黎銳崢 王慧
摘 要:法國是在路面結構設計中采用典型結構法最有代表性的國家之一,按路面典型結構手冊圖卡選取路面結構時,容易造成較大誤差,文章通過對路面典型結構的計算過程進行分析,對其在應用中的主要問題進行闡述,以供我國路面設計使用者參考。
關鍵詞:法國;路面典型結構手冊;應用
中國路橋工程責任有限公司在海外不同國家擁有眾多工程項目,其中很多國家是原法屬國家,規(guī)范多采用法國標準(以下簡稱“法標”),很多項目按法標路面典型結構手冊圖卡選取路面結構,但由于各國交通量組成與法國(路面典型結構手冊)的組成相差較大,在取用過程中容易造成較大誤差。文章通過對路面典型結構的計算過程進行分析,對其在應用中的主要問題進行闡述。
1 法國路面典型結構手冊概況
法國是在路面結構設計中采用典型結構法最有代表性的國家之一。1977、1998年分別出版了兩版國家公路網(wǎng)新建路面典型結構手冊-《CATALOGUE 1998》,手冊共由以下五部分組成:結構性路網(wǎng)道路(VRS)路面結構卡片,非結構性路網(wǎng)道路(VRNS)路面結構卡片,使用說明,計算假定和參數(shù),附錄。采用典型路面結構手冊進行工程設計具有以下優(yōu)點:向設計工程師推薦經(jīng)過國家級經(jīng)驗、試驗和預先計算的結構;使工程師從復雜的數(shù)學計算中解脫出來,擺脫可能掩蓋輸入值不準確情況的純數(shù)學計算;充分考慮了與施工條件有關的質(zhì)量因素的影響;結構標準化,能促進工業(yè)化施工,并有利于積累技術資料;材料標準化,便于生產(chǎn)和采購質(zhì)量控制。
2 路面典型結構手冊設計步驟
2.1 設計步驟。法國國家公路網(wǎng)的公路(國道和非特許經(jīng)營高速公路),必須嚴格按《新建路面典型結構手冊》進行路面結構設計,其主要設計步驟見圖1。
圖1 新建路面結構設計步驟示意圖
在查取卡片過程中,確定交通量等級最為關鍵,可以通過設計車道上載重汽車累計交通量或累計當量軸次兩種方式。下面分述。
2.2 按累計交通量等級。(1)交通量計算依據(jù)。載重汽車定義如下:法定的載荷總重量為35KN以上的汽車(PTAC)。(2)行車道載重交通量分布。單向雙車道:90%的載重卡車都在右車道;單向三車道:80%的載重卡車在右車道,20%在中間車道。(3)累計交通量:TCi20或30=365×T×C,式中:
T為最大負載車道投入使用一年內(nèi)載重卡車交通量,C=d+t×d×(d-1)/2,d為路面起始尺寸時的壽命,t為載重交通量年線性增長率/100。根據(jù)以上公式,計算的累計交通量等級由表1可以查出交通量等級。(t)存在問題。從上面的計算過程可以看出,累計交通量等級計算了車道上載重汽車數(shù)量之和,與載重汽車軸載譜無直接關系。路面典型結構如此分類依托在各種車輛類型基本固定的基礎之上,所以法國路面典型結構應用與其他國家的時候,尤其是車輛軸載普與法國差別大的國家的時候應慎重。
表1 路面結構設計手冊中的交通量等級
2.3 按累計當量軸次。(1)路面典型結構累計軸載:NE=Tci20或30×CAM,式中:NE為累計當量軸次,CAM為一輛重型汽車平均的結構性的系數(shù)。CAM取值根據(jù)表2。
表2 CAM 取值
表2所列的系數(shù)值,是在對法國重型汽車交通量分析站收集的數(shù)據(jù)進行分析整理取得全部的損傷系數(shù)后得出的,所以該參數(shù)對法國國內(nèi)的公路具有較好的針對性,而將法標應用與其他國家時,應認真分析該國與法國軸載進行對比,要不容易造成較大誤差,甚至在法國國內(nèi)部分公路也會有較大偏差。(2)采用公式進行累計軸載計算。下面分別按照法標和中國標準的軸載換算公式對35KN、80KN、130KN的軸載進行換算。法標軸載換算系數(shù)d=(P/130)1/b×K,國標軸載換算公式N=C1C2ni(Pi/P)4.35(8),軸載換算結果見表3。(3)存在問題。從上表可以看出,不同軸載換算成標準軸載(對路面結構的損傷)結果差別非常巨大,針對不同路面結構分別是十倍、一千倍甚至千萬倍以上,所以重型汽車平均的結構性的系數(shù)CAM是一個非常綜合的系數(shù),根據(jù)路面典型結構累計當量軸次的計算方法同樣不具備普遍應用性。
表3 軸載換算結果
3 結束語
除了要考慮公路政策、地域環(huán)境、氣候條件、建設和養(yǎng)護費用等因素以外,采用路面典型結構的基礎是材料生產(chǎn)、施工工藝的標準化和質(zhì)量的相對穩(wěn)定。典型結構法是一個在嚴密的政策、嚴格的標準和嚴謹?shù)牟襟E保證下的完整體系。同時,法標中凍融驗算也是法國路面設計的一個特色,是典型結構手冊的重要內(nèi)容之一,它最終導致路面厚度增大?!缎陆访娴湫徒Y構手冊》是一個便利確定路面結構的工具書,在應用的時候應充分了解其計算的基礎參數(shù)、過程等,才不至于選用過分保守或者安全儲備不足的路面結構,尤其是將其應用與其他國家時,更應注意分析,并通過專用的路面計算程序進行驗算。
參考文獻
[1]沈金安.國外瀝青路面設計方法總匯[M].人民交通出版社,2004.
[2]法國.D9828-國家公路網(wǎng)新型路面結構類型的分類[M].1998.
[3]JTG D50-2006公路瀝青路面設計規(guī)范[S].中華人民共和國交通部.人民交通出版社,2006.
作者簡介:黎銳崢(1980-),男,工程師,廣西南寧人,主要從事公路設計工作。