城市人行道透水路面结构层厚度分析-路桥设计-筑龙路桥市政论坛

标签：路面结构

　　城市人行道现在多采用混凝土砌块，以替代现有的水泥九格砖、沥青面层和土路肩，该砌块虽然具有耐久、强度高、抗滑、美观等性能，但是面砖不能透水、吸水。
　　由于不透水的混凝土等路面材料，使得雨水不能自然的渗入地下，城市地下水又在不断的抽取，导致城市地下水位越来越低，形成了地质学上的“漏斗型”地下水位，引发地面沉降。城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料所硬化覆盖，形成了生态学上的“人造沙漠”。另外，不透气的路面很难与空气进行热量、水分的交换，缺乏对城市地表温度、湿度的调节能力，产生气象学上的“人造火山”，即城市热岛现象。所以，为促进“生态城市”的形成，城市人行道现在多采用透水砖。
　　但是在城市人行道的结构中，基层仍然采用的是半刚性基层，如石灰土类和石灰粉煤灰类材料的基层。而这种材料做的基层是不透水的，并且易产生温缩或其它原因产生的裂缝，在透水砖透水的功能下，水往往会停留在基层上面，或者渗透到裂缝中。在常温下浸泡基层会导致强度降低，表层松散；冬季的低温下，雪水会导致基层的冻融破坏；春季会造成春融翻浆等等。

　　城市人行道结构层设计现状
　　城市人行道透水路面结构层的承载机理与联锁砌块相似，因为透水人行道透水砖之间和联锁块层上都具有很多的裂缝，所以荷载不能像混凝土板那样靠板体的挠曲来扩散，也无法像沥青混凝土路面那样靠自身的整体性扩散，而是靠接缝的剪切力作用，使接缝的两个侧壁发生剪切位移，将部分的竖向压力转变为水平推力，使块层具有明显的“拱效应”。
　　联锁砌块的结构层设计相较于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面设计，并没有相关的设计规范，目前的计算理论和设计方法与其他的路面一样，仍采用弹性层状理论，就是将块料层等效看做为一各向同性的均匀体材料，这种做法夸大了块料层的扩散能力，不能很好的反应接缝的力学性能，但是国内设计大都还是建立在弹性层状理论的基础上的。
　　而国外的研究和应用相对较早，在80年代初期德国的联锁砌块产量就已超过4500万m2，目前的设计理论主要为三种：一是弹性层状理论，如在英国、澳大利亚等所采用；二是有限元分析法，如在荷兰、日本等采用；三是弹性半空间理论，如在英国港口协会所采用。

　　人行道透水路面设计方法
　　天津市人行道透水路面设计，采用了典型结构分析法和等效厚度法，依据天津市人行道现状，确立了典型结构，并根据基层材料的不同按照沥青路面或水泥混凝土路面的设计方法做修正计算。刚性基层厚度可参照现行规范《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002进行计算；半刚性基层和柔性基层厚度，可参照现行规范《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006进行计算。
　　对于刚性（水泥混凝土）基层的砌块路面，运用水泥混凝土路面设计方法，在确定水泥混凝土板厚度后，考虑折减系数进行计算。

　　典型结构
　　考虑天津市路面的抗冻性及抗冻的最小厚度，根据天津市人行道现状，确立的典型结构为：
　　典型结构一：透水砖6-8cm+砂层3cm+透水混凝土15cm+级配碎石10-15cm
　　典型结构二：透水砖6-8cm+砂层3cm+级配碎石30cm
　　典型结构厚度计算
　　典型结构一厚度计算可采用水泥路面设计规范，典型结构二厚度计算可采用沥青混凝土路面设计规范，人行道只有很少的行车荷载，没有相关的交通量统计，所以计算采用的是相应的水泥路面或沥青混凝土路面规范的交通量。
　　经计算，典型结构一厚度满足设计要求，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，设计交通量采用的是四级公路的交通量，相应的土基回弹模量取值为15Mpa。
　　而典型结构二厚度若是满足设计要求，其土基回弹模量须不小于37Mpa，而相关的设计交通量取的是四级公路的最大值。所以土基回弹模量取37Mpa可作为典型结构二设计的最大值。
　　而实际人行道只是人群荷载，只有少量的行车荷载，远远达不到四级公路的最大交通量，所以当交通量降低时，土基的回弹模量也应该相应的降低，取不同的交通量进行计算。

　　在进行试验段验证时，当土基的回弹模量小于15Mpa时，因为仪器精度的原因，造成弯沉检测值误差较大，无法科学评估土基的回弹模量，所以分别选取了15Mpa和20Mpa的土基回弹模量进行了施工，并做了高程观测和平整度观测，观测后发现人行道未发生冻胀和塌陷等变化，证明透水人行道土基回弹模量取15Mpa和20Mpa没有问题。所以，当交通量很小时，典型结构二的土基回弹模量可以取15Mpa。
　　所以很据人行道的实际需求，土基的回弹模量取15-37Mpa均能满足典型结构二的设计要求。

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奖励荣誉分+1 筑龙币+20

奖励于 2015-04-08 17:58:48

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sdeoxia

发表于2015-04-07 | 只看该作者筑龙币+5

楼

2

典型结构二厚度若是满足设计要求，其土基回弹模量须不小于37Mpa，而相关的设计交通量取的是四级公路的最大值

奖励筑龙币+10

奖励于 2015-04-08 17:58:53

举报点评(0) 点赞(0)

SXLQLRB666

发表于2015-04-08 | 只看该作者

楼

3

在进行试验段验证时，当土基的回弹模量小于15Mpa时，因为仪器精度的原因，造成弯沉检测值误差较大，无法科学评估土基的回弹模量，所以分别选取了15Mpa和20Mpa的土基回弹模量进行了施工，并做了高程观测和平整度观测，观测后发现人行道未发生冻胀和塌陷等变化，证明透水人行道土基回弹模量取15Mpa和20Mpa没有问题。所以，当交通量很小时，典型结构二的土基回弹模量可以取15Mpa。

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