內容簡介
本書旨在為從事公路設計與施工的工程技術人員提供柔性基層瀝青路面設計、施工的基本指標、方法及相關參數,為工程實踐提供技術參考。本書首先介紹了國內外高速公路柔性基層瀝青路面發展概況,然後分別論證和介紹了新疆柔性基層瀝青路面對交通及氣候環境的適應性、新疆柔性基層瀝青路面結構的設計指標及影響因素、基於新疆氣候環境的柔性基層瀝青路面結構最佳化方法、新疆高速公路柔性基層瀝青路面材料最佳化設計、新疆高速公路級配碎石施工關鍵技術,最後對柔性基層瀝青路面的推廣套用前景做了簡要論述。本書可供交通、市政及相關領域的工程技術人員參考,也可供科研院所、高等院校的師生等閱讀參考。
圖書目錄
第1章 緒論…………………………………………………………………………………… 1
1.1 國內外高速公路柔性基層瀝青路面發展概況……………………………… 1
1.1.1 柔性基層瀝青路面設計方法及結構形式……………………………………… 1
1.1.2 瀝青路面結構最佳化設計方法發展現狀………………………………………… 4
1.1.3 級配碎石基層的級配設計及施工發展現狀…………………………………… 5
1.1.4 國內外研究和套用現狀評析…………………………………………………… 7
1.2 本書主要內容……………………………………………………………………… 11
第2章 新疆柔性基層瀝青路面對交通及氣候環境的適應性……………………… 13
2.1 新疆大溫差氣候及交通環境和柔性路面結構參數的確定……………… 13
2.1.1 新疆公路交通組成及交通荷載圖式………………………………………… 13
2.1.2 新疆的氣候特點、氣候分區及感溫性材料參數…………………………… 20
2.1.3 新疆常用瀝青路面結構及其特點…………………………………………… 27
2.1.4 擬定新疆柔性基層瀝青路面結構及其特點………………………………… 28
2.1.5 路面材料參數的確定………………………………………………………… 29
2.1.6 級配碎石特性及其參數……………………………………………………… 32
2.1.7 力學指標分析………………………………………………………………… 37
2.2 新疆柔性基層瀝青路面對交通荷載的適應性……………………………… 38
2.2.1 有限元模型的建立…………………………………………………………… 38
2.2.2 動載荷載圖式對柔性基層瀝青路面力學回響的影響……………………… 40
2.2.3 胎壓對柔性基層瀝青路面力學回響的影響………………………………… 42
2.2.4 動載高軸重胎壓工況下柔性基層瀝青路面的力學回響…………………… 46
2.2.5 新疆柔性基層瀝青路面對動載的適用條件………………………………… 49
2.3 新疆柔性基層瀝青路面結構對環境的適應性……………………………… 49
2.3.1 路基回彈模量對柔性基層瀝青路面結構的影響…………………………… 49
2.3.2 柔性基層瀝青路面對南疆高溫地區的適應性……………………………… 51
2.3.3 柔性基層瀝青路面對北疆寒冷地區的適應性……………………………… 61
2.3.4 柔性基層瀝青路面對新疆大溫差環境的適應性…………………………… 68
2.3.5 柔性基層瀝青路面對新疆各區劃環境的適應性條件……………………… 84
2.4 小結…………………………………………………………………………………… 85
第3章 新疆柔性基層瀝青路面結構的設計指標及影響因素……………………… 87
3.1 新疆全柔性基層瀝青路面結構設計指標…………………………………… 87
3.1.1 新疆不同公路區劃內瀝青路面損害特徵…………………………………… 87
3.1.2 基於剪下破壞的設計指標及影響因素分析………………………………… 92
3.1.3 瀝青路面各設計指標敏感性分析…………………………………………… 93
3.1.4 全柔性基層瀝青路面結構設計指標的確定………………………………… 96
3.2 新疆組合式基層瀝青路面結構設計指標…………………………………… 100
3.2.1 基於半剛性底基層開裂破壞的設計指標及影響因素分析………………… 100
3.2.2 組合式基層瀝青路面各設計指標敏感性分析……………………………… 101
3.2.3 組合式基層瀝青路面結構設計指標的確定………………………………… 105
3.2.4 新疆柔性基層瀝青路面設計方法…………………………………………… 10
3.3 瀝青層厚度及模量變化對擬定路面結構各指標的影響規律………… 112
3.3.1 瀝青層受拉狀態隨瀝青層厚度及模量的變化……………………………… 114
3.3.2 瀝青層及級配碎石層剪應力隨瀝青層厚度及模量的變化………………… 116
3.3.3 半剛性基層拉應力隨瀝青層厚度及模量的變化…………………………… 120
3.3.4 路基頂面壓應變隨瀝青層厚度及模量的變化……………………………… 121
3.3.5 瀝青層模量及厚度參數推薦範圍…………………………………………… 123
3.4 基層厚度及模量變化對擬定路面結構各指標的影響規律……………… 123
3.4.1 對路表彎沉的影響…………………………………………………………… 124
3.4.2 對瀝青層拉應變的影響……………………………………………………… 126
3.4.3 對瀝青層及級配碎石層剪應力的影響……………………………………… 129
3.4.4 對半剛性基層拉應力的影響………………………………………………… 134
3.4.5 對路基頂面壓應變的影響…………………………………………………… 135
3.4.6 基層模量及厚度參數範圍推薦……………………………………………… 137
3.5 路基回彈模量變化對擬定路面結構各指標的影響規律……………… 138
3.5.1 路基回彈模量對路表彎沉的影響…………………………………………… 138
3.5.2 對瀝青層受拉和受剪的影響………………………………………………… 139
3.5.3 對級配碎石層剪應力的影響………………………………………………… 140
3.5.4 對半剛性基層拉應力的影響………………………………………………… 141
3.5.5 對路基頂面壓應變及路表彎沉的影響……………………………………… 142
3.5.6 路基回彈模量合理參數推薦………………………………………………… 143
3.6 小結………………………………………………………………………………… 144
第4章 基於新疆氣候環境的柔性基層瀝青路面結構最佳化……………………… 146
4.1 新疆Ⅰ區和Ⅱ區低溫環境下柔性基層瀝青路面的指標回響………… 146
4.1.1 瀝青層厚度的變化對力學性能的影響……………………………………… 146
4.1.2 不同級配碎石層厚度下的力學指標………………………………………… 149
4.1.3 半剛性底基層厚度的變化對瀝青層開裂的影響…………………………… 152
4.2 新疆Ⅲ區環境下柔性基層瀝青路面的指標回響………………………… 154
4.2.1 級配碎石層厚度對力學指標的影響………………………………………… 154
4.2.2 半剛性底基層厚度的變化對力學指標的影響……………………………… 159
4.3 新疆Ⅳ區高溫環境下柔性基層瀝青路面的指標回響…………………… 162
4.3.1 車轍控制指標受瀝青層厚度變化的影響規律……………………………… 162
4.3.2 車轍控制指標隨級配碎石層厚度變化的規律……………………………… 166
4.3.3 半剛性底基層厚度的變化對車轍控制指標的影響………………………… 169
4.4 基於新疆不同區劃的柔性基層瀝青路面結構推薦……………………… 172
4.5 小結………………………………………………………………………………… 175
第5章 新疆高速公路柔性基層瀝青路面材料最佳化設計………………………… 177
5.1 級配碎石的套用狀況及強度形成機理……………………………………… 177
5.1.1 級配碎石的套用狀況………………………………………………………… 177
5.1.2 級配碎石強度形成機理……………………………………………………… 179
5.2 級配碎石基層的層位功能與適用性………………………………………… 181
5.2.1 級配碎石的層位功能特點…………………………………………………… 181
5.2.2 級配碎石材料的適用範圍…………………………………………………… 182
5.3 新疆自然環境特點與碎石供應現狀………………………………………… 183
5.3.1 自然環境特點………………………………………………………………… 183
5.3.2 碎石材料供應………………………………………………………………… 184
5.4 級配碎石原材料技術性能……………………………………………………… 184
5.4.1 原材料物理力學性能測試…………………………………………………… 184
5.4.2 原材料耐久性能測試………………………………………………………… 185
5.5 級配碎石材料級配最佳化設計…………………………………………………… 187
5.5.1 級配設計理論………………………………………………………………… 187
5.5.2 級配碎石設計指標的確定…………………………………………………… 189
5.5.3 基於逐級填充試驗的級配碎石的級配設計………………………………… 190
5.5.4 骨架密實型級配碎石最佳化設計……………………………………………… 195
5.6 級配碎石的物理力學性能……………………………………………………… 197
5.6.1 力學性能……………………………………………………………………… 197
5.6.2 抗剪下性能…………………………………………………………………… 202
5.6.3 抗永久變形能力……………………………………………………………… 206
5.7 柔性基層材料設計指標及方法……………………………………………… 208
5.7.1 級配碎石材料設計指標及要求……………………………………………… 208
5.7.2 級配碎石材料設計方法……………………………………………………… 211
5.7.3 新疆級配碎石設計流程圖…………………………………………………… 212
5.8 小結………………………………………………………………………………… 213
第6章 新疆級配碎石施工關鍵技術…………………………………………………… 214
6.1 依託工程概況…………………………………………………………………… 214
6.1.1 工程簡介……………………………………………………………………… 214
6.1.2 試驗段路面結構……………………………………………………………… 214
6.2 級配碎石生產配合比設計……………………………………………………… 215
6.2.1 生產配合比初選……………………………………………………………… 215
6.2.2 生產配合比物理力學性能…………………………………………………… 216
6.3 新疆級配碎石壓實控制指標與碾壓方案…………………………………… 217
6.3.1 散體材料壓實理論…………………………………………………………… 217
6.3.2 施工壓實控制指標…………………………………………………………… 218
6.3.3 施工壓實機械選擇…………………………………………………………… 218
6.3.4 施工碾壓方案確定…………………………………………………………… 219
6.4 新疆級配碎石柔性基層施工工藝…………………………………………… 220
6.4.1 施工前的準備工作…………………………………………………………… 220
6.4.2 拌和技術要點………………………………………………………………… 220
6.4.3 運輸技術要點………………………………………………………………… 221
6.4.4 攤鋪技術要點………………………………………………………………… 222
6.4.5 碾壓技術要點………………………………………………………………… 223
6.4.6 接縫處置要點………………………………………………………………… 223
6.5 新疆級配碎石施工現場的質量控制………………………………………… 225
6.5.1 原材料的現場檢測…………………………………………………………… 225
6.5.2 施工現場含水率檢測及級配控制…………………………………………… 225
6.5.3 壓實度檢測…………………………………………………………………… 227
6.5.4 承載能力檢測………………………………………………………………… 227
6.6 小結………………………………………………………………………………… 228
第7章 推廣套用前景……………………………………………………………………229
7.1 經濟效益分析…………………………………………………………………… 229
7.1.1 壽命周期費用組成及分析方法……………………………………………… 229
7.1.2 經濟效益分析影響因素……………………………………………………… 231
7.1.3 不同路面結構費用對比分析………………………………………………… 232
7.2 社會環境效益分析……………………………………………………………… 238
7.3 套用推廣的前景………………………………………………………………… 238
作者簡介
徐岩,教授級高級工程師,畢業於沙理工大學交通運輸工程系,自大學畢業以來一直在新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院從事勘測設計及科研工作。曾多次擔任國家和自治區重點和大型工程的項目負責人、技術負責人(其中大中型項目有二十餘項),負責或參加的公路規劃勘察設計項目累計里程約7000餘公里。作為主要參與人員完成“公路建設過程中落實資源節約、環境友好對策措施”“嚴寒地區溫度及收縮徐變效應對混凝土連續箱梁結構的影響研究”等4項自治區級以上重點科研項目,作為主要起草人參與編寫完成《道路鋼波紋管(板)橋涵施工技術規範》《新疆偏遠地區小交通量工程技術指南》2項地方標準規範;發表論文多篇。