[发明专利]一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法

说明书

一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法，属于路面结构设计技术领域。本发明可解决目前无针对寒冷地区堤顶道路结构层设计方法的问题。本发明通过优化材料配比和选择适宜路面结构，使堤顶公路的路用性能和耐久性更加优异。本发明的优点是：本发明考虑了堤顶公路的特殊性，规定了适宜的抢险车辆标准轴载，摒弃了公路行业的疲劳控制标准，采用路面结构在轴载作用下不产生极限破坏作为设计标准，该设计方法与堤顶公路的实际使用状况相匹配，可以保证堤顶公路在抢险工作中可靠性，按堤顶公路所处环境的特殊性，参照公路规范增加了低温开裂指数验算和防冻厚度验算，保证寒区堤顶路的抗冻性和耐久性。

技术领域

本发明属于路面结构设计技术领域，具体涉及一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法。

背景技术

近年来，为了防止水患发生，我国投入很多资金进行防洪筑堤工程，东北地区有黑龙江、松花江等多条河流，因此防洪工作十分重要。为了提高防洪抢险效率，保障人民群众生命财产安全，所以在很多堤坝之上修筑了堤顶公路。但是堤坝土质多为粘土或重粘土，保水性强，强度较低，且在冬季路基容易冻涨，而且堤坝路基土压实标准低，铺筑路面后易产生较大沉降，稳定性差，加上寒区气候条件恶劣，所以其实堤坝之上不适合修筑公路。此外，堤顶公路的交通状况与一般公路不同，因此堤顶公路结构层设计无法参照常规的公路路面结构层的设计方法来设计。为了使堤顶公路能满足使用需求，采用针对寒区堤顶公路特殊情况的设计方法是有必要的。

普通公路车辆众多，所以现有公路行业路面结构设计规范都是以通过控制路面材料疲劳来设计路面结构，堤顶公路较为特殊，平时并无车辆荷载，只有抢险时会有抢险车辆行驶，且抢险车辆轴载远超公路行业标准轴载，故不宜采用公路行业路面设计指标与标准，急需研究一种新的标准以满足堤顶公路的设计要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法，以解决目前无针对寒冷地区堤顶道路结构层设计方法的问题。本发明通过优化材料配比和选择适宜路面结构，使堤顶公路的路用性能和耐久性更加优异。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种寒区堤顶道路沥青路面结构层的设计方法，所述结构层分为四层，从上至下分别为沥青混凝土磨耗层、沥青混凝土承重层、级配砂砾缓冲层、半刚性基层；所述方法具体如下：

步骤一：测试结构层各层原材料的各项性能；

步骤二：统计堤顶道路抢险车辆的轴载谱，从高到低排序，选择轴载谱中最大轴载作为堤顶道路沥青路面结构层设计的标准轴载；

步骤三：以步骤二得到的标准轴载作用下的半刚性基层层底拉应力、沥青混凝土承重层层底拉应力两个指标作为设计指标；

步骤四：按马歇尔法设计沥青混凝土磨耗层中混凝土的配合比；

步骤五：堤顶道路沥青路面结构层中的基层采用半刚性基层，半刚性基层厚度为20～40cm；

步骤六：在半刚性基层之上设置10cm厚度的级配碎石为级配砂砾缓冲层；

步骤七：以沥青混凝土承重层厚度作为设计层，以沥青混凝土磨耗层、沥青混凝土承重层和级配砂砾缓冲层在标准轴载作用下不产生极限破坏为设计标准，计算沥青混凝土承重层厚度，验算公式如下：

ε_a≤[ε_a]

ε_b≤[ε_b]

式中，ε_a为沥青路面结构层在标准轴载作用下通过层状弹性体系理论计算所得的层底拉应力；[ε_a]为沥青路面结构层所能承受的最大拉应力；ε_b为半刚性基层材料在标准轴载作用下通过层状弹性体系理论计算所得的层底拉应力；[ε_b]为半刚性基层材料所能承受的最大拉应力；