河北工业大学-某高速公路水泥砼路面的使用性能评定与改建设计研究-前期报告（本站推荐）

第一篇：河北工业大学-某高速公路水泥砼路面的使用性能评定与改建设计研究-前期报告（本站推荐）

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）前期报告

毕业论文题目：某高速公路水泥砼路面的使用性能评定与改建设计研究 专业：土木工程（道路桥梁方向）学生信息：

指导教师信息：宋金华教授 报告提交日期：2013.4.16

目前，在公路建设中，尤其是高等级道路，大多都采用沥青路面。然而汽车运输朝着高

速、重载、大流量的方向发展，越来越多的沥青道路通车仅几年就出现严重的早期破坏，需翻修改造，有的甚至通车仅一两年就需进行大修甚至重建，这种情况在南方多雨潮湿的地区尤为严重。面对这样的现状，我们不得不重新审视，沥青路面在所有地区是不是最好最合适的路面。此外，我国国产沥青蜡质含量太多，高级路面使用的沥青一般都是国外进口的，国际原油价格的波动牵挂着沥青路面和水泥路面的发展，在石油价格一涨再涨的情况下，水泥路面的发展前景变得越来越明朗。水泥混凝土路面具有稳定性好、强度高、耐久度好、养护维修量小等优点，有其不可忽视和取代的优点，有更为广泛的适用性。

表格 1水泥路面使用情况

道路使

道路名称

用年限

明心路 塞坝路 联桂北街 信义路 百花路6 15 20 6

/m 447 307 362.2 386 659

/m 10 10 20 10 10

积/㎡ 4470 3070 7244 3860 6590

元 280 210 310 125 280

积/㎡ 220.5 231.3 971.1 552.3 521.68 13 14 8

长度

宽度

道路总面

工程造价/万

累计损坏面

损害率/％

/(元/(㎡*年))

150 150 150 150

万元 6.9 5.3 16 11.3 8.6

单位维修费用

总维修费用/

表格 2沥青路面使用情况

道路使

道路名称

用年限

花蕾东路 涌岸路 百鹤路 环岸南路 裕海路5 4 2 4

451.2 432.6 550 1156 99815 15 15 15

长度/m

宽度/m

积/㎡ 9024 6489 8250 17340 14970

万元 800 460 640 1153 620

面积/㎡ 970.3 871 921.3 640 1424.2

/％ 11 13 11 4 10

/(元/(㎡*年))

180 180 180 180 180

用/万元 17.5 15.7 16.6 9.8 25.6

道路总面

工程造价/

累计损坏

损害率

单位维修费用

总维修费

对比表1和表2可以看出，沥青路面的造价相对较高，道路使用年限都比较低，通车不到几年都需反复维修，累计破坏面积大，维修费用较高；水泥路面不仅造价低，而且一般使用年限较长，养护成本也较低。

我国水泥混凝土路面的大规模建设是在1980年以后，我国的水泥路面以每年建成数百千米的速度增长；1985年以后我国水泥路面的建设速度明显加快，以每年数千千米的速度增长。1987年，我国已经建成水泥路面5 824 km，1994年后，我国水泥路面以每年建成10000km的速度增长。2000年以后，我国水泥路面的以每年建成数万千米的速度增长。2005年到2007年，由于农村公路的大规模建设，我国水泥路面以20 ~30余万千米的速度增长。

根据交通部公路司2002年底的统计资料，我国水泥路面和沥青路面2种高级路面的建成总里程28.86万公里，其中水泥路面16.75万公里，占58％。水泥路面在高速公路上大约占25％。可见，水泥混凝土路面在高速公路中的比例任然较低。水泥路面相对于沥青路面

还在有一些不足。与沥青路面相比，水泥路面主要有两大问题：一是水泥路面的行车舒适性不及沥青路面；二是水泥路面损坏后，修复难度大。

关于水泥路面行车舒适性的提高和改善，首要问题是提高动态平整度以及延长优良平整度的使用年限。关于高平整度问题，通过大型机械化滑模施工技术10年的研究和推广，水泥路面的动态平整度已经有了质的改进。由于推广了滑模摊铺技术，我国高速公路水泥混凝土路面的平整度由δ≤1．5低于沥青路面，发展到与沥青路面平整度规定相同 δ≤1．2。实际工程做到了δ =0．7～1．0；最好的平整度为 δ=0．45。高平整度的水泥路面主要依靠合格的原材料、精确的混凝土配合比、良好的机械配套生产能力与连续不间断的流畅滑模摊铺来实现。我国水泥混凝土路面滑模摊铺技术水平已经达到了国际先进水平，与最发达国家美国、德国同步，使我国高速、一级公路水泥路面建造有了可以依托的高质量现代化施工新技术。15年观测表明：滑模摊铺高速公路水泥路面达到相同破损率时，比小型机具施工的水泥路面使用寿命长6～7年。关于高平整度的长期保持性问题，近年来，我国在高速公路上使用了两项消除错台的技术：一是每条横向缩缝使用传力杆钢筋支架；二是使用滑模摊铺机的自动传力杆插入装置。这种路面结构预计可以消除现有普通水泥混凝土路面上接缝跳车现象。

关于水泥混凝土路面修复难的问题，交通部已在西部交通建设科技项目计划中立项，目前正在开展研究工作，攻坚目标是要在10～12小时内（当晚）解决断板的快速修复问题。另外在水泥混凝土路面的养护管理中要求及时进行2项预防性的养护：一是随时灌缝，保证接缝密封防水；二是对脱空面板在没有断板前进行灌浆稳板。在设计上采用沥青滑动封闭层，防止半刚性基层的冲刷脱空。水泥混凝土路面的修复难问题在使用新机械和新型材料的条件下，完全可以在一定程度上得到解决。

除了这两大问题外，水泥混凝土路面还存在用水量大、通车时间长等问题，尤其在缺水的北方地区尤为突出。

未来，水泥路面学科要重点解决一下五个课题：长寿命普通水泥混凝土路面的整体结构优化在长寿命的水泥混凝土路面结构优化研究中，必须解决三个交界面的问题：

(1)路床与底基层之间的界面：用适宜厚度的粒料垫层或底基层来解决路基差异沉降、塑性化、泥化等逐渐损失承载力问题。

(2)板底与贫混凝土刚性上基层之间的界面：用柔性垫层解决特重载水泥路面断角问题；在水泥、石灰及综合稳定上基层表面用沥青薄层解决板底冲刷脱空加速破坏问题。

(3)车轮与表层界面：设计理论上解决多轴车型疲劳应力增大及临界荷位转移等问题，使用功能上增加水泥路面磨耗功能层的新概念，确保高速公路满足行车安全性与舒适性的要求。二维混凝土路面板疲劳特性的基础理论研究

众所周知，目前国际上与我国的水泥路面以混凝土的荷载疲劳加温差疲劳应力作为设计基准期的基本准则，要求在规定应力强度比下的普通混凝土路面的疲劳次数应达到50000000次以上。但是这个疲劳次数是在一维小梁疲劳试验的基础上获取的。一方面，一维小梁与二维面板的疲劳循环次数有成倍差别；另一方面，随着重载车辆的增加，3、4、5、6、7根后轴的超重载卡车越来越多，高应力强度比的疲劳越来越多，越来越严重。因此，开展与实际超重载情况相一致的二维混凝土路面板的基础疲劳理论与方程的研究就显得特别紧迫和需要。这不仅可在特重交通条件下寻求提高疲劳次数的技术措施与方法，而且对现有水泥路面的实际使用寿命可进行更为准确的预估。适应特重交通条件的连续钢筋混凝土路面

由于水泥路面上弯拉应力交变的复杂性，我国已经建成的双层连续钢筋混凝土路面没有

问题，而节省了一半钢筋用量的单层钢筋混凝土路面使用情况不尽如人意，最重要的早期破损原因是裂缝宽度没能得到有效的控制，过宽的裂缝在高速重载车轮下压碎成了破碎带而不得不修复。

从建设投资角度讲，连续钢筋混凝土路面的造价已经低于我国大量建造的25 cm全厚式沥青路面；而且建造连续钢筋混凝土路面上下使用沥青层的复合式路面造价亦不高于全厚式沥青路面。

交通部西部开发项目正在开展研究，这项技术是在我国越来越宽松的投资环境和使用条件下，水泥路面抵抗特重交通量、超重载的重要技术手段。适应路基变形及特重交通的纤维混凝土路面

水泥混凝土路面刚性路面容易破损的最大问题是其允许的弯曲变形非常小，增大水泥路面变形的基本手段是使用纤维混凝土路面，钢纤维混凝土路面在现行设计和施工两部规范中已经编人，问题是钢纤维造价过高，单方钢纤维混凝土的造价翻倍。我们正在寻求用量较少、补强与变形效果更明显的无机纤维品种与适宜用量。希望这种适应大变形的路面材料不仅能够在工期很紧路基欠稳固的水泥路面上得到应用，而且像美国一样在老沥青路面或水泥路面上使用纤维混凝土的超薄加铺层。聚合物水泥混凝土表面功能层或加铺层

聚合物彩色水泥混凝土路面表层，主要是制作表面抗滑、降噪、排水、耐磨、着色功能层或加铺层。重庆交通大学易志坚教授已经进行了一些试用与开发工作。不仅提高了水泥路面的行车安全，而且环保降噪，美化交通环境。

它存在的问题有：一是不可仅做聚合物混凝土路面，而从提高路面的抗老化、耐水性方面看，必须加水泥而制作聚合物水泥混凝土路面。二是聚合物水泥混凝土路面按目前市场价格只能做表面功能层或薄层加铺层，不能作厚路面承载层，原因是聚合物价格过高，我们知道：水泥500元／t左右；沥青5 000元／t左右；聚合物50 000元／t左右。聚合物材料比沥青贵10倍，比水泥贵100倍。其次是聚合物产自原油，当原油价格上涨时，聚合物价格将大胀；而且不可能与水泥那样，提供大量的供应量和日供给强度。

参考文献：

1、宋金华,主编《路基路面工程》，人民交通出版社，2006年

2、沙庆林，《高速公路沥青路面早期破坏现象及预防》人民交通出版社，2001年

3、邹细桂，王孟华.浅析水泥混凝土路面在南方地区的发展应用[J] 公路交通科技，20094、傅智,李红.我国水泥混凝土路面3O年建设成就与展望[J] 公路交通科技,2008(12):25-125、《公路》杂志,1998 年第六期

进度安排：

1、2013.3.26~2013.4.03：布置任务, 研读资料,准备前期报告2、2013.4.12~2013.4.17：完成前期报告并,提交文献综述3、2013.4.18~2013.4.25：完成指定路段的道路技术状况调查与分析4、2013.4.26~2013.5.09：汇总有关基础资料，完成其他技术指标的分析与评定5、2013.5.10~2013.5.16：完成并提交中期报告6、2013.5.17~2013.5.27：完成典型路段的结构分析，提出适宜的路面结构方案7、2013.5.28~2013.6.01：完成论文初稿，及相应的设计文件8、2013.6.02~2013.6.7：完成论文定稿9、2013.6.10~2013.6.113：答辩