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        非對稱路面設(shè)計的高速公路應(yīng)用

        2020-09-05 07:12:14陳通杰廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理中心廣東河源517300
        山東交通科技 2020年4期
        關(guān)鍵詞:交通量計算結(jié)果碎石

        陳通杰(廣東省南粵交通河惠莞高速公路管理中心,廣東 河源 517300)

        1 項目概況

        云南某高速主線全長85.67 km,采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計行車速度80~100 km/h,瀝青混凝土路面設(shè)計年限15年。項目所在地區(qū)為云貴省界,是重要產(chǎn)煤區(qū),且貴州的產(chǎn)煤會大量運往云南,重載與超限煤車較多,同時左右幅交通軸載組成差別較大。

        2 非對稱路面設(shè)計方案

        2.1 設(shè)計參數(shù)

        2.1.1 自然氣候條件

        項目所經(jīng)地區(qū)屬于以高原地貌形態(tài)為主的滇東高原,地處宣威市東北部,屬云南高原向貴州高原過渡的斜坡地帶,位于云南省滇東高原的北部,地勢西北高,東南低。境內(nèi)屬暖溫帶高原季風(fēng)氣候,具有冬暖夏涼,年溫差較小,日溫差較大,季節(jié)不明顯,干溫季分明的特征,自然區(qū)劃為V4區(qū)。

        2.1.2 路段交通量

        項目設(shè)計年限15年,車道系數(shù)0.45。根據(jù)工可交通量預(yù)測,交通量增長率為2013—2020年平均增長率8.78%;2020—2030年平均增長率2.13%;2030—2032年平均增長率1.68%。

        2.1.3 交通組成

        根據(jù)工可交通量換算結(jié)果與現(xiàn)場軸載補充調(diào)查結(jié)果,本項目公路運營初始年交通組成見表1、表2。平均噸(客)位選用代表車型見表3。

        表1 云南至貴州方向(左幅)混合交通(輛/日)

        表2 貴州至云南方向(右幅)混合交通(輛/日)

        表3 代表車型

        2.1.4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

        公路等級系數(shù)為1.0,面層類型系數(shù)為1.0,路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)為1.0。材料計算參數(shù)見表4。

        表4 材料計算參數(shù)

        2.2 高速路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及驗算結(jié)果

        路面結(jié)構(gòu)見表5和表6。

        表6 左幅主線路面結(jié)構(gòu)(云南至貴州方向)

        路面設(shè)計以設(shè)計彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計指標(biāo)來驗證調(diào)整后的路面結(jié)構(gòu)是否能夠滿足規(guī)范[3]中的設(shè)計要求,并以容許彎拉應(yīng)力進行驗算。根據(jù)交通部相關(guān)規(guī)范[3]的規(guī)定進行軸載換算,按規(guī)范公式進行計算。

        2.2.1 右幅計算結(jié)果

        項目右幅(貴州到云南方向)計算結(jié)果見表7。

        表7 右幅(貴州到云南方向)的計算結(jié)果

        按設(shè)計彎沉值驗證調(diào)整后的結(jié)構(gòu)設(shè)計彎沉值ld=18.8(0.01 mm),計算彎沉值lS= 14.6(0.01 mm)。所以,不使用10 cmATB-25柔性基層,用20 cm低劑量水泥穩(wěn)定碎石底基層替換20 cm級配碎石底基層后,滿足lS≤ld,故僅考慮彎沉?xí)r計算滿足要求。

        按容許拉應(yīng)力驗算結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整后的結(jié)構(gòu)計算,瀝青層層底拉應(yīng)力σm=-0.031 MPa,小于容許應(yīng)力σR=0.20 MPa,滿足設(shè)計要求。

        基層層底拉應(yīng)力σm=0.067 MPa,小于容許應(yīng)力σR=0.1 MPa,滿足要求。同時考慮彎沉和拉應(yīng)力,滿足要求。

        經(jīng)計算,路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面竣工驗收彎沉值見表8。

        表8 (貴州至云南方向)路面結(jié)構(gòu)竣工驗收彎沉(BZZ-100)

        2.2.2 左幅計算結(jié)果

        項目左幅(云南到貴州方向)計算結(jié)果見表9。

        表9 左幅(云南到貴州方向)計算結(jié)果

        按設(shè)計彎沉值驗證結(jié)構(gòu)結(jié)果為設(shè)計彎沉值ld= 21.7(0.01 mm),計算彎沉值lS= 17.0(0.01 mm),滿足lS≤ld,故僅考慮彎沉?xí)r計算滿足要求。

        按容許拉應(yīng)力驗算結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整后的結(jié)構(gòu)結(jié)果,瀝青層層底拉應(yīng)力σm=-0.031 MPa,小于容許應(yīng)力σR=0.21 MPa,滿足相關(guān)要求;基層層底拉應(yīng)力σm=0.106 MPa,小于容許應(yīng)力σR=0.23 MPa,滿足相關(guān)要求。同時考慮彎沉和拉應(yīng)力,滿足要求。

        經(jīng)計算,路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面竣工驗收彎沉值見表10。

        表10 (貴州至云南方向)路面結(jié)構(gòu)竣工驗收彎沉(BZZ-100)

        該高速公路左右幅路面結(jié)構(gòu)并非對稱的,貴州至云南方向交通量大,底基層采用低劑量水泥穩(wěn)定碎石代替一般的級配碎石,增強了整體路面的結(jié)構(gòu)承載能力。

        3 檢測結(jié)果

        工程結(jié)束后,在全線進行了雙向?qū)Ρ葯z測,主要包括平整度、滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度等指標(biāo),試驗結(jié)果見表11。從檢測結(jié)果看雙幅并無明顯差異,基本實現(xiàn)了設(shè)計意圖。

        表11 工程結(jié)束后檢測結(jié)果

        4 結(jié)語

        該高速公路左右幅結(jié)構(gòu)層根據(jù)各自的交通量大小計算確定,在總厚度一致的情況下,底基層分別采用了級配碎石(輕交通)和低劑量水泥穩(wěn)定碎石(重交通)。既滿足了重交通對路面結(jié)構(gòu)的要求,也減小了輕交通建設(shè)的成本,特別適用于大交通量的運煤、采礦及建筑材料運輸專用通道。非對稱路面設(shè)計充分提升了高速公路的使用功效,讓我國的高速公路建設(shè)更加的科學(xué)和完善。

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