柔性路面补强设计：道路工程提升效果

我们这里所说的改建路面设计，即柔性路面的补强设计。路面在使用过程中，由于行车和自然因素的反复作用，会产生车辙、沉陷、开裂等破坏形式，从而使路面的整体强度降低，使用性能逐渐下降，路面结构产生破坏，最终导致路面难以使用。此时，就需要对旧路面采取及时养护、加厚或改建措施。使路面的使用性能和结构强度得到部分恢复，甚至提高。在不同的养护改建方案中，要根据原有路面的使用性能评定来决策采用的具体措施。

（一）旧路面使用性能的评定

路面的功能是为车辆行驶服务。路面的使用性能是指它为行车服务的能力，主要包括行驶的质量和安全两个方面。行车安全性与路面的抗滑性能有关，可以利用各种方法测定轮胎与路表间的摩阻系数，以此评定路面在安全方面的使用性能。对于路面的行驶质量，一般包括路面损坏状况、平整度等，可以通过使用者对路面的主观判断和相应指标测定结果，建立起主观评价与客观指标量值之间的相关关系，从而可方便和较准确地判断路面的行驶质量。

（二）旧路面结构状况的评定

（1）交通量和轴载调查。对于旧路面应实地考察、收集使用年限内各年平均日交通量、交通组成以及交通量增长率。

（2）路基和水文状况调查。对旧路面应沿线考察路基土质、填挖高度、地面排水情况、地下水位和潮湿类型。

（3）路面结构和外观调查。对旧路面的层次、厚度、宽度的变化进行实地调查，同时还应记录路面的各种病害。

（4）路面结构状况评定。对旧路面结构状况的评定是为了确定路面结构的强度水平，通常采用测量路表回弹弯沉值的方法，由于弯沉值大小与路面实际厚度和刚度，路基土类型和状态等因素有关，因此实测某条路各点处弯沉值之间存在着差异，为此可将旧路面分段，在每一段上路基的干湿类型与土质基本相同，且各测点的弯沉值比较接近。对旧路面进行弯沉值检测时，每一车道，每路段的测点数不少于20点，且应采用标准轴载汽车测定。如采用非标准轴载的汽车测定时，要按式（8-32）进行换算：

式中　P100、l100——100kN标准轴载及相应的弯沉值；

　　　Pi、li——非标准轴载及相应的弯沉值。

为了利用测得的众多弯沉值评定一段路的路面强度，可以用（8-33）式来计算整个路段的弯沉值：

式中　l0——路段的计算弯沉值，0.01mm；

　　　li——路段内旧路面上实测弯沉的平均值，0.01mm；

　　　S——路段内旧路面上实测弯沉的标准差，0.01mm；

　　　Za——保证率系数，补强二级及二级以上的公路路面时，Za取1.5，补强三、四级公路时取1.3；

　　　K1、K2——季节影响系数和湿度影响系数；

　　　K3——温度修正系数。

当弯沉在非不利季节测定时，应根据当地经验考虑季节影响系数的修正。对冰冻地区的潮湿或过湿的路基，宜考虑路面强度逐渐衰减的影响，乘以湿度影响系数。路面弯沉值是以20℃为测定沥青路面弯沉值的标准状态，当沥青面层厚度小于或等于5cm时，不需要温度修正；当路面温度在20＋2℃时，也不进行温度修正，其他情况下测定弯沉值均应进行温度修正。

（三）旧路面当量回弹模量的计算

（1）计算旧路面的回弹模量也应将旧路面分段，分别计算各段的当量回弹模量。

（2）各路段的当量回弹模量应根据各路段的计算弯沉值，按式（8-34）计算：

式中　Et——旧路面的当量回弹模量，MPa；

　　　δ——标准轴载单轮传压当量圆半径，cm；

　　　l0——旧路面的计算弯沉，0.01mm；(www.xing528.com)

　　　p——标准轴载车型轮胎接地压强，MPa；

　　　m1——用标准轴载的汽车在旧路面上测得的弯沉值与用承载板在相同压强条件下所测得的回弹变形值之比，即轮板对比值；

　　　m2——旧路面当量回弹模量扩大系数。

（3）比值m1应根据各地的对比试验结果论证地确定，在没有对比试验资料的情况下，可取m1＝1.1进行计算。

（4）计算与旧路面接触的补强层层底拉应力时，m2按式（8-35）计算。计算其他补强层层底拉应力及弯沉值时，m2＝1.0。

式中　En－1——与旧路面接触层材料的抗压模量（MPa）；

　　　h——各补强层等效为与旧路面接触层En－1相当的等效总厚度，cm。

（5）等效总厚度h按式（8-36）计算；

式中　Ei——第i层补强层材料的抗压回弹模量，MPa；

　　　hi——第i层补强的厚度，cm；

　　　n－1——补强层层数。

（四）补强厚度的计算

（1）补强设计时，首先计算旧路面的当量回弹模量，若补强单层时，以双层弹性体系为设计计算的力学模型，补强n－1层时以n层弹性体系为力学模型计算。

（2）补强设计时，仍以设计弯沉值作为路面整体刚度的控制指标，对于二级和二级以上的公路，还应验算补强层层底拉应力。设计弯沉值、各补强层层底拉应力和容许拉应力的计算方法，弯沉综合修正系数及补强层材料参数的确定与新建路面设计时的各项规定相同。

（3）设计层的厚度采用弹性层状体系理论编制的专用设计程序进行计算。

（五）路面补强设计步骤

（1）对原有公路进行技术调查，掌握设计资料。

（2）按设计任务书的要求或调查交通量的有关资料，确定公路等级、面层与基层类型，计算设计弯沉值与各补强层的容许拉应力。

（3）确定路面的当量回弹模量。

（4）拟订几种可能的结构组合与设计层，并确定各补强层的材料参数。

（5）根据补强的设计方法计算设计层厚度。对季节性冰冻地区的潮湿、过湿路段还应验算防冻厚度。

根据各方案的计算结果，进行技术经济比较，确定采用的补强方案。