花可可，魏朝富，邵景安，張平倉，丁文峰

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715；2.重慶師范大學(xué)三峽庫區(qū)山地生態(tài)與區(qū)域發(fā)展研究所，重慶 400047；3.長(zhǎng)江科學(xué)院水土保持研究所，武漢 430010）

重慶丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)及機(jī)耕道路面研究

花可可1，魏朝富1，邵景安2，張平倉3，丁文峰3

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715；2.重慶師范大學(xué)三峽庫區(qū)山地生態(tài)與區(qū)域發(fā)展研究所，重慶 400047；3.長(zhǎng)江科學(xué)院水土保持研究所，武漢 430010）

針對(duì)重慶丘陵山區(qū)農(nóng)村機(jī)耕道（田間道）不適應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展需要的問題，以重慶市合川區(qū)大石鎮(zhèn)作為研究對(duì)象，運(yùn)用荷載和溫度疲勞理論對(duì)農(nóng)村機(jī)耕道路路面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)軸載為145次／d，標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)為112.82萬次；當(dāng)農(nóng)村機(jī)耕道路水泥混凝土路面厚度為0.18 m時(shí)，荷載疲勞應(yīng)力（σpr）和溫度疲勞應(yīng)力（σtr）值分別為3.75，0.32 MPa，rr（σpr＋σtr）值為4.36 MPa，小于普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr（4.5 MPa）。當(dāng)厚度為0.16 m時(shí)，rr（σpr＋σtr）值為4.86 MPa，大于普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr。因此，農(nóng)村機(jī)耕道路水泥混凝土路面面層最小設(shè)計(jì)厚度為0.18 m，最大厚度為0.22 m，基層采用0.18 m水泥穩(wěn)定粒料、0.20 m塊石墊層，該路面結(jié)構(gòu)可以有效承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械荷載和溫度疲勞應(yīng)力的綜合作用。

農(nóng)業(yè)機(jī)械化；路面；荷載疲勞應(yīng)力；溫度疲勞應(yīng)力；重慶丘陵山區(qū)

1 概 述

農(nóng)業(yè)機(jī)械化作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)工作中居于非常重要的地位。農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展水平直接影響到農(nóng)業(yè)的物質(zhì)裝備水平，影響農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變［1］。2005年底，全國糧食作物耕、種、收機(jī)械化水平分別為35.9%，而重慶市的機(jī)耕率僅為17.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國發(fā)展的平均水平［2］。重慶丘陵山區(qū)道路設(shè)施與農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展水平矛盾十分突出，農(nóng)業(yè)機(jī)械的效率和優(yōu)勢(shì)不能充分發(fā)揮。農(nóng)村機(jī)耕道路遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)農(nóng)機(jī)化發(fā)展的需要，農(nóng)村機(jī)耕道路建設(shè)滯后，路面狀況日益惡化，路面鋪裝材料低級(jí)等一系列問題造成原有的路面設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)機(jī)機(jī)械荷載行駛的要求，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)械（具）在轉(zhuǎn)移行走中掉溝、翻車等現(xiàn)象常有發(fā)生［1］。

道路工程研究集中在高等級(jí)公路路面材料特性和不同地質(zhì)區(qū)路基設(shè)計(jì)方面。路面研究多集中在不同材料對(duì)路面性質(zhì)的影響。眾多學(xué)者關(guān)注路面新型材料的發(fā)展態(tài)勢(shì)，著重對(duì)復(fù)合式路面以及SBS改性瀝青路面進(jìn)行研究［3］。此外，特定路面材料的破壞機(jī)理及模型分析也是路面研究的另外一個(gè)重要的方面。陳向上等［4］提出瀝青路面冷再生基層材料與級(jí)配、齡期、不同添加劑等因素密切相關(guān)。在低應(yīng)變條件下，瀝青混合料疲勞極限和應(yīng)變水平符合冪函數(shù)疲勞方程［5］。填縫材料耐久性差是造成水泥混凝土材料接縫破壞及其他病害的主要原因［6］。水泥混凝土的原材料、路面結(jié)構(gòu)及施工工藝等非荷載因素是混凝土路面早期破壞的主要原因［7］。在路基研究方面，章金釗，霍明等以東北島狀多年凍土為研究對(duì)象，提出了凍土厚度＜2m和＞2m路基的不同設(shè)計(jì)［8］。一些學(xué)者還針對(duì)生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，從生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，對(duì)高原草原、濕地保護(hù)區(qū)域，季節(jié)性凍土路基處理進(jìn)行研究，并總結(jié)出適合高原草原、濕地地區(qū)的公路設(shè)計(jì)形式［9］。

基于此，已有大量的學(xué)者對(duì)山區(qū)、高原等特殊的地貌類型下高等級(jí)公路路面材料及路基工程的設(shè)計(jì)開展了研究，而很少有人關(guān)注農(nóng)村機(jī)耕道路等低等級(jí)道路路面設(shè)計(jì)研究。面對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，選擇適宜的路面結(jié)構(gòu)滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展顯得十分重要。究竟影響農(nóng)村機(jī)耕道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素及作用機(jī)理是什么，采取何種路面設(shè)計(jì)形式才能較好地滿足今后農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的需要，是值得深思的問題。因此，本文以重慶丘陵山區(qū)為研究背景，以重慶市合川區(qū)大石鎮(zhèn)為例，在分析農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用荷載和溫度疲勞理論對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)村機(jī)耕道路進(jìn)行研究，從而為重慶丘陵山區(qū)農(nóng)村機(jī)耕道路建設(shè)提供理論依據(jù)。

2 研究區(qū)概況與研究方法

重慶市合川區(qū)大石鎮(zhèn)位于重慶市合川區(qū)西南部，介于東經(jīng)106°10＇24″～106°12′45″，北緯30°04′06″～30°06′35″之間。屬亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，年平均氣溫18.10℃，年平均降雨量為1 124.0 mm。地貌類型為丘陵，海拔高度為220.9～337.8 m；大地構(gòu)造區(qū)域?qū)偎拇ㄖ信_(tái)坳，次級(jí)構(gòu)造單元為大石背斜。巖石由侏羅系沙溪廟組泥巖、砂巖組成，為河流相碎屑巖系。土壤主要為紫色土和紫色水稻土。距合川主城區(qū)約10km，處于城市與鄉(xiāng)村的結(jié)合部。境內(nèi)縣、鄉(xiāng)、村級(jí)公路縱橫交錯(cuò)，水陸交通十分方便。2008年區(qū)內(nèi)人口8 108人，人均年收入4 161元，人均耕地0.076 hm2，是重慶市基本農(nóng)田保護(hù)示范區(qū)和西部生態(tài)建設(shè)農(nóng)田整治工程建設(shè)區(qū)，也是合川區(qū)主要的糧經(jīng)產(chǎn)區(qū)。

圖1 研究區(qū)區(qū)位圖Fig.1 Location of the study area

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)的確定

農(nóng)村機(jī)耕道路同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程直接相聯(lián)系，具有貨運(yùn)量大、運(yùn)輸距離短、季節(jié)性強(qiáng)等特點(diǎn)，農(nóng)村機(jī)耕道路設(shè)計(jì)與農(nóng)業(yè)機(jī)械類型密切相關(guān)［10］。2008年9月份對(duì)重慶市合川區(qū)大石鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)機(jī)械組成狀況進(jìn)行了分析，方法采用OD調(diào)查法［11］；農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)選標(biāo)準(zhǔn)軸載、累計(jì)當(dāng)量軸次和農(nóng)業(yè)機(jī)械增長(zhǎng)率作為路面設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)［12－15］。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以100 kN的單軸雙輪組荷載為標(biāo)準(zhǔn)荷載，以BZZ－100表示［16］。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)路面層承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，計(jì)算公式為

式中：Ne為標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；N1為設(shè)計(jì)初始平均日通行量；t為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期；γ為農(nóng)業(yè)機(jī)械年平均增長(zhǎng)率（%）。

2.2 路面設(shè)計(jì)

農(nóng)村機(jī)耕道路普遍存在路面鋪裝質(zhì)量差，基本以為鋪裝的土質(zhì)路面為主再加之道路的后期養(yǎng)護(hù)條件不足。而水泥混凝土路面具有承載力大、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、壽命長(zhǎng)、行車節(jié)油等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國農(nóng)村道路修建的主要路面類型。水泥混凝土路面在農(nóng)村機(jī)耕道路的建設(shè)中，將起到不可替代的作用，在村中路和低等級(jí)道路的規(guī)劃建設(shè)中水泥混凝土路面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)考慮首選［17］。依據(jù)路面結(jié)構(gòu)層次理論對(duì)農(nóng)村機(jī)耕道路路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)［16］。首先根據(jù)路面材料確定相應(yīng)參數(shù)。計(jì)算出相應(yīng)殘料參數(shù)下荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力。再依據(jù)荷載疲勞應(yīng)力（σpr）和溫度疲勞應(yīng)力（σtr）之和與路面可靠度系數(shù)（rr）乘積與水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fr）的關(guān)系綜合判定路面層的厚度。

2.2.1 路面材料參數(shù)確定

路面材料參數(shù)主要包括基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量、基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度，路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量（Ex）、當(dāng)量彎曲剛度（Dx）、當(dāng)量厚度（hx）和基層頂面當(dāng)量回彈模量（Et）等［16］。計(jì)算公式為

式中：Et為基層頂面當(dāng)量回彈模量（MPa）；E0為路床頂面當(dāng)量回彈模量（MPa）；Ex為基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量（MPa）；E1，E2為基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量（MPa）；hx為基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度（cm）；Dx為基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度（MN·m）；h1，h2為基層和底基層或墊層的厚度（cm）；a，b為與Ex／E0有關(guān)的回歸系數(shù)。普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑為

式中：h為水泥混凝土板的厚度（m）；Ec為水泥混凝土的彎拉彈性模量（MPa）；Et為基層頂面當(dāng)量回彈模量（MPa）。

2.2.2 荷載疲勞和溫度應(yīng)力計(jì)算

荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算公式為

式中：σps為標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力；r為水泥混凝土路面板的相對(duì)剛度半徑（m），r＝0.537h（Ec／Et）1／3；h為水泥混凝土板的厚度（m）；Ec為水泥混凝土的彎拉彈性模量（MPa）；Et為基層頂面當(dāng)量回彈模量（MPa）。

式中：kf為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)；Ne為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；υ為與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土取υ＝0.057。

考慮到偏載荷動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞的綜合系數(shù)kc＝1.1，

式中：σpr為標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力；σps為標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力；kr為考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)。當(dāng)縱縫為不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時(shí)，kr＝1.0；kf為考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)（計(jì)算公式如前）；kc為考慮超載、偏載、動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞的綜合系數(shù)，普通混凝土路面kc取值為1.1。

重慶丘陵山區(qū)公路自然區(qū)屬Ⅴ區(qū)。最大溫度梯度取88（℃／m）由溫度應(yīng)力系數(shù)圖［16］可查普通混凝土板厚h時(shí)，相應(yīng)的Bx值，由下式可計(jì)算最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力：

式中：σtm為最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力（MPa）；kt為考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)；ac為混凝土線性膨脹系數(shù)，通常取1× 105／℃；Tg為水泥混凝土面層最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值，通常取1×105／℃；Bx為綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)，由混凝土板長(zhǎng)l與相對(duì)半徑r的比值及混凝土板厚h查溫度應(yīng)力系數(shù)確定；fr為水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa），不同的交通等級(jí)有不同的標(biāo)準(zhǔn)，由水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定；a1，b1，c1為回歸系數(shù)，根據(jù)所在地區(qū)確定。

2.2.3 路面厚度綜合判定

農(nóng)村機(jī)耕道路為四級(jí)安全等級(jí)，其變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為80%［15］。從而確定可靠度系數(shù)rr，計(jì)算出rr（σpr＋σtr）與fr值之間的關(guān)系，若rr（σpr＋σtr）≤fr，則路面設(shè)計(jì)厚度滿足要求，否則不滿足要求，重新確定。

3 結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)

通過OD調(diào)查分析，重慶丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械類型主要以中小型農(nóng)業(yè)機(jī)械為主，類型多樣。其中以摩托車所占道路寬度最小為0.7 m，四輪自卸農(nóng)用車寬度最大，其值為1.9 m，總體寬為0.7～1.9 m。日最大通行量為53次／d（豪爵摩托車125K－2），最小通行量為45次／d（長(zhǎng)安星光4500 SC6443C3 N1K），均小于60次／d（表1）；農(nóng)業(yè)機(jī)械平均日綜合通行量為145次／d，換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)為93.48次／d，設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)為112.82萬次（表2），說明研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械具有綜合日通行量較少，軸載輕。主要由農(nóng)村機(jī)耕道路本身的特點(diǎn)決定，它的主要功能是為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程密切相關(guān)。

表1 重慶丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械類型Table 1 The types of farm machinery in hilly region in Chongqing City

表2 農(nóng)業(yè)機(jī)械荷載Table 2 The load of farm machinery

3.2 路面計(jì)算

依據(jù)路面結(jié)構(gòu)層次理論對(duì)水泥混凝土路面板厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果如表3。路面可靠度系數(shù)（rr）值為1.07。初擬普通混凝土面層厚度0.18 m，基層選用水泥用量為5%的水泥穩(wěn)定粒料，厚度為0.18 m。墊層采用厚度為0.20 m厚塊石。路面平面尺寸為寬3.5 m，長(zhǎng)5.0 m。縱縫采用不設(shè)拉桿的平縫。載疲勞應(yīng)力（σpr）和溫度疲勞應(yīng)力（σtr）值分別為3.75，1.1 MPa，rr（σpr＋σtr）的值為4.36 MPa，＜4.5 MPa。可判定當(dāng)路面采用0.18 m混凝土，基層為0.18 m水泥穩(wěn)定粒料、墊層為0.20 m塊石時(shí)，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。同理可驗(yàn)證，當(dāng)混凝土路面厚度為0.16 m時(shí)，載疲勞應(yīng)力（σpr）和溫度疲勞應(yīng)力（σtr）值分別為4.42，0.12 MPa，rr（σpr＋σtr）的值為4.86 MPa，＞4.5 MPa，因此當(dāng)路面厚度為0.16 m時(shí)，則不能滿足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力的綜合作用?？删C合判定農(nóng)村機(jī)耕道路水泥混凝土路面厚度最小值為0.18 m。根據(jù)《水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，四級(jí)安全等級(jí)的道路面層厚度最大值為0.22 mm［18］，綜合說明，農(nóng)村機(jī)耕道路面層厚度0.18 m≤h≤0.22 m，基層厚度為0.18 m水泥穩(wěn)定碎石層，墊層厚度為0.20 m塊石層，這種結(jié)構(gòu)可以較好地滿足設(shè)計(jì)期內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械的荷載要求（圖2、表4）。

表3 荷載疲勞應(yīng)力及溫度疲勞應(yīng)力等物理力學(xué)參數(shù)Table 3 The physical parameters of pavement load and temperature fatigue stresses

圖2 農(nóng)村機(jī)耕道路面設(shè)計(jì)示意Fig.2 The schematic diagram of agricultural mechanization road pavement design

表4 農(nóng)村機(jī)耕道路面結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 4 The structures and material parameters of field road surface

4 結(jié) 語

農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)是影響農(nóng)村機(jī)耕道路路面設(shè)計(jì)的主要因素，農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)的差異會(huì)對(duì)路面面層的計(jì)算結(jié)果有直接的影響。文靜［19］通過對(duì)四川地區(qū)農(nóng)村道路的農(nóng)機(jī)機(jī)械參數(shù)進(jìn)行分析，并依據(jù)結(jié)果得出該區(qū)內(nèi)水泥混凝土路面的最小厚度為0.15 m。韋奔［20］提出唐山市農(nóng)村道路水泥混凝土路面的最小厚度為0.16 m。而本研究結(jié)果水泥混凝土面層最小的設(shè)計(jì)厚度為0.18 m，與前人的研究結(jié)果相比，路面面層設(shè)計(jì)最小值偏高。主要是由于研究區(qū)處于城市與鄉(xiāng)村的結(jié)合部，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展水平較快且類型多樣，綜合荷載作用較大。農(nóng)業(yè)機(jī)械類型不僅含有常規(guī)小型的耕作機(jī)械，還包括LJ2010PD型自卸四輪農(nóng)用運(yùn)輸車和長(zhǎng)安星光4500 SC6443C3 N1K等以運(yùn)輸為主要功能的中型機(jī)械，從而對(duì)路面產(chǎn)生較大的荷載疲勞應(yīng)力，進(jìn)而對(duì)路面設(shè)計(jì)的最小厚度產(chǎn)生直接影響。此外，由于重慶地區(qū)空氣潮濕，雨水多，其路基透水性較差，地表水和地下水對(duì)水泥混凝土材料沖刷浸泡的影響較為強(qiáng)烈，其溫度疲勞應(yīng)力較大，對(duì)路面厚度也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

農(nóng)業(yè)機(jī)械類型及增長(zhǎng)率與經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。農(nóng)業(yè)機(jī)械類型和增長(zhǎng)率的差別會(huì)對(duì)農(nóng)村機(jī)耕道路路面設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接影響。而重慶丘陵山區(qū)地貌類型復(fù)雜，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異較大，今后應(yīng)加強(qiáng)不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械化參數(shù)和農(nóng)村機(jī)耕道路路面設(shè)計(jì)模式研究，進(jìn)而完善重慶丘陵山區(qū)農(nóng)村機(jī)耕道路路面設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，本文僅從道路設(shè)計(jì)的一個(gè)方面展開對(duì)重慶丘陵山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械道路設(shè)計(jì)的探討，因此今后還應(yīng)加強(qiáng)其道路橫斷面及路基設(shè)計(jì)的探討，從而為重慶丘陵山區(qū)農(nóng)村機(jī)耕道路建設(shè)體系提供參考。

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（編輯：劉運(yùn)飛）

Parameters of Agricutural M achinery and Rural Field Road Design in Hilly Region in Chongqing

HUA Ke-ke1，WEIChao-fu1，SHAO Jing-an2，ZHANG Ping-cang3，DINGWen-feng3
（1.Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region（Ministry of Education），College of Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715，China；2.Institute of Hilly area Ecology and Regional Development in Three-Gorges Reservoir region，Chongqing Normal University，Chongqing 400047，China；3.Soil and Water Conservation Institute of Yangtze Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

The rural field road in Chongqing hilly region could notadapt to the developmentof agricuturalmechanization.Taking Dashi Town in Hechuan County as the research object，in this paper the pavement load fatigue stress

and temperature fatigue stress theories were applied to optimize the pavement design of rural field road.The research result showed that the standard axle load of agriculturemachine was 145 times per day and the cumulative action number of the standard axle load was 1 128 200.When the concrete pavement thickness of the rural field road is0.18 m，the research for the pavement showed that the load fatigue stress（σpr）and the temperature fatigue stress（σtr）are 3.75，0.32，respectively，the numerical value rr（σpr＋σtr）is4.36，which is less than the flexural tensile strength.When the concrete thickness is0.16 m，the load fatigue stress（σpr）and the temperature fatigue stress（σtr）are 4.42，0.12，respectively，and rr（σpr＋σtr）is 4.86，which is beyond the flexural tensile strength.Consequently，it is concluded that the least thickness of cement concrete is0.18 m，and themaximum is 0.22 m.At the same time，cement stabilized aggregateswith size of 0.18m are used as the basematerial of road and rubbleswith size of 0.20 m are used as the cushion material.So the road structure could preferably bear the comprehensive action from the load and temperature fatigue stress.

hilly region in Chongqing City；agriculturalmechanization；pavement；load fatigue stress；temperature fatigue stress

U416

A

1001－5485（2010）11－0044－05

2010-09-10

國家科技支撐計(jì)劃課題（2008BAD98B02）；教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（210181）

花可可（1983-），男，安徽鳳臺(tái)人，碩士，主要從事土壤工程與技術(shù)研究，（電話）18780206656（電子信箱）huakeke1220＠126.com。

魏朝富（1962-），男，四川樂山人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事土壤物理學(xué)、土地利用與生態(tài)過程方面研究，（電話）023-68251249（電子信箱）weicf＠swu.edu.cn。