非水平路面（通用5篇）
非水平路面 篇1
摘要：在虚拟驾驶模拟系统中,智能自主汽车在非水平路面上的驾驶水平对于整个虚拟驾驶仿真系统的逼真性以及测试的可信性起着决定作用。在利用数据库技术存储非水平交通环境中道路信息的基础上,采用Creator软件搭建了适合实时仿真的非水平道路模型。分析了智能自主汽车的位姿变换,并利用碰撞检测原理阐述了智能自主汽车视觉信息的获取及其在非水平路面的行驶决策。最后,利用Visual C++、EON Studio软件实现了系统的仿真。实验结果表明,虚拟模拟驾驶系统的真实感得到了增强。
关键词：智能自主汽车,虚拟驾驶,非水平路面,运动仿真
1 引言
据世界卫生组织(WHO)2008年数据显示,道路交通伤害死亡人数占全球总死亡人数的3.2%,并在全球主要死亡原因中排位在第11位,而且道路交通死亡占全球伤害总死亡的23.7%[1]。更为严峻的是,倘若不加倍努力采取相应措施,预计从2000年到2020年,全球道路交通伤亡将上升65%左右[2]。而基于虚拟环境的智能自主汽车研究可以为今后减免道路交通伤害提供有力的实验数据和理论依据。
智能自主汽车是驾驶员和汽车封装在一起的“人-机系统”,是可以实现自动驾驶、无人驾驶的汽车。然而,在真实环境中进行试验将会消耗很大的财力和物力,甚至可能会给人们带来严重的生命与财产安全。文献[3-6]仅仅是在水平路面上对汽车的驾驶行为进行了研究,然而现实环境中道路是颠簸不平的,为此,本文在非水平路面虚拟环境中,对智能自主汽车的驾驶行为进行研究。首先对非水平路面中的道路进行数据描述与建模;其次,阐述了智能自主汽车视觉信息的获取及判断决策;最后在虚拟环境中实现了智能自主汽车的运动。
2 非水平路面的道路描述与建模
虚拟交通环境中的智能自主汽车必须能够识别虚拟场景的道路网络信息,否则,汽车在上坡时,将会出现汽车钻进道路里面或者无法上坡,因此,系统必须以智能自主汽车能够理解的方式,对道路交通网络信息进行定义和描述,并保存在道路信息数据库中。现实中的道路曲折多变,但实际上再复杂的道路也可以细分为直线道路和圆弧道路的组合。为了保证智能自主汽车每时每刻都在虚拟路面上行驶,每一脉冲都要计算智能自主汽车与道路之间的关系。本系统一律把原点设置在最右车道正中的路段起点处,以利于不同路段之间的衔接。本文把实际道路抽象为三种类型:直线型路段、左转弯型圆弧路段和右转弯型圆弧路段,如图1所示。
(1)直线型路段(RoadType=0)
如图1(a)所示,直线型路段坐标系是在二维平面坐标系的基础上增加了一维坡度值i(单位:度)。汽车节点中用Position属性描述汽车在直线路段上所处的位置。RoadLength表示路段的长度(单位:m)。
(2)圆弧路段
如图1(b)、图1(c)所示,圆弧路段坐标系是在极坐标的基础上增加了一维坡度值i(单位:度)。RoadRa-dius表示圆弧路段的几何半径。汽车节点中用AnglePosition属性描述汽车在圆弧路段上所处的位置。路段长度也用RoadLength表示(单位:度)。LeftorRight用来区分左转弯型圆弧路段和左转弯型圆弧路段。
1)左转弯型圆弧路段,如图1(b),LefiorRight值为true,。极坐标角度起始值为0°,沿着行驶方向,汽车的极坐标角度将不断增大。
2)右转弯型圆弧路段,如图1(c),LeftorRight值为false。极坐标角度起始值为180°,沿着行驶方向,汽车的极坐标角度将不断减少。
道路在上下坡时,往往有一个圆弧过渡,为了避免智能自主汽车在过渡位置出现跳动,将该过渡圆弧路段分解成小段的直线型来解决。如图2(b)将图2(a)上下坡路段分解成五段直线型路段。其中,下一路段始端最右车道中点与本路段末端最右车道起点进行拼接而成。
可以将各个路段按照一定的顺序进行首尾相连组成一个复杂的非水平道路,各个路段的局部坐标系的原点在世界坐标系中有其唯一的世界坐标值,根据这一原理,建立一个道路数据库,如表1所示。当汽车在非水平路面的虚拟道路上行驶时,每一时刻,智能自主汽车和每一路段在世界坐标系中都有其唯一的位置。于是,在系统初始化时,根据智能自主汽车的世界坐标值和数据库中相应的数据可以得到智能自主汽车所处的当前路段及其该路段的相关信息。
3 智能自主汽车在非水平路面上的行驶
3.1 智能自主汽车位置的描述及位姿变换
如图3所示,在场景中的世界坐标系为X0Y0Z0,路段有一个局部坐标系,其局部坐标系原点位于该路段最右车道正中心点,以汽车前进方向作为局部坐标系X1轴,垂直向上为Z1坐标系,依据右手笛卡尔坐标系,设定Y1坐标系为水平向左。其中,坐标系X1Y1Z1为智能自主汽车所处该路段的局部坐标系。
智能自主汽车在虚拟场景中道路上的运动,其实就是智能自主汽车空间矩阵的变化过程[7,8]。在三维虚拟空间中,智能自主汽车上各点在其局部坐标系中的位置可以用矩阵P的形式来描述,本文选取智能自主汽车四个轮胎的最低点作为支撑点来研究,则这四个支撑点在局部坐标系中的位置矩阵P为:
式中,P1,P2,P3,P4分别为智能自主汽车左前轮最低点,右前轮最低点,左后轮最低点,右后轮最低点在局部坐标系中的坐标值。
智能自主汽车在虚拟场景中道路上行驶,实质上是局部坐标系中的智能自主汽车坐标位置矩阵P,经过三维图形几何变换后到达新的位置,记为P’,则有P’=P·T,其中变换矩阵T为:
这里,XT=[xx0xy0xz00],YT=[yx0yy0yz00],ZT=[zx0zy0zz00],分别为智能自主汽车所处的局部坐标系中3个坐标轴在世界坐标系中的方向矢量,x、y、z为该局部坐标系中坐标原点的在世界坐标系中的坐标。当智能自主汽车在非水平路面上运动时,汽车模型将根据当前道路和交通信息进行实时的位姿变换,实现车辆的空间定位和姿态显示[9]。
3.2 智能自主汽车在非水平路面驾驶行为
如图3所示,智能自主汽车处于局部坐标系X1Y1Z1中,通过X1轴的值控制智能自主汽车的前进与后退,通过Y1轴的值控制智能自主汽车的换道,通过平面局部坐标系X1OY1与世界坐标系X0OY0之间的夹角来控制上坡与下坡,定义智能自主汽车处于水平状态(没有上下坡)时,坐标系X1OY1与坐标系X0OY0夹角为0。
智能自主汽车在非水平路面上驾驶过程的信息处理流程如图4所示。汽车每隔0.1秒采集一次道路和交通等信息,当汽车即将到达本路段的末端时,汽车提前采集下一路段的信息并进行提前计算,以免汽车在结束本路段进入下一路段时,出现不连贯的运动(如:跳动);当汽车离本路段的末端还比较远时,汽车将根据采集到的道路交通信息,通过分析计算后,得出汽车下一脉冲的位姿变换矩阵,实现智能自主汽车在非水平路面上的驾驶,直到汽车速度为零时才停止计算。
如图2所示的道路,智能自主汽车从左到右行驶的过程为:智能自主汽车在直线路段1行驶时,实时采集表1中的道路交通信息,并将这些信息保存在智能自主汽车记忆库中。于是,通过读取下一脉冲道路数据来控制智能自主汽车在下一脉冲中的运动。
3.3 仿真实现
本文采用专业的地理信息建模软件Multigen Creator 3.2创建非水平路面的道路交通模型,然后利用Visual C++6.0、EONStudio 5.0、EON SDK5.0等软件对智能自主汽车在非水平路面上的驾驶进行开发,从而实现车体姿态实时调节,如图5所示。
4 结论
本文通过数据库技术和Multigen Creator 3.2软件对道路网格数据进行了描述和适合实时仿真的非水平路面建模,并采用位姿变换的方式和碰撞检测的算法实现了智能自主汽车在非水平路面上的行驶。最后利用Visual C++6.0、EON Studio 5.0、EON SDK 5.0等软件开发实现了智能自主汽车在非水平路面上的行驶,进一步增强了模拟虚拟驾驶系统的真实感。
参考文献
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[9]蔡忠法,章安元.汽车模拟驾驶模型与仿真的研究[J].浙江大学学报,2002,36(3):327-330.
非水平路面 篇2
2014年中国非轮胎橡胶行业技术水平
智研数据研究中心网讯：
内容提要：近年来在汽车、工程机械、家电等下游行业的蓬勃发展带来了对减震橡胶制品、胶管等非轮胎橡胶制品行业的旺盛需求，并培育出诸如中鼎股份、美晨科技等优秀企业。
（1）部分企业达到国际先进或领先水平
行业骨干企业通过自主研发或通过从欧美日等发达国家和地区引进技术并在消化吸收的基础上继续开发创新，已经在产品品质、工艺技术、生产设备、测试设备等方面已达到国内先进水平。骨干企业的努力带动了国内非轮胎橡胶制品行业的整体进步，国内减震橡胶制品、胶管等非轮胎橡胶制品行业已开始进入产业升级的发展阶段。
（2）大多数企业与国际先进水平尚存在一定差距
非水平路面 篇3
关键词：沥青路面,非均匀性,防治措施
沥青路面的非均匀性是指经过摊铺压实后的沥青面层在一定区域范围内材料组成与设计不符, 并具有不同的性质, 诸如沥青混合料的级配组成、沥青含量、空隙率、构造深度等存在不可接受的差异, 从而使已铺筑沥青路面表现出不同的路用性能, 局部区域甚至过早出现破坏。为了能够减少由非均匀性导致的路面病害, 本文分析了产生非均匀性的原因, 并提出了控制措施。
1 路面非均匀性的影响因素
1.1 原材料质量波动造成的离析
衡量沥青混合料生产质量的主要指标为级配与油石比, 级配即混合料内各粒径矿料保持规定的比例关系。保持集料规格、特性的一致性是集料质量管理最主要的目标, 集料规格不一致会影响混合料级配波动, 导致沥青含量的波动并偏离其最佳值, 并造成沥青搅拌设备生产的不稳定, 从而影响成品料的生产质量。
在我国公路建设中多家料场向一个标段供料的现象十分常见, 由于不同料源采用的碎石机原理和结构形式不一样, 生产时会产生材料规格的变化。进场材料如果堆放不正确也会产生离析, 对于用输送带堆料方式, 大粒径会滚动到料堆外侧, 细集料则会留在中间使粗细料发生离析。
1.2 沥青混合料运输中的集料离析和温度离析
(1) 运输中产生集料离析
沥青混合料从贮料罐向运输车里卸料时, 由于高度落差, 大骨料滚落在车厢附近, 形成粗细集料第一次离析;在运输过程中, 如果遇到车辆颠簸、急刹车等情况, 会造成混合料粗骨料滚向车厢两侧, 形成粗细集料第二次离析;混合料从运输车卸向摊铺机时, 大骨料滚落在摊铺机料斗1/2附近, 形成粗细集料的第三次离析。
(2) 运输中产生温度离析
在运输混合料过程中若加盖苫布, 对减轻温度离析有较大帮助。在热混合料运输中, 运距越长, 车厢底、侧及顶面拌和料的温度降低就越多;卸料时, 顶面温度低的料落在摊铺机受料斗的两侧, 当料车卸完料以及受料斗中的料堆基本消失时, 两侧冷料向内落下, 被输送带送到后面的分料室并被整平, 而整平板不可能使较冷的混合料与高温混合料一样固结, 在摊铺层上就会出现小面积的离析。
1.3 摊铺机预压实离析
(1) 摊铺机横向预压实变化
在沥青混合料摊铺机的工作装置上, 一般装备有两个振动装置:振动器和振捣梁, 用于对混合料进行初步的预压实。在摊铺宽度范围内, 离摊铺机中心越远熨平板的支撑刚度越弱, 振动施加于沥青混合料上的总作用力越小, 这种压实作用力的差异将造成沿着熨平板方向混合料的预压实度的不同, 这就引起压实度离析。
(2) 摊铺机纵向预压实变化
目前生产的普通摊铺机, 其振动或振捣频率并未实现与摊铺速度的联动控制, 一旦熨平板的振动频率或振捣器的频率调定后, 其频率均保持恒定而与摊铺速度快慢无关, 除非操作人员重新进行调整。因而, 当摊铺速度明显改变时, 将造成铺层初始密实度在行走方向发生变异, 摊铺速度越快, 振动器经过个点的击实次数越少, 获得的初始预压密度越小。
1.4 压路机产生的碾压离析
振动压路机在碾压过程中不可避免地会造成碾压离析。例如:由于沿钢轮宽度方向作用力不同, 接近轮缘, 材料的推移将使压实功发生变化;碾压过程中重叠宽度不均匀影响压实功的均匀性;钢轮碾压过程中对邻近钢轮的材料产生推移产生密实度的变化;铺层边沿处无侧限产生压实功的变化;振动压路机起振动或停振的过渡过程造成的压实功变异。
2 沥青路面非均匀性防止措施
沥青路面非均匀性控制技术主要是从热拌沥青路面的储运和摊铺过程上进行控制, 主要有两种控制措施, 即采用红外热像仪实时监测混合料温度分布情况;混合料转运车对沥青混合料的粗细集料不均匀和温度不均匀进行控制。
2.1 红外热成像技术
热成像技术的最新应用就是红外热像仪。对于热沥青混合料, 孔隙率越大热量散失越快, 一般来说这一区域温度较低, 红外热成像技术即是基于这一假设来判断沥青混合料的离析。如果在运料卡车保温措施不当, 导致卡车表面和边沿的混合料温度过低, 在红外热像仪上也将可以直观的观察到。热成像技术主要用于热拌沥青路面的施工过程质量控制, 在铺筑过程中, 监测沥青混合料以及刚铺筑的沥青路面表面的温度变异情况, 及时进行施工方案和技术的调整, 改善沥青路面的非均匀性。
热成像技术虽然可以快速、无损直观的检测热拌沥青路面的非均匀性, 但是仅在路表面和接近路表面处有效, 温度和级配离析都会显示“冷”域, 不能识别离析的类型, 这就需要进一步试验更准确的定义离析的类型。
2.2 沥青混合料转运车
为了防止自卸卡车在运输过程中使沥青混合料发生的温度差异和级配离析, 自卸车将沥青混合料卸入沥青混合料转运车前置输送机的接料斗中, 然后由其螺旋输送机从两边向中间集料, 再由链板输送机转运至搅拌仓内, 进入搅拌仓的沥青混合料由多节距防离析螺旋搅拌器对其进行二次搅拌, 然后再由其内的链板输送机传输给后置链板输送机, 由后置链板输送机在不接触沥青混合料摊铺机的情况下, 直接转运至摊铺机受料斗中。
沥青混合料转运车搅拌仓内的螺旋搅拌器对沥青混合料的二次搅拌有助于改善沥青混合料在装卸和运输过程中产生的集料离析和部分消除了长途运输中沥青混合料的温度差异, 保证了路面压实度和结构强度的均匀性, 提高了沥青路面的施工质量。另外, 沥青混合料转运车的使用, 消除了运料卡车与摊铺机之间可能发生的碰撞, 从而进一步保证了沥青路面的施工平整度和均匀性。
近年来这种方法逐渐引入我国的沥青路面铺筑, 彭余华等对LZH-25C沥青混合料转运车在杭 (州) 千 (岛湖) 高速公路的使用效果进行了相关研究。结果表明, 使用转运车后的沥青路面温度分比较均匀, 没有出现大的温度差异。使用转运车的路面级配离析的面积明显小于未使用转运车路段。在密度、渗水系数、构造深度的检测中, 同样使用转运车的路段更加均匀, 变异明显小于未使用转运车的路段。
结语
大量实践表明, 引起混合料非均匀性的原因很多, 为了铺筑良好的沥青路面, 需要施工中各个环节的共同配合, 再利用红外热成像技术或转运车等设备, 就能最大限度地减少沥青混合料的非均匀性, 提高沥青路面的施工质量。
参考文献
[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社, 2001.
[2]慕瑞华, 姜武杰.沥青混合料路面传统施工工艺的挑战设备-沥青混合料转运车[J].建设机械技术与管理, 2005, (3) :77-79.
非水平路面 篇4
1 优点
非粘结混凝土加铺层对现有混凝土路面状况较差的情况非凡适用。与其他加铺层技术相比, 它在加铺层施工前对现有路面的处治工作量较小, 只需要对板下有较多空隙及活动的混凝土面板等进行修复。但通过这些处治, 可使加铺层及隔离层的厚度减薄, 从而使工程总体较经济。非粘结混凝土路面加铺层在路面性能退化前的较长时期内, 性能和费用都优于沥青加铺层。
非粘结混凝土加铺层可避免因路面重建而带来的费用大、工期长、对正常交通秩序干扰大等一系列问题。它可以在现有路面上直接施工, 而不需要挖除全部现有的混凝土路面再对基层进行处治。加铺层混凝土的铺筑方法同新铺筑混凝土路商施工基本一样, 可做成带传力杆或不带传力杆接缝的素混凝土路面, 也可做成钢筋混凝土或连续式钢筋混凝土路面, 施工便利。与挖除重建相比, 虽然个别路段可能会碰到调坡或抬高桥面问题, 但其费用常大大低于重建的费用。
非粘结混凝土加铺层没有反射裂缝发展的问题。反射裂缝发展是沥青类加铺层常见的现象, 它会明显缩短加铺层的使用寿命。而非粘结混凝土加铺层由于设置了隔离层, 阻止了反射裂缝对加铺层的影响, 延长了路面的使用寿命。
2 设计建议
加铺层的设计通常包括加铺层的厚度设计和接缝设计。但对所有的混凝土路面, 都应正确设计接缝间距、荷载传递和排水系统, 这样可避免将来的麻烦。
最常用的设计方法是“结构缺陷”法。它的依据是在现有路基上新修混凝土路面所需的厚度。非粘结混凝土加铺层厚度的设计步骤, 应包括对现有路面状况的评价。首先应对现有路面进行目视实地调查, 确定需要在加铺前进行处理的缺陷范围和方式, 并根据弯沉仪或取芯试验提供的结构信息进行结构评价, 然后进行设计计算。对素混凝土加铺层而言, 最小厚度应不小于13cm, 大多数厚度在18~23cm。
一些工程师担心, 加铺层混凝土面板的翘曲作用会导致面板较早断裂。翘曲是贯穿板厚的温度梯度作用的结果, 温度梯度随气候情况及天天的时间而变化。设计时可采用短的接缝间距或连续配筋的方法, 减少加铺层混凝土板中的翘曲应力作用。
对不加筋非粘结混凝土加铺层, 其最大接缝间距不超过板厚的22倍, 但, 最短也不宜短于3m。
3 加铺前的处治
加铺前仅需对几种严重病害进行处治, 如对严重破碎板, 沉陷、活动的板等进行修复。处治工作量宜与加铺层的厚度综合考虑, 因为对路面病害的处治, 可提高现有路面的结构值, 相应可减薄加铺层的厚度。但是, 不倾向用增加加铺层厚度的方法来代替对现有路面病害的修复, 况且增加加铺层厚度并不能解决所有的病害, 如板失去均衡支撑出现活动, 缺少排水系统、唧泥等。对这些病害必须进行处治。
3.1 破碎板的处治
不需要对所有的破碎板都进行更换, 仅需对那些失去基层均衡支撑及损坏严重的板进行更换。对沉陷井唧泥的破碎板必须进行更换, 同时还应修复基层, 对已发生唧泥和基层浸蚀的还应进行边部排水。
3.2 不稳定板的处治
大多数不稳定板是失去均衡支撑、可活动和唧泥的, 但破损尚不严重。可用稳定 (压浆) 或座实技术处治。压浆通常是用水泥火山灰浆, 通过混凝土板表面钻的孔, 将浆压入到路面板下。座实技术是把板座实防止偏转, 常用落锤式设备把板击成每边长1m以上的块, 然后用重型压路机压实, 具体吨位和遍数应通过试验确定。
3.3 错台的处治
接缝或裂缝处当错台大于0.6cm时, 可采用两种方法处治:消除错台或铺设较厚的隔离层。若选用较厚的中间隔离层, 通常采用热拌沥青混合料。
3.4 破碎
对于路面结构非常差的情况, 可用共振、落锤式或其他破碎设备将现有路面破碎, 然后用50t或25t的钢轮压路机座实。通常用50t压路机只需压一遍, 而用25t则需压两遍, 对座实后的情况应进行评定。
应非凡注重现有路面板的破碎, 因为这样将减弱结构的性能, 需采用较厚的加铺层来弥补, 同时中间隔离层的材料及厚度也需要有保证, 美国一些应用这项技术建成的路段状况良好, 然而其成本效益要与加铺前局部修复处理进行比较, 综合评定。
4 加铺层及隔离层的材料
加铺层混凝土可用标准的, 也可用早强的混凝土混合料, 在交通繁忙路段, 使用早强混凝土可减少道路封闭时间, 早强混凝土在铺筑5~24h后即答应开放交通。
中间隔离层应覆盖现有的整个路面, 以保证加铺层的独立性。不合适的隔离层会影响加铺层的寿命。研究表明, 沥青混合料是中间隔离层的最好材料, 混合料要符合有关规范规定, 并采用常规的级配骨料, 最大粒径要根据隔离层的厚度选定。隔离层的厚度应根据现有路面状况进行选择。对现有路面裂缝或接缝处错台超过0.6cm的情况, 采用2.5cm厚的沥青混合料作中间隔离层是合适的。
5 施工中的几个问题
5.1 中间隔离层的铺设
中间隔离层的铺设可采用标准施工程层的收缩裂缝也会增多, 此时使用由熟石灰和水组成的石灰浆水, 喷洒在中间隔离层的表面可减轻这些问题。
5.2 加铺层的接缝
加铺层的锯缝应尽可能早些, 以释放其初始应力, 纵横缝的锯缝深度不小于加铺层的1/3。
加铺层与现有路面的错缝若做得好, 可延长加铺层的寿命。非凡对无传力杆的接缝, 错缝有助于跨缝荷载的良好传递, 这是由于每个接缝都是设在连续的混凝土板上。一些州还非凡规定力。铺层接缝与现有路面的接缝及裂缝的错缝间距至少为90cm;另外, 为防止接缝处原路面板下唧泥的发生, 加铺层设缝与原路面接缝或裂缝应交错布置。
在铺设隔离层前, 承包商应准确标明现有路面的接缝和裂缝位置, 答应误差在10cm内。同时答应在规定的最大缝距内进行缝的调整, 以利错缝。
对于重交通荷载的道路, 必须设置带传力杆的接缝, 但对错缝不强调。传力杆的直径为32~38mm, 根据其加铺层厚参照附表选用。
结束语
美国曾于1989年对非粘结加铺层的服务状况进行了调查, 调查显示服务状况优良。说明该项技术对路况较差的道路是合适的, 该项技术与重建及其他加铺层技术相比具有良好的成本效益。
摘要：非粘结混凝土路面加铺层是先在现有的混凝土路面上设置中间隔离层, 然后在隔离层上再铺筑加铺层。设置隔离层主要是为了防止现有路面的裂缝及接缝反射到混凝土加铺层上。针对非粘结混凝土路面加铺层设计及施工进行了论述。
非水平路面 篇5
一般对于混凝土路面质量出现较差的状况时, 最为适用的则是非粘结混凝土路面加铺层。与其他加铺层技术进行对比可以看出, 在对加铺层进行施工之前, 存在较小的路面处治工作量, 主要对板下存在的较多空隙以及混凝土面板出现的活动现象进行修复。在路面性能老化之前的一段时间内, 非粘结混凝土路面加铺层的性能及费用都占据较大优势。
非粘结混凝土加铺层的使用能够促使由于路面重建造成较大的费用、较长的工期以及交通运用的干预得到有效的避免。其施工过程能够在路面上直接进行, 无需对现有的混凝土路面的全部实施挖除。与新修混凝土路面的施工工艺相比, 加铺层混凝土的铺筑方法基本类似, 路面处理方式包括带传力杆、不带传力杆接缝以及钢筋混凝土、连续式混凝土路面等, 施工过程较为便捷。与挖除重建方法相比, 会有调坡或桥面抬升的现象存在, 但与施工成本进行分析, 该方法则低于拆除重建的实际费用。
非粘结混凝土加铺层的设置不会有反射裂缝蔓延的现象发生。而沥青加铺层最常发生的则是反射裂缝的出现, 促使加铺层的使用寿命明显地缩短。而同在隔离层对非粘结混凝土加铺层进行设置, 加铺层能够对反射裂缝造成的影响进行制约, 进一步提升沥青路面的使用性能。
2 非粘结混凝土加铺层的设计
加铺层的设计主要包括以下两方面:加铺层的厚度设计及加铺层的接缝设计。为了使混凝土路面将来会有较为麻烦的现象发生, 应在设计的过程中对接缝的间距、荷载传递及排水系统都应合理的进行。
在加铺层设计的过程中, 最常使用到的方法就是结构缺陷法。结合新建在路基上的混凝土路面自身的厚度, 对非粘结混凝土吉普车的厚度进行确定, 也要对现有路面的使用现状进行分析。首先采用实地目测的方法对路面进行勘测, 对加铺前应处理的缺陷范围及方式进行确定, 并进行结构的评价, 采用弯沉仪或取芯试验进行相关信息的提取。并再次进行计算设计。通常素混凝土加铺层的加铺厚度应在<13 cm, 最大厚度在18~23 cm的范围内进行控制。
混凝土加铺层面板的翘曲现象不会对路面造成早期断裂发生。对板厚温度梯度贯穿作用的结果则是翘曲现象, 随着气候的变化及时间的改变, 促使温度梯度发生改变。在进行设计时, 采用的方法主要为接缝具有较短间距的方法或配筋连续作业的方式, 有效地降低了加铺层混凝土面板翘曲应力出现的机率。而对于不加筋非粘结混凝土加铺层进行设置时, 避免最大接缝距离超过面板厚度的22倍, 最小不能<3 m。
3 混凝土路面加铺层加铺之前的处理
在加铺层进行加铺之前, 应对较为严重的病害进行处治, 例如修复较为严重的破碎板, 以及面板的沉陷及活动等现象的处理。在处理的过程中, 应综合对加铺层的厚度进行分析。由于在对路面病害进行处治的过程中, 可促使现有路面的结构值得到提升, 进一步将加铺层的厚度得到减小。在原有路面病害修复的过程中, 尽量不采用对加铺层厚度进行增加的方式进行。因为加铺层厚度的增加无法对所有病害进行解决, 例如面板的均衡支撑丧失导致活动现象出现, 缺少必要的排水设施等。
3.1 破碎板的处理
不要对所有的破碎板进行更换, 针对具有基层均衡支撑效果丧失或出现严重破坏的面板进行更换, 更换沉陷井附近有唧泥形成的额破碎板进行处理, 有效地修复基层破损位置, 采用边部排水的方法对有唧泥和基层出现侵蚀的部位进行改善。
3.2 不稳定板的处理
存在较多的不稳定板, 其原因主要是由于均衡支撑的失去、出现活动及唧泥现象的出现, 但破损现象相对较轻。在处治的过程中应采用压浆或座实的方法进行处理。在压浆的过程中, 通常采用水泥火山灰浆, 对路面板进行钻孔施工, 通过钻孔向面板内实施水泥火山灰浆的压入。座实方法主要是对面板进行座实, 防止有面板偏转的现象出现, 采用落地锤机械对面板进行边长为1m以上的板块作业, 并采用中心压路机对面板进行压实作业。通过试验从而对压路机的吨位和碾压次数进行确定。
3.3 破碎的处理
若路面存在较差的结构状况时, 应对路面进行破碎处理, 采用共振、落锤法或其他破碎机械进行处理。其次, 采用50 t或25 t重量的钢轮式压路机进行座实施工。若采用50 t压路机时, 碾压次数一遍即可;而采用25 t的压路机则需进行两次碾压, 最后根据座实的情况对其进行判断。应注意现有路面存在的破碎现象, 由于结构性能改变, 所以在处理的过程中应采用具有较厚的加铺层进行作业。同时还应对间隔层的材料及厚度进行控制。在实际处理的过程中, 该技术在公路施工中具有较好的效果。
4 加铺层及隔离层的材料选择
在对加铺层混凝土进行选择的过程中, 应运用具有早强的或达到施工标准的混凝土混合料, 在道路通行量较大时, 应运用早强混凝土进行施工, 将公路封闭的时间减少, 通常采用早强混凝土进行铺筑以后5~24 h以后即可达到通车要求。
采用中间隔离层对整个路面进行覆盖, 保证加铺层的独立性。若加铺层的选择不够合理, 会造成加铺层的使用寿命缩短。通过相关试验分析, 沥青混合料是中间隔离层中最为适宜的材料。混合料在使用过程中应达到相关规范的要求, 采用的级配骨料应达到规范要求, 在最大粒径进行选择的过程中, 应严格按照隔离层的厚度、路面现状和隔离层的厚度进行确定。当路面裂缝或接缝位置错台高于0.6 m时, 应对中间隔离层采用2.5 cm厚度的沥青混合料进行处理。
5 混凝土路面加铺层施工过程中存在的问题及处理措施
5.1 中间隔离层的铺设
在对中间隔离层进行铺设的过程中, 应按照相关标准进行;对收缩裂缝现象, 应向中间隔离层采用熟石灰、水混合搅拌构成石灰浆水进行表面的喷洒, 促使收缩裂缝现象得到彻底的改善。
5.2 加铺层的接缝
较好的加铺层与原有路面的错缝, 能够进一步将加铺层的寿命得到有效的延长。特别是对于存在传力杆的接缝, 错缝的设置能够发挥跨缝荷载的有效传递的效果。因为都在连续的混凝土面板上进行每个接缝的作业。确保铺设的接缝应保持与现有路面存在的接缝和裂缝的错缝之间存在大于90 cm的距离。其次, 为了将由于道路面板的接缝位置出现的唧泥得到控制, 应采用加铺层接缝与原路面接缝达到交错的状态。在铺设隔离层之前, 要求施工人员准确地标注出现有路面的接缝和裂缝的位置, 进一步将存在的误差控制在10 cm的范围内。
6 结语