CN106192647B - 一种拱形基层路面结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拱形基层路面结构，包括两个路肩、预应力拉杆、以及设于两个路肩之间且下到下依次分布的土基层、底基层、基层、中间层及上面层，基层为拱形结构，土基层上设置有若干对强化支撑构件，其中，基层的两端位于各对强化支撑构件中的两个强化支撑构件上，预应力拉杆的一端固定于第一个路肩的外侧面上，预应力拉杆的另一端穿过第一个路肩、基层、底基层及第二个路肩固定于第二个路肩的外侧面上，该结构能够有效的降低沥青路面层底拉应力或土基层顶面压应变，减少沥青路面的疲劳损坏，延长沥青路面的使用寿命。

Description

一种拱形基层路面结构

技术领域

本发明属于沥青里面技术领域，涉及一种拱形基层路面结构。

背景技术

在我国沥青路面是道路主要结构形式之一，占绝大部分市场份额。在建成投入使用后大部分都能保持一个较好的运行状态，但是，不能忽视的是仍有部分沥青路面在较短的使用期内就出现包括开裂、拥包、剥落、泛油和车辙等早期病害，有超过92％的沥青路面平均寿命周期大约是7～8a，对行车舒适性、安全造成负面影响，并造成一定经济和资源的浪费。

我国现行《沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中规定：根据经济、交通发展情况以及该公路在公路网中的地位，考虑环境和投资条件综合确定各级公路的沥青路面设计年限。其中，对于高速公路和一级公路的设计年限为15年。我国现行《沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)以路表弯沉和沥青面层层底和半刚性基层层底拉应力作为主要设计指标。

沥青路面设计的目的是在设计使用年限内不发生结构性的破坏。裂缝对基层本身的影响不大，但随时间推移，部分裂缝会向面层扩展，形成反射裂缝，影响道路的正常使用。在经过一定时间的使用后，开裂及损坏情况非常严重，修复起来也比较复杂，既不利于节约建造成本，又影响了正常的公路运输和使用质量。

长寿命路面功能破坏维修周期在15年以上，结构性寿命在40～60年。长寿命路面在设计使用年限内无结构性的修复和重建,仅需根据表面层损坏状况进行周期性的修复。现有典型长寿命路面结构采用全厚式沥青路面设计理念。这种路面结构费用巨大，且对施工工艺水平要求较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种拱形基层路面结构，该结构能够有效的降低沥青路面层底拉应力或压力，减少沥青路面的疲劳损坏，延长沥青路面的使用寿命。

为达到上述目的，本发明所述拱形基层路面结构包括两个路肩、预应力拉杆、以及设于两个路肩之间从下到上依次分布的土基层、底基层、基层、中间层及上面层，基层为拱形结构，土基层上设置有若干对强化支撑构件，其中，基层的两端位于各对强化支撑构件中的两个强化支撑构件上，预应力拉杆的一端固定于第一个路肩的外侧面上，预应力拉杆的另一端穿过第一个路肩、基层、底基层及第二个路肩固定于第二个路肩的外侧面上。

底基层埋设有排水通道。

所述排水通道为排水碎石垫层或具有反滤功能的排水管。

基层采用的材料为贫混凝土或碾压混凝土，基层拱顶的厚度为10-15cm，基层两端的厚度为35-45cm。

基层与中间层之间设置有应力吸收粘结层，其中，应力吸收粘结层自上到下依次包括第一层沥青层、纤维层及第二层沥青层，应力吸收粘结层的厚度为2-5cm。

上面层的上表面预制有等边六边形的网格状磨耗层。

网格状磨耗层的厚度为1mm。

强化支撑构件包括中部支撑面以及分布于中部支撑面周围的四个支撑面，中部支撑面与四个支撑面相连接，基层的端部位于中部支撑面上。

底基层的材料为水泥稳定碎石。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的拱形基层路面结构包括路肩、预应力拉杆、土基层、底基层、基层、中间层及上面层，其中，基层为拱形结构，在上部荷载作用下，基层底端会产生水平推力，能够显著减少沥青路面层底拉应变和土基层顶面压应变，消除传统面层底部产生的疲劳损坏，保证下部承载结构的长期有效性，将破坏控制在路面表层，便于后期养护维修及更换，从而减少沥青路面的疲劳损坏，延长沥青路面的使用寿命，与现有全厚式长寿命路面结构相比，成本低、施工方便，后期养护维修十分方便、快捷。

附图说明

图1(a)为传统梁式结构的剪力图；

图1(b)为梁式结构的弯矩图；

图2为本发明的主拱圈剪力图；

图3为本发明的结构图；

图4为本发明中强化支撑构件8的原理图；

图5为连拱式基层4的路面结构图；

图6为拱式结构的基层4到普通路面结构过渡形式结构图。

其中，1为土基层、2为排水通道、3为底基层、4为基层、5为中间层、6为上面层、7为预应力拉杆、8为强化支撑构件、9为路肩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的拱形基层路面结构包括两个路肩9、预应力拉杆7、以及设于两个路肩9之间且下到上依次分布的土基层1、底基层3、基层4、中间层5及上面层6，基层4为拱形结构，土基层1上设置有若干对强化支撑构件8，其中，基层4的两端位于各对强化支撑构件8中的两个强化支撑构件8上，预应力拉杆7的一端固定于第一个路肩9的外侧面上，预应力拉杆7的另一端穿过第一个路肩9、基层4、底基层3及第二个路肩9固定于第二个路肩9的外侧面上。

底基层3埋设有排水通道2；排水通道2为排水碎石垫层或具有反滤功能的排水管；基层4采用的材料为贫混凝土或碾压混凝土，基层4拱顶的厚度为10-15cm，基层4两端的厚度为35-45cm；基层4与中间层5之间设置有应力吸收粘结层，其中，应力吸收粘结层自上到下依次包括第一层沥青层、纤维层及第二层沥青层，应力吸收粘结层的厚度为2-5cm；上面层6的上表面预制有等边六边形的网格状磨耗层；网格状磨耗层的厚度为1mm；强化支撑构件8包括中部支撑面以及分布于中部支撑面周围的四个支撑面，中部支撑面与四个支撑面相连接，基层4的端部位于中部支撑面上；底基层3的材料为水泥稳定碎石。

基层4材料为贫混凝土或水泥混凝土，其中，贫混凝土具有强度高、水稳定性好、抗疲劳性能好、便于施工等优点。底基层3选用水泥稳定碎石，具有较强的板体作用，耐冲刷，水稳定性好；在缺乏优质粒料的地区，采用水泥稳定类作为基层4或底基层3是比较经济的。与图1(a)及图1(b)中普通水平层受到的剪力Q和弯矩M相比，图2中拱形结构由于拱脚处水平推力的存在，弯矩M会大大减小，甚至各竖向断面不受弯矩而仅受压应力作用。基层4的预拱度H/W为1/10时,可以使行车道处路面结构底层拉应变比不设置拱形基层4时减少50.9％左右。

由于拱形基层4最低端承受较大的水平推力，所以对基层4承载力要求较高，为了增加其适应性，可以在基层4处设置预应力拉杆7，通过预应力拉杆7抵抗其产生的水平推力。

为了防止土基层1的承载力不足或者不均匀沉降，在基层4的拱脚处设置强化支撑构件8，从而使本发明具有较强的地形地质适应性，为了防止其锈蚀，强化支撑构件8可以采用合金类材料制成，参考图4，强化支撑构件8工作原理为：若支撑面A、D所处位置土基层1稳固，为不动支撑面，相邻的支撑面B和C的支撑条件较差而发生上下沉降位移，则中部支撑面O1位于A和D中点，为不动点；另一端与悬臂支撑条件类似，同理由几何知识得知，中部支撑O2也为不动点，所以中部支撑面O1及O2中点会更加稳定，受地质沉降变形影响更小。

网格状磨耗层由优质沥青稳定碎石材料预制的网状结构，在路面铺筑后微波加热即可与上面层6粘结在一起，并应保证与上面层6有95-99％的粘结可靠度，利于上部水平和垂直荷载传递到下部主要支撑拱形基层4及底基层3上。

网格状磨耗层的厚度为1mm，为满足路面具有宏观和微观抗滑性能的需要，由于网格状磨耗层很薄且比较低廉，可以定期养护更换，既能保证路面的抗滑性能，又能降低对路面结构性的破坏及维修，大量节省养护费用,减少交通延误，易于满足路用抗滑性能的需要。

实施实例1

路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位，极易产生不均匀沉降，主要区别在于，桥梁下部桥台为刚性支撑，变形很小，而道路的土基层1支撑为柔性支撑，通过采用本发明说述的拱形基层4结构，如图6所示，根据道路力学计算和现场实际情况，调整H/L的比值，使路桥过渡段刚度逐渐变化，进而最大限度地减少路桥间的沉降差，大致采用上面层4cm细粒式沥青混凝土+中间层6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+2cm沥青纤维封层+拱顶15cm，拱脚40cm贫混凝土+5％水泥稳定碎石+土基层1。在路桥过渡段这样的特殊路段使用本发明，若距离较短小于6m或基层4处温度和湿度较稳定，在基层4混凝土掺入纤维等抗裂材料时，可以考虑拱形基层4不设切缝。

实施实例2

在软基、破碎等地基条件差的路段的应用，当地基条件较差而又不易处理时，正如前述的强化支撑构件8原理得知，这样可以有效的防止不均匀沉降，削弱不均匀或较差土基层1对上部结构稳定性和承载力的影响，但考虑经济性和支撑的有效性，可以每隔一定间距，在基层4底端设置强化支撑构件8。

实施实例3

在铺设较多管、线段的城市道路中的应用，当市政道路中，排水管道E不用来排水，而把它用来埋设城市管线在防止过多的管道和线路影响市容。同时排水管本身可以防水，排水管周围采用排水碎石垫层防止地下水影响上部结构，也可以集中上部渗水，然后通过排水沟排出拱形路基，从而不影响道路结构的正常使用。

以上所述实施示例，仅是本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明工作原理对以上实施例配方所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种拱形基层路面结构，其特征在于，包括两个路肩(9)、预应力拉杆(7)、以及设于两个路肩(9)之间且下到上依次分布的土基层(1)、底基层(3)、基层(4)、中间层(5)及上面层(6)，基层(4)为拱形结构，土基层(1)上设置有若干对强化支撑构件(8)，其中，基层(4)的两端位于各对强化支撑构件(8)中的两个强化支撑构件(8)上，预应力拉杆(7)的一端固定于第一个路肩(9)的外侧面上，预应力拉杆(7)的另一端穿过第一个路肩(9)、基层(4)、底基层(3)及第二个路肩(9)固定于第二个路肩(9)的外侧面上。

2.根据权利要求1所述的拱形基层路面结构，其特征在于，底基层(3)埋设有排水通道(2)。

3.根据权利要求2所述的拱形基层路面结构，其特征在于，所述排水通道(2)为排水碎石垫层或具有反滤功能的排水管。

4.根据权利要求1所述的拱形基层路面结构，其特征在于，基层(4)采用的材料为贫混凝土或碾压混凝土，基层(4)拱顶的厚度为10-15cm，基层(4)两端的厚度为35-45cm。

5.根据权利要求1所述的拱形基层路面结构，其特征在于，基层(4)与中间层(5)之间设置有应力吸收粘结层，其中，应力吸收粘结层自上到下依次包括第一层沥青层、纤维层及第二层沥青层，应力吸收粘结层的厚度为2-5cm。

6.根据权利要求1所述的拱形基层路面结构，其特征在于，上面层(6)的上表面预制有等边六边形的网格状磨耗层。

7.根据权利要求6所述的拱形基层路面结构，其特征在于，网格状磨耗层的厚度为1mm。

8.根据权利要求1所述的拱形基层路面结构，其特征在于，强化支撑构件(8)包括中部支撑面以及分布于中部支撑面周围的四个支撑面，中部支撑面与四个支撑面相连接，基层(4)的端部位于中部支撑面上。

9.根据权利要求1所述的拱形基层路面结构，其特征在于，底基层(3)的材料为水泥稳定碎石。