试论半刚性城市路桥路面结构设计

郝永亮

（河南五建建设集团有限公司，河南 郑州 450000）

试论半刚性城市路桥路面结构设计

郝永亮

（河南五建建设集团有限公司，河南 郑州 450000）

本文主要对半刚性城市路桥路面的概况、材料强度标准试验及结构设计参数的确定等方面进行了分析与探究，以期为提升路桥工程的整体质量提高可靠的保障。

半刚性路面 城市路桥 结构设计 概况 试验 材料强度标准 参数

随着社会主义市场经济发展速度的不断提升，人们越来越关注路桥建设质量与安全问题，这种情况下，半刚性基层路面结构得到了广泛地应与推广，这种路面的应用不仅可以对当前交通量进行最大限度地满足，也十分符合耐久性与经济性的路面结构需求。作为一种强基薄面结构，半刚性路面的特点主要体现在良好的水稳性、耐久性、抗冻性与高强度等。现阶段，在城市路桥建设中半刚性路面结构得到了广泛地应用与推广。

1　半刚性路面的概况

半刚性路面是指选用无机结合料如水泥、石灰等，处理的土或碎（砾）石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层，这种路面前期具有柔性路面的力学性能，使用后期将大大提升其强度与刚度，相比水泥混凝土，其强度与刚度则较小。因其刚性属于柔性路面和刚性路面之间，因此，将这种基层和在它上面铺筑的沥青面层叫做半刚性路面。

2　半刚性路面基层材料强度标准试验的分析

半刚性路面的主要承重层为基层材料，这也是路面结构最大厚度的层次。在路面结构设计中其设计参数主要为基层次啊聊后期的弹性模量与劈裂抗拉强度，则分别选用基层试件早期无侧限抗压强度与钻芯试件的无侧限抗压强度作为半刚性基层材料配合比设计与施工质量的强度指标。

2.1材料

随着社会经济的不断发展，路桥工程已经成为我国基础建设中的一项重要建设项目，路面设计作为路桥工程施工中的重要内容，其设计水平的高低直接关系着工程的整体质量。在半刚性路面设计中应重视材料的选用，如下所示:

土料:选用某路段的几种粒料及遵循80:20的比例将砂砾与碎石进行砂砾碎石的配置，其组成形式如下表1所示。

水泥:试验选用相应的矿渣硅酸盐水泥等作为试验材料。

2.2试验方式

击实试验:击实试验应根据T0804—94无机结合料稳定土进行试验。

无侧限抗压强度试验:遵循T0804—94无机结合料稳定土的无侧限抗压强度，选用Φ100mm×100mm进行直径A粒料与B粒料混合料的试模，选用Φ70mm×70mm进行C粒料混合料试模。

CBR试验:遵循《公路土工试验规程》T0134—93承载比（CBR）试验进行，将稳定粒料制成击实到一定压实度后，进行密封作业，主要选用塑料袋，随后将湿布盖在上面，进行3天保温养护作业，并进行4天浸水施工，随后对其膨胀值进行测量，并进行贯入试验。

2.3结果分析

表1　粒料的颗粒分析

从试验可以得出，水泥稳定砂砾具有较低的强度，如水泥掺量在8%左右时，才能对高等级公路基层材料的需求进行满足。在对水泥标号与碎石掺入方式进行提升中，水泥掺量达到6%后，才能符合3.6Mpa的强度需求。如选用风化山渣，应确保水泥掺量为5%，才能符合施工建设强度需求。

3　半刚性城市路桥路面结构设计参数的确定

作为整个公路工程建设的重要组成部分，路面设计是否合理将直接影响到公路工程施工的整体质量。路面结构设计中其核心参数为路面材料的回弹模量、劈裂强度等，这些参数的选用将对路面设计的成败造成直接的影响，为此必须严格遵循相关设计要求，进行各个参数的选用。

3.1标准轴载与轴载核算

半刚性基层底面拉应力应选用轴载比的换算公式进行验算。如以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时，当轴载在25KN以上时，各级轴载（Pi）的作用次数（ni），应遵循以下公式进行换算:

公式中:轴数系数为C1；轮组系数为C2；标准轴承为P；当量作用次数为N。

3.2设计弯沉值

通过调查与分析大量有代表性路段，可以得出多种路面结构都可以应用设计弯沉Ld计算公式:

公式中:基层类型系数为Ab；面层类型系数为As；公路等级系数为Ac。这个公式可以对“原规范”中容许弯沉值不能直接作为竣工验收弯沉指标的问题进行有效处理，并对路表设计弯沉与竣工验收3.3路面材料设计参数

弯沉进行了统一，并路桥工程竣工验收提供了可靠的保障。

选用抗压回弹模量对弯沉、抗拉强度验算指标进行计算，选用圆柱体劈裂试验对抗拉强度进行测定，在半刚性路桥路面材料设计中，不能选用梁试件进行抗拉强度的测定，这样可以有效防止混用2种模量取值，更能便于施工检验。

3.4路面厚度计算

为方便新、老规范中各结构层厚度的计算，本文通过表1进行了分析，可以得出，在容许弯沉值设计路面厚度计算中，老规范相比新规范要大出许多，但在老规范3层补强（4层体系）和新规范4层体系内具有相同性。由此可见，通过老规范经验补强过程中，如果选用双层补强，选用的初年路表弯沉值应比选用的末年容许弯沉值要小出许多，使用路面时则加大了安全性。如选取3层补强，选用的初年路表弯沉值则符合选用末年容许弯沉值，此时路面极易产生损害，将大大降低其使用年限（表2）。

3.5面层剪应力与抗剪强度

选用半刚性基层，可以有效提升面层的剪应力，但将严重影响面层的抗剪强度。如选用较大空隙的级配沥青混合料，并将水泥浆渗透到空隙内形成的半刚性面层材料时，可以有效降低低温中的胀缩系数，并避免温度缩裂等情况的出现，同时在高温中可以有效提升其凝聚力，进而起到高温剪切抵抗的作用，并能对面层材料的作用进行充分发挥，由此可见，半刚性路面的应用有利于减少面层厚度、剪应力降低及提升抗车辙能力等。

4　结语

综上所述，路桥工程因受到大气因素与行车荷载的直接作用，在各种因素的长期影响下，往往会出现各种病害问题。路面设计作为路桥施工的主要内容，只有确保其设计的合理性，充分掌握其技术要点，才能有效提升其整体质量。

［1］崔永日.浅析半刚性城市道路路面结构设计［J］.才智，2011（36）.

［2］苏凯，孙立军，石鸿.半刚性沥青路面结构组合优化设计研究［J］.石家庄铁道学院学报.2007（01）.

表2　新老沥青路面设计规范结构层汇总表