适合小型停车场使用。
但是，其承重能力较弱，易受到车辆碾压的影响。
1.4植草砖铺砌地面植草砖铺砌地面是指在地面上铺设带有草坪的混凝土砖，然后通过固定和填缝等工艺进行加固。
其特点是美观、环保、透水性好，适合公园和景观停车场使用。
但是，其承重能力较弱，不适合大型停车场使用。
第二节：特点对比综合比较，不同的室外停车场地面硬化方法各有优缺点。
沥青混凝土地面适合中小型停车场使用，成本低、维护方便，但其耐久性和抗压能力较弱；水泥混凝土地面适合大型停车场使用，硬度高、耐久性强、抗压能力大，但施工工艺复杂、成本相对较高，维护难度也较大；预制砖铺砌地面适合小型停车场使用，美观、施工简便、维护方便，但承重能力较弱；植草砖铺砌地面适合公园和景观停车场使用，美观、环保、透水性好，但承重能力较弱，不适合大型停车场使用。
第二章工艺简介第一节：沥青混凝土地面施工工艺简介1.1地面结构组成及工艺流程沥青混凝土地面的基础层一般为石子层或碎石层，厚度一般为15-20cm。
我国水泥混凝土路面设计方法
我国水泥混凝土路面设计方法1. 前言大家好，今天咱们来聊聊水泥混凝土路面设计的方法。
听到这个，可能有朋友会说：“水泥混凝土路面？这不是工程师的活吗？”没错，但咱们可以简单聊聊，让大家对这个话题有个大概的了解。
毕竟，路是我们生活中不可或缺的一部分，路好，心情也跟着好嘛！2. 水泥混凝土路面的基本概念2.1 什么是水泥混凝土路面？首先，水泥混凝土路面其实就是用水泥、砂石和水混合而成的一种路面。
你可以把它想象成一种“超级混合物”，就像做蛋糕时把面粉、鸡蛋、牛奶搅拌在一起，然后烤出美味的蛋糕一样。
只不过，这个“蛋糕”是供汽车、摩托车行驶的。
而且，水泥路面耐磨、抗压，简直是“公路界的硬汉”！2.2 水泥混凝土路面的好处水泥混凝土路面有不少优点哦。
首先，它的寿命长，维护少，简直是省心的代表；其次，它的承载力强，能承受各种重型车辆的碾压；最后，水泥路面平整，行驶起来更舒适。
这就好比你开车上了“平坦大道”，一路顺风，不用担心颠簸，谁不喜欢呢？3. 水泥混凝土路面设计的方法3.1 设计前的准备工作那么，如何设计出一条好路呢？首先要做的就是“量体裁衣”，也就是根据不同的交通需求和环境条件来制定设计方案。
你想啊，如果一条路只给小轿车设计，结果却有大货车频繁出入，那可就麻烦了。
设计前，得先了解清楚交通流量、车辆类型等数据，这些就像买衣服时要先知道自己的尺码一样，得合身才能穿得舒服。
3.2 设计的具体步骤接下来，咱们来聊聊具体步骤。
设计水泥混凝土路面一般分为几个步骤：1. 交通流量分析：这就像做“调查研究”，看这条路的使用情况。
2. 土壤调查：土壤是路面的基础，土质好，路面才能稳固。
就好比建房子得先打好地基，否则“墙倒屋塌”那可就惨了。
3. 材料选择：选择合适的水泥、砂石等材料，确保它们的质量好。
记住，材料是路面的“血肉之躯”，必须要认真对待。
4. 厚度设计：根据交通流量和土壤情况来确定路面的厚度。
这就像做蛋糕时，面糊不能太薄，也不能太厚，要刚刚好，才能烤出美味。
水泥混凝土路面结构设计
弹性地基板体系理论简介
基（垫）层、路基可看成弹性地基，它对路面只有向上的竖向反力，且地基与板完全接触（不脱离），即挠度相同。
在研究竖向荷载作用下的小挠度板问题时，常采用下列三项基本假设：
02
σz,εz≈0,W为（x，y)的函数。
无横向剪应变，γxz=γyz=0。
混凝土板在自然条件下，存在沿板厚方向的温度梯度， 会产生翘曲现象，如收到约束，会在板内产生翘曲应力；
荷载重复作用，温度梯度反复作用，混凝土板出现疲劳 破坏。
水泥混凝土路面的力学特性
9.2 弹性地基板的应力分析
弹性地基上的小挠度薄板模型
• 弹性地基： 因为混凝土板下的基层与土基的应力应变很小，不超过材料的弹性区域;
基本概念： 在弹性力学里，两个平行面和垂直于这两个平行面所围成的柱面或棱柱面简称板；两个板面之间的距离h称厚度；平分厚度h的平面称为板的中面。如果板的厚度h远小于中面的最小边尺寸b（如b/8～b/5），这种板称薄板。在薄板弯曲时，中面所形成的称为薄板弹性曲面，而中面内各点在垂直方向的位移称为挠度。
挠曲面微分方程推导：
一、文克勒地基
假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比 以反应模量K表征的地基
2.Winkler地基解析解：
1）板中受荷时：
当δ<0.5h时，偏差较大，用
代替δ。
2）板边部中受荷时：
当δ<0.5h时，偏差较大，用b代替δ。
3）板角受荷时：
当板角脱开时：
δ下降。
在以上诸式中，l为板的相对刚度
普通混凝土路面： 是指除接缝区和局部范围（边缘和角隅）外不配置钢筋的混凝土路面。
基本概念
钢筋混凝土路面简介 适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不 均匀沉降或板下埋有地下设施时。 特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝 隙的张开量； 配筋计算，每延米的配筋量 ：
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国内外水泥混凝土路面设计方法比较学院：材料科学与工程学院专业：材料工程*****学号：**********指导教师：***国内外水泥混凝土路面设计方法比较摘要：世界各国对水泥混凝土路面的设计有着不同的标准与方法，设计过程大都考虑交通荷载、材料特性以及环境条件等因素的影响，而中国由于混凝土路面设计起步较晚，设计方法主要依赖于理论计算，未能充分考虑路面实际使用情况，并且一些水泥混凝土路面确实已经出现不同程度的结构性破坏和功能性缺陷。
该文拟对中国以各方面的设计过程为基础和各国的设计经验为依据的水泥混凝土路面设计方法进行对比，为中国水泥混凝土路面设计方法的完善提供一些可供借鉴的经验。
关键词：混凝土路面；设计方法；设计标准Compared with the design method of cement concretepavement at home and abroadAbstract: the design of cement concrete pavement of the countries in the world have different standards and methods, the design process to consider most of the traffic load, material properties and environmental conditions and other factors, and China due to concrete pavement design started late, the design method mainly depends on the theoretical calculation, failed to give full consideration to the actual use of cement concrete pavement, and some the road has indeed seen structural damage and functional defects in different degrees. This paper intends to China in all aspects of the design process for the design experience and national comparison for cement concrete pavement design method based on the design method of cement concrete pavement China. To provide some experience for reference to perfect.Keywords: concrete pavement; design method; design standard0 前言水泥混凝土路面作为一种高级路面结构形式，具有刚度大、承载能力强、耐久性好、稳定性好以及日常维护费用低等优点而得到了广泛的应用。
在公路建设中，由于资源限制，中国沥青的产量和质量，均难以满足修筑高等级路面的需要，因此目前用于公路建设的石油沥青还大量依靠进口；另一方面，中国已经连续20多年位居世界水泥产量的第一位，水泥产能大，分布广，各地均可就近供应的优势更为显著。
在20世纪90年代，根据中国的资源条件现状和公路事业发展的需要，交通部提出“黑色”“白色”并进的路面发展战略，对水泥混凝土路面的发展实施“因地制宜，积极稳定，保证质量，加快发展”方针，迎来了水泥混凝土路面的高速发展。
据交通部统计，截至到2015年底，中国铺装路面总里程已达448.69万km，其中水泥混凝土路面所占比例超过了70%。
可以预见未来随着中国推进农村道路建设，水泥混凝土路面比重还将逐年上升。
然而随着中国经济的发展，道路交通量和车辆轴载的迅速增长，大多数的水泥混凝土路面均出现了不同程度的损坏，这和中国水泥混凝土路面设计理论和方法的不完善有很大关系[1]。
该文通过中国现行水泥混凝土设计方法与国外的设计方法进行对比分析，在今后路面结构设计方法中有所改进，不断提高中国水泥混凝土路面的使用寿命和使用性能。
1 中国水泥混凝土路面设计方法存在的问题近年来，随着中国道路交通流量的迅猛增长和轴载的明显增大，很多水泥混凝土路面在远未达到设计使用寿命时便出现了大量的破损现象，严重影响到路面的功能性与耐久性，并引起了重大的交通事故，带来了很大的经济损失。
究其原因，主要是中国的设计方法和设计理论还不够完善。
目前中国水泥混凝土路面设计中下述问题尚存争议：（1）设计交通荷载与实际情况有较大差距。
实际使用过程中，中国水泥路面往往未达到设计使用寿命便发生大面积损害，甚至存在大量“早期破坏”现象。
而设计中所使用的计算模型与实际使用过程中复杂的荷载状况有较大差异。
（2）设计指标体系尚不完善。
例如，温度、湿度等环境因素对水泥混凝土路面的影响未能全面考虑；临界荷位的选择也相对单一，仅考虑纵向边缘板中加载的情况；同时，缺少相应的控制指标和病害预测模型。
（3）路面材料设计参数与实际使用性能“相容性”较差，路面材料参数的设定是中国路面设计中的一个薄弱环节，与实际路用性能缺乏相关性；材料的设计参数不能反映结构实际的工作状态，试验室静态测试得到的参数与道路材料在受动车荷载作用下的力学响应有较大出入；很多材料参数控制指标与路用性能没有明确对应关系[2]。
2 国内外土基回弹模量设计方法比较路路基回弹模量是公路路基路面设计的主要参数之一,因其受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素影响,使其数值的确定比较困难,尽管多年来不少研究者致力于此方面的研究,但目前仍存在不少问题。
如何评价与测定路基的抗变性能力是路面设计方法中一个必不可少的组成部分,纵观国内外路面设计方法,表征路基抗变形能力的方法主要有两种,即建立在温克勒地基模型上的地基反应模量与基于弹性半空间地基的路基回弹模量。
国外刚性路面设计方法中广泛采用地基反应模量,而在柔性路面设计方法中则普遍采用路基回弹模量（动态回弹模量）,并引入相应的季节影响因素。
美国AASHTO 设计规范中根据一年或某几个月内路基回弹模量及其相对损失,计算平均的路基有效回弹模量对于碎砾石材料,采用基于室内三轴试验获得的非线性模型和随季节的相对损失计算其有效回弹模量,并引入排水系数修正层位系数。
在AI法中根据土基材料填筑的路基进行回弹模量试验,获得至少6—8个试验值,取小于所有试验值60%、75%或87.5%的模量值作为土基的设计回弹模量对于粒状材料与AASHTO法类似[3]。
FWD作为一种动态检测设备,同路面实际的工作状态和材料的性质是相符的,这对于研究路面的动态特性是有潜力的。
路面在动力荷载和静力荷载作用下的反应是不同的,国外不少设计方法已采用动态设计参数。
在70年代和80车代,丹麦和瑞典首先开始制造并应用FWD,随后美国、英国、日本等先后引进并仿制了这种弯沉仪,同时,关于FWD应用研究工作大量展开,推动了FWD的广泛应用。
目前己有多个国家和地区先后应用FWD,除FWD的制造国外,还有希腊、芬兰、冰岛、葡萄牙、西班牙、土耳其、澳大利亚、荷兰、娜威等国家。
美国联邦公路局经过分析对比,确认FWD是较好的路面承载能力评定设备,并选定FWD作为实施SHRP计划时路面强度评定的重要设备。
目前FWD弯沉仪的应用已步入了规范化、标准化的阶段,己成为当今国际上普遍应用的路面结构强度无破损检测仪器[4]。
在国内,由于高等级公路的不断增多,对于路基的承载力要求也越来越高,不少机构和学者也对土基回弹模量进行了大量研究。
目前国内的路面设计方法采用的是静态设计理论,国外不少设计方法则已采用动态设计参数。
为了使我国沥青路面的设计参数更能反映路面结构的实际工作状况,与国际接轨,有必要系统地进行材料动态性能的研究和动态参数试验。
我国从八十年代中后期开始引进FWD,并进行应用研究。
在十年多的时间内,我国自行研制开发了自己的FWD,在此期间围绕FWD的开发和应用,在大量的理论和试验研究工作中取得了一些成果。
我国的《公路路基路面现场测试规程》中已将列为弯沉检测设备。
进入90年代以来土基回弹模量方面的问题日益突出,不少学者先后进行此方面的研究湖南大学赵明华等结合河南信阳地区进行了土基回弹模量值和野外关系的研究,刘麟德对成都—双流机场路土基回弹模量及弯沉进行了测试,梁锡三等对路基弯沉检验标准进行了研究,侯定一进行了野外路基回弹模量测定仪研究,陈晓光等研究了新疆高等级公路半刚性基层土基强度等级划分,叶燕呼进行了广东省公路路基强度及土基分级研究,唐伯明等进行了FWD与贝克曼弯沉梁对比实验研究,蔡良才等进行了机场刚性道面下土基回弹模量取值方法研究。
石油公司、英国、美国沥青协会、日本道路公团等国外研究机构先后对土基回弹模量与的关系、土基动弹模进行了研究[5]。
3 可靠性设计比较可靠度理论应用于路面的研究较晚,1966年美国加州公路局和地沥青学会在制订路面设计程序时考虑了材料的变异性,引入可靠度概念。
1970年美国联邦公路局和公路研究委员会(FH认叭一HRB)召开的沥青混凝土路面结构设计研究会,将路面结构可靠性问题列为当前路面工程师面临的十大紧迫问题之一,并提出在实际工程中应充分考虑材料和交通荷载的不确定性。
1971年,莱姆(A.C.Lemer)和莫文查德(F.Moavenzadeh)提出了路面可靠性的概念,并提出在路面整个使用期内,应考虑预测路面的可靠性;此外,还介绍了蒙特卡罗法和马尔柯夫模型在路面可靠性中的某些应用。
1972年米歇尔(Mihcael)、达特(I.Daretr)等将可靠性理论引入德克萨斯州沥青路面设计方法中。
1973年,科赫(.RK.Kher)在其博士论文中,建立了一个刚性路面设计系统,将可靠度概念引入AAsHo刚性路面设计暂行指南,他所采用的方法和假设与Darter在柔性路面中情况大致相同。
1979年R.Koibsch等人分析了结构厚度和强度变异性对无机结合料结构层的力学行为的影响,结构厚度和强度均采用正态分布假设[6]。
1983年M.WitZack等人提出刚性机场道面的可靠性设计方法。
1986年美国AASHTO《路面设计指南》对柔性路面和刚性路面都采用可靠度设计。
1986年和1987年,维扎克(M.iWtzack)和周虞堂(uY..TChou)等人分别把可靠度理论引入美国空军机场道路设计法和柔性机场路面CBR法中,建立了基于可靠度的概率设计法,把以前方法中的设计系数DF视为正态分布的随机变量,通过回归分析将wesetrguadr的应力解显式化,采用aTylor级数展开式取线性项近似的方法计算DF 的方差,并将可靠度计算结果绘制成“厚度一ESAL次数一可靠度”的曲线诺漠图,使得设计查用非常简便。