通村公路沥青路面典型结构优化方法研究

　　（２） 对于通村公路由于资金、施工机械、施工水平等因素的影响，其可靠性要求较低。
　　一般可按轻交通设计与推荐。
　　（３） 公路等级与交通分级二者在理论上有着多种组合，但并非一一对应，应尽量避免不合理的组合。
　　3．室内外试验
　　选取几种较典型半刚性材料，进行不同龄期的抗压强度、抗压模量、弯拉强度、水稳性能、冻融循环及抗温缩性试验，通过试验得到几种半刚性材料在不同龄期下强度和抗压模量增长规律，通过室内试验和野外的实测综合论证，提出通村公路常用公路材料参数建议值。
　　结合我国公路沥青路面设计指标和设计参数的一些研究成果，以及保定市的实际情况对常用基层设计参数的推荐如下表1，面层设计参数的推荐如表2。
　　
　　4.沥青路面典型结构优化设计
　　路面结构优化设计是节省工程投资，提高使用效益的有效途径。现有路面结构优化设计方法都可以归结为经典优化设计方法。即以经济指标为目标函数，满足各种技术要求为约束条件，利用数学规划理论，寻求目标函数最小的路面结构设计方案。
　　表1常用基层设计参数推荐表
　　材料名称 配合比 抗压模量（MPa） 劈裂强度
　　水泥稳定碎石 4:96~5:95 1200~1300 0.55~0.65
　　石灰粉煤灰稳定碎石 6:14:80 1100-1400 0.60~0.80
　　石灰粉煤灰土 10:45:45 550~650 0.2~0.23
　　石灰土 10%~12% 500~600 0.2~0.23
　　皂化渣稳定土 25% 250~350 0.2~0.25
　　表2常用面层材料设计参数推荐表
　　材料名称 材料类型 抗压模量E(MPa) 劈裂强度
　　δip(MPa)
　　  20℃ 15℃ 
　　细粒密级配沥青混凝土 AC-13I 1200-1600 1800-2200 1.2-1.6
　　中粒密级配沥青混凝土 AC-16I 1000-1400 1600-2000 0.8-1.2
　　4.1数据模型
　　将单位面积路面结构的综合造价作为目标函数，设计变量（各层路面结构层厚度）与目标函数成线性关系：
　　（1）
　　—第层路面结构单位厚度、单位面积造价，单位（）
　　—第层路面结构厚度，单位
　　—各层造价敏感因子，（引入这个变量是为控制优化出的结果符合施工要求），单位元/层
　　引入沥青路面设计规范中及上述设计原则中的一些约束条件，得到寻求合理结构的数学模型：
　　目标函数：（2）
　　约束条件：
　　
　　
　　
　　
　　—面层合适厚度，其值确定可根据设计经验、各地区路面结构实际使用状况进行确定；
　　、—分别为路面整体性结构层可能产生的最大弯拉应力和路面材料允许弯拉应力；
　　—第层材料的最小允许结构层厚度；
　　、—分别为路面结构总厚度与路面结构防冻层厚度。
　　、—分别为路面表面实有弯沉和路面表面允许弯沉；
　　式中其它指标的含义同公式(1)。
　　4.2数学模型的解法
　　4.2.1解法一
　　在路面合理结构中，弯沉和弯拉应力的约束条件是非线性的，属于隐性约束，另外不同等级、不同地区的路面设计参数不同，技术要求也不同，约束具有相对不稳定性，这种数学模型宜采用直接计算方法，可变允许误差法可用于求解本课题。为此编制了通村公路半刚性沥青路面合理结构优化程序RDP，对各种可能结构组合进行厚度优化，按目标函数由大到小的顺序输出个方案的优化结果，以达多方案的优化目的。
　　4.2.2解法二
　　1． 优化模型的简化
　　利用现有的沥青路面设计程序，按照路面各结构层的组合原则，进行试算，一次列出各种可行性方案，这样就可把优化模型简化为：
　　目标函数：
　　约束条件：
　　
　　
　　式中各指标意义同公式（2）。
　　用EXCEL的优化分析工具进行优化计算
　　EXCEL是美国Microsoft公司推出的office软件之一的电子表格，是基于Windows操作系统的应用软件。通过EXCEL的分析工具“规划求解”可以准确的计算出简化后的优化模型的结果。从而得到最佳方案。打开EXCEL后，在“工具”下拉菜单中查找是否有“规划求解”项，如果没有，可单击“加载宏”命令，在“加载宏”对话框中，选定“规划求解”复选框加载即可。其具体计算方法可参照有关的EXCEL书籍。
　　5.典型结构图式及程序设计
　　典型结构研究的最终成果是可用于指导设计、施工的路面典型结构推荐图。在对保定市各县现有的沥青路面进行详细的路况调查，总结使用经验的基础上，针对本地区的气候特点、地理状况及筑路材料供应条件等，经分析、计算优化拟定了适用于保定地区的通村公路半刚性基层沥青路面典型结构图和使用指南，可供生产部分使用。
　　为方便公路设计人员使用，作者编制了计算机辅助设计程序，该CAD程序选用VB6.0作为程序设计语言及开发工具。在程序的结构划分、界面显示、输出形式、容错手段等各个环节都充分考虑了工程技术人员的实际应用水平和习惯，使程序便于应用，对输入、输出界面采用清晰明了的窗口设计，并配合大量的中文提示，使用户操作更加方便、安全，避免了非法输入引起的不可预见错误而导致系统崩溃现象，使本系统更有利于推广使用。
　　6.结束语
　　1． 典型结构设计方法能够综合理论分析、工程和地区特点，具有先进性和实用性。文中提出的设计原则和方法可用于制定通村公路设计指南。
　　2． 土基回弹模量E0和交通量的合理划分使设计有良好的可操作性，并保持与现行规范的一致性，结果合理，方法可行。
　　3． 对几种有代表性的典型结构材料的物理力学特性进行了系统性室内试验，得到和推荐了各类半刚性材料的设计参数。
　　4． 在通村公路半刚性基层沥青路面的合理结构优化模型中，指出了考虑最大压实度的造价敏感因子。增加了对比不同层数路面结构优化的可能性。

 2/3   首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页