第一篇：河北工業(yè)大學(xué)-某高速公路水泥砼路面的使用性能評(píng)定與改建設(shè)計(jì)研究-前期報(bào)告（本站推薦）

河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期報(bào)告

河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期報(bào)告

畢業(yè)論文題目：某高速公路水泥砼路面的使用性能評(píng)定與改建設(shè)計(jì)研究 專業(yè)：土木工程（道路橋梁方向）學(xué)生信息：

指導(dǎo)教師信息：宋金華教授 報(bào)告提交日期：2013.4.16

目前，在公路建設(shè)中，尤其是高等級(jí)道路，大多都采用瀝青路面。然而汽車運(yùn)輸朝著高

速、重載、大流量的方向發(fā)展，越來(lái)越多的瀝青道路通車僅幾年就出現(xiàn)嚴(yán)重的早期破壞，需翻修改造，有的甚至通車僅一兩年就需進(jìn)行大修甚至重建，這種情況在南方多雨潮濕的地區(qū)尤為嚴(yán)重。面對(duì)這樣的現(xiàn)狀，我們不得不重新審視，瀝青路面在所有地區(qū)是不是最好最合適的路面。此外，我國(guó)國(guó)產(chǎn)瀝青蠟質(zhì)含量太多，高級(jí)路面使用的瀝青一般都是國(guó)外進(jìn)口的，國(guó)際原油價(jià)格的波動(dòng)牽掛著瀝青路面和水泥路面的發(fā)展，在石油價(jià)格一漲再漲的情況下，水泥路面的發(fā)展前景變得越來(lái)越明朗。水泥混凝土路面具有穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、耐久度好、養(yǎng)護(hù)維修量小等優(yōu)點(diǎn)，有其不可忽視和取代的優(yōu)點(diǎn)，有更為廣泛的適用性。

表格 1水泥路面使用情況

道路使

道路名稱

用年限

明心路 塞壩路 聯(lián)桂北街 信義路 百花路6 15 20 6

/m 447 307 362.2 386 659

/m 10 10 20 10 10

積/㎡ 4470 3070 7244 3860 6590

元 280 210 310 125 280

積/㎡ 220.5 231.3 971.1 552.3 521.68 13 14 8

長(zhǎng)度

寬度

道路總面

工程造價(jià)/萬(wàn)

累計(jì)損壞面

損害率/％

/(元/(㎡*年))

150 150 150 150

萬(wàn)元 6.9 5.3 16 11.3 8.6

單位維修費(fèi)用

總維修費(fèi)用/

表格 2瀝青路面使用情況

道路使

道路名稱

用年限

花蕾東路 涌岸路 百鶴路 環(huán)岸南路 裕海路5 4 2 4

451.2 432.6 550 1156 99815 15 15 15

長(zhǎng)度/m

寬度/m

積/㎡ 9024 6489 8250 17340 14970

萬(wàn)元 800 460 640 1153 620

面積/㎡ 970.3 871 921.3 640 1424.2

/％ 11 13 11 4 10

/(元/(㎡*年))

180 180 180 180 180

用/萬(wàn)元 17.5 15.7 16.6 9.8 25.6

道路總面

工程造價(jià)/

累計(jì)損壞

損害率

單位維修費(fèi)用

總維修費(fèi)

對(duì)比表1和表2可以看出，瀝青路面的造價(jià)相對(duì)較高，道路使用年限都比較低，通車不到幾年都需反復(fù)維修，累計(jì)破壞面積大，維修費(fèi)用較高；水泥路面不僅造價(jià)低，而且一般使用年限較長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)成本也較低。

我國(guó)水泥混凝土路面的大規(guī)模建設(shè)是在1980年以后，我國(guó)的水泥路面以每年建成數(shù)百千米的速度增長(zhǎng)；1985年以后我國(guó)水泥路面的建設(shè)速度明顯加快，以每年數(shù)千千米的速度增長(zhǎng)。1987年，我國(guó)已經(jīng)建成水泥路面5 824 km，1994年后，我國(guó)水泥路面以每年建成10000km的速度增長(zhǎng)。2000年以后，我國(guó)水泥路面的以每年建成數(shù)萬(wàn)千米的速度增長(zhǎng)。2005年到2007年，由于農(nóng)村公路的大規(guī)模建設(shè)，我國(guó)水泥路面以20 ~30余萬(wàn)千米的速度增長(zhǎng)。

根據(jù)交通部公路司2002年底的統(tǒng)計(jì)資料，我國(guó)水泥路面和瀝青路面2種高級(jí)路面的建成總里程28.86萬(wàn)公里，其中水泥路面16.75萬(wàn)公里，占58％。水泥路面在高速公路上大約占25％?？梢?jiàn)，水泥混凝土路面在高速公路中的比例任然較低。水泥路面相對(duì)于瀝青路面

還在有一些不足。與瀝青路面相比，水泥路面主要有兩大問(wèn)題：一是水泥路面的行車舒適性不及瀝青路面；二是水泥路面損壞后，修復(fù)難度大。

關(guān)于水泥路面行車舒適性的提高和改善，首要問(wèn)題是提高動(dòng)態(tài)平整度以及延長(zhǎng)優(yōu)良平整度的使用年限。關(guān)于高平整度問(wèn)題，通過(guò)大型機(jī)械化滑模施工技術(shù)10年的研究和推廣，水泥路面的動(dòng)態(tài)平整度已經(jīng)有了質(zhì)的改進(jìn)。由于推廣了滑模攤鋪技術(shù)，我國(guó)高速公路水泥混凝土路面的平整度由δ≤1．5低于瀝青路面，發(fā)展到與瀝青路面平整度規(guī)定相同 δ≤1．2。實(shí)際工程做到了δ =0．7～1．0；最好的平整度為 δ=0．45。高平整度的水泥路面主要依靠合格的原材料、精確的混凝土配合比、良好的機(jī)械配套生產(chǎn)能力與連續(xù)不間斷的流暢滑模攤鋪來(lái)實(shí)現(xiàn)。我國(guó)水泥混凝土路面滑模攤鋪技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，與最發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)、德國(guó)同步，使我國(guó)高速、一級(jí)公路水泥路面建造有了可以依托的高質(zhì)量現(xiàn)代化施工新技術(shù)。15年觀測(cè)表明：滑模攤鋪高速公路水泥路面達(dá)到相同破損率時(shí)，比小型機(jī)具施工的水泥路面使用壽命長(zhǎng)6～7年。關(guān)于高平整度的長(zhǎng)期保持性問(wèn)題，近年來(lái)，我國(guó)在高速公路上使用了兩項(xiàng)消除錯(cuò)臺(tái)的技術(shù)：一是每條橫向縮縫使用傳力桿鋼筋支架；二是使用滑模攤鋪機(jī)的自動(dòng)傳力桿插入裝置。這種路面結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)可以消除現(xiàn)有普通水泥混凝土路面上接縫跳車現(xiàn)象。

關(guān)于水泥混凝土路面修復(fù)難的問(wèn)題，交通部已在西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目計(jì)劃中立項(xiàng)，目前正在開(kāi)展研究工作，攻堅(jiān)目標(biāo)是要在10～12小時(shí)內(nèi)（當(dāng)晚）解決斷板的快速修復(fù)問(wèn)題。另外在水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)管理中要求及時(shí)進(jìn)行2項(xiàng)預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)：一是隨時(shí)灌縫，保證接縫密封防水；二是對(duì)脫空面板在沒(méi)有斷板前進(jìn)行灌漿穩(wěn)板。在設(shè)計(jì)上采用瀝青滑動(dòng)封閉層，防止半剛性基層的沖刷脫空。水泥混凝土路面的修復(fù)難問(wèn)題在使用新機(jī)械和新型材料的條件下，完全可以在一定程度上得到解決。

除了這兩大問(wèn)題外，水泥混凝土路面還存在用水量大、通車時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，尤其在缺水的北方地區(qū)尤為突出。

未來(lái)，水泥路面學(xué)科要重點(diǎn)解決一下五個(gè)課題：長(zhǎng)壽命普通水泥混凝土路面的整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化在長(zhǎng)壽命的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究中，必須解決三個(gè)交界面的問(wèn)題：

(1)路床與底基層之間的界面：用適宜厚度的粒料墊層或底基層來(lái)解決路基差異沉降、塑性化、泥化等逐漸損失承載力問(wèn)題。

(2)板底與貧混凝土剛性上基層之間的界面：用柔性墊層解決特重載水泥路面斷角問(wèn)題；在水泥、石灰及綜合穩(wěn)定上基層表面用瀝青薄層解決板底沖刷脫空加速破壞問(wèn)題。

(3)車輪與表層界面：設(shè)計(jì)理論上解決多軸車型疲勞應(yīng)力增大及臨界荷位轉(zhuǎn)移等問(wèn)題，使用功能上增加水泥路面磨耗功能層的新概念，確保高速公路滿足行車安全性與舒適性的要求。二維混凝土路面板疲勞特性的基礎(chǔ)理論研究

眾所周知，目前國(guó)際上與我國(guó)的水泥路面以混凝土的荷載疲勞加溫差疲勞應(yīng)力作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的基本準(zhǔn)則，要求在規(guī)定應(yīng)力強(qiáng)度比下的普通混凝土路面的疲勞次數(shù)應(yīng)達(dá)到50000000次以上。但是這個(gè)疲勞次數(shù)是在一維小梁疲勞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲取的。一方面，一維小梁與二維面板的疲勞循環(huán)次數(shù)有成倍差別；另一方面，隨著重載車輛的增加，3、4、5、6、7根后軸的超重載卡車越來(lái)越多，高應(yīng)力強(qiáng)度比的疲勞越來(lái)越多，越來(lái)越嚴(yán)重。因此，開(kāi)展與實(shí)際超重載情況相一致的二維混凝土路面板的基礎(chǔ)疲勞理論與方程的研究就顯得特別緊迫和需要。這不僅可在特重交通條件下尋求提高疲勞次數(shù)的技術(shù)措施與方法，而且對(duì)現(xiàn)有水泥路面的實(shí)際使用壽命可進(jìn)行更為準(zhǔn)確的預(yù)估。適應(yīng)特重交通條件的連續(xù)鋼筋混凝土路面

由于水泥路面上彎拉應(yīng)力交變的復(fù)雜性，我國(guó)已經(jīng)建成的雙層連續(xù)鋼筋混凝土路面沒(méi)有

問(wèn)題，而節(jié)省了一半鋼筋用量的單層鋼筋混凝土路面使用情況不盡如人意，最重要的早期破損原因是裂縫寬度沒(méi)能得到有效的控制，過(guò)寬的裂縫在高速重載車輪下壓碎成了破碎帶而不得不修復(fù)。

從建設(shè)投資角度講，連續(xù)鋼筋混凝土路面的造價(jià)已經(jīng)低于我國(guó)大量建造的25 cm全厚式瀝青路面；而且建造連續(xù)鋼筋混凝土路面上下使用瀝青層的復(fù)合式路面造價(jià)亦不高于全厚式瀝青路面。

交通部西部開(kāi)發(fā)項(xiàng)目正在開(kāi)展研究，這項(xiàng)技術(shù)是在我國(guó)越來(lái)越寬松的投資環(huán)境和使用條件下，水泥路面抵抗特重交通量、超重載的重要技術(shù)手段。適應(yīng)路基變形及特重交通的纖維混凝土路面

水泥混凝土路面剛性路面容易破損的最大問(wèn)題是其允許的彎曲變形非常小，增大水泥路面變形的基本手段是使用纖維混凝土路面，鋼纖維混凝土路面在現(xiàn)行設(shè)計(jì)和施工兩部規(guī)范中已經(jīng)編人，問(wèn)題是鋼纖維造價(jià)過(guò)高，單方鋼纖維混凝土的造價(jià)翻倍。我們正在尋求用量較少、補(bǔ)強(qiáng)與變形效果更明顯的無(wú)機(jī)纖維品種與適宜用量。希望這種適應(yīng)大變形的路面材料不僅能夠在工期很緊路基欠穩(wěn)固的水泥路面上得到應(yīng)用，而且像美國(guó)一樣在老瀝青路面或水泥路面上使用纖維混凝土的超薄加鋪層。聚合物水泥混凝土表面功能層或加鋪層

聚合物彩色水泥混凝土路面表層，主要是制作表面抗滑、降噪、排水、耐磨、著色功能層或加鋪層。重慶交通大學(xué)易志堅(jiān)教授已經(jīng)進(jìn)行了一些試用與開(kāi)發(fā)工作。不僅提高了水泥路面的行車安全，而且環(huán)保降噪，美化交通環(huán)境。

它存在的問(wèn)題有：一是不可僅做聚合物混凝土路面，而從提高路面的抗老化、耐水性方面看，必須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場(chǎng)價(jià)格只能做表面功能層或薄層加鋪層，不能作厚路面承載層，原因是聚合物價(jià)格過(guò)高，我們知道：水泥500元／t左右；瀝青5 000元／t左右；聚合物50 000元／t左右。聚合物材料比瀝青貴10倍，比水泥貴100倍。其次是聚合物產(chǎn)自原油，當(dāng)原油價(jià)格上漲時(shí)，聚合物價(jià)格將大脹；而且不可能與水泥那樣，提供大量的供應(yīng)量和日供給強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

1、宋金華,主編《路基路面工程》，人民交通出版社，2006年

2、沙慶林，《高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防》人民交通出版社，2001年

3、鄒細(xì)桂，王孟華.淺析水泥混凝土路面在南方地區(qū)的發(fā)展應(yīng)用[J] 公路交通科技，20094、傅智,李紅.我國(guó)水泥混凝土路面3O年建設(shè)成就與展望[J] 公路交通科技,2008(12):25-125、《公路》雜志,1998 年第六期

進(jìn)度安排：

1、2013.3.26~2013.4.03：布置任務(wù), 研讀資料,準(zhǔn)備前期報(bào)告2、2013.4.12~2013.4.17：完成前期報(bào)告并,提交文獻(xiàn)綜述3、2013.4.18~2013.4.25：完成指定路段的道路技術(shù)狀況調(diào)查與分析4、2013.4.26~2013.5.09：匯總有關(guān)基礎(chǔ)資料，完成其他技術(shù)指標(biāo)的分析與評(píng)定5、2013.5.10~2013.5.16：完成并提交中期報(bào)告6、2013.5.17~2013.5.27：完成典型路段的結(jié)構(gòu)分析，提出適宜的路面結(jié)構(gòu)方案7、2013.5.28~2013.6.01：完成論文初稿，及相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件8、2013.6.02~2013.6.7：完成論文定稿9、2013.6.10~2013.6.113：答辯