城市道路结构设计探讨

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摘要:介绍了复合路面结构的特点，以北京商务中心区核心区道路的复合路面结构设计为例，对复合路面设计中应力吸收层的选择、接缝的设置等相关问题进行了探讨，以供参考。

关键词:城市道路，复合路面，应力吸收层，结构设计

1复合路面结构特点

一般来说，道路的路面结构可分为沥青路面、水泥混凝土路面和砌块路面三大类［1］，其中沥青路面和水泥混凝土路面适用于各等级道路，砌块路面主要适用于低等级道路、广场及步行街等。从使用的角度来看，不同的路面结构具有不同的特征。沥青路面具有行驶舒适、噪声小、修补养护方便等优点，但在平交路口及公交港湾处容易出现车辙，并且适应重载交通的能力有限。水泥混凝土路面结构则具有刚度大、强度高、使用寿命长等特点，但同时也存在行驶舒适性差、修补困难等明显缺点。水泥混凝土刚性基层+沥青混凝土柔性面层的复合路面结构则结合了以上两种路面结构的优点，既具有满足重载交通的要求，又可满足行车的舒适性、养护维修方便、路面主体结构使用寿命长，全寿命周期费用少等特点。

2选择复合路面的缘由

2．1北京商务中心区核心区情况介绍。北京商务中心区核心区位于商务区最为核心的国贸区域，占地面积约30hm2，规划总建筑面积约410万m2，其中地上建筑面积约270万m2。核心区地面规划“井”字形市政道路、楼座及公共绿地。其中，在公共绿地和市政道路下进行综合开发，设置公共空间与地块地下层进行有机衔接。公共空间为地下5层，主要功能包括:商业、停车库、地下输配环、市政管廊及设备用房等，见图1。2．2使用复合路面的主要缘由。1)预留给道路路面结构的厚度小。由于道路及公共绿地下为公共空间，并且公共空间为地下5层，埋深较大。因此，为降低施工期安全风险和节约工程投资，在满足使用功能的条件下，一般尽量减小埋深。于是，留了道路路面结构的厚度较小，本道路仅为40cm左右。图1地下公共空间范围示意图2)施工期间作为施工便道使用，重载交通严重。核心区内部的道路不仅是规划的市政道路，而且是核心区内部地块施工期间的临时施工便道。由于核心区内部建筑均为超高层，使用钢结构较为多。钢结构及建筑材料的运输大多属于重载交通。3)路面结构使用寿命期尽量长，维修保养时对公共空间的结构影响小。由于核心区道路路面结构下直接是公共空间的结构顶板，因此要求路面结构的设计年限尽量长。并且，在路面结构大修时，需要对其下的公共空间结构影响程度降低到最小。基于以上因素，本次道路的路面结构采用复合路面结构，基层采用水泥混凝土面板，其上铺设2层沥青混凝土面层及应力吸收层。

3复合路面结构设计中需要注意的问题

结合我单位在复合路面结构设计中的工程实例及本道路设计中的具体体会，笔者认为在复合路面结构设计中需要重点关注以下几点3．1应力吸收层的选择。对于复合路面结构的面层，由于水泥混凝土基层接缝的存在，沥青混凝土面层处于复杂的三维应力状态，在温差与荷载的反复作用下，接缝处会反复张开和缩小及竖向位移，沥青层的应力超过其抗拉强度时就会引起开裂。水通过裂缝下渗，在沥青路面下方水泥混凝土板上方积累，通过冻融、腐蚀混凝土板体，造成混凝土强度降低，出现板角断裂、层状剥落、坑洞等病害，进一步加速表面层的损坏，这是反射裂缝病害发展的主要原因。因此，处理好接缝处的反射裂缝是复合路面结构的关键。在路面结构的水泥混凝土基层与沥青混凝土面层之间设置防裂夹层是目前防止和延缓反射裂缝的主要手段。早期主要通过设置土工格栅的方式来达到应力吸收的功效。例如，2002年左右江苏省在宁通公路、204国道盐城段、宁合公路南京段［2］的改造中，以及北京市在2000年和2001年长安街大修及二环路改造工程中，均采用在原水泥混凝土路面结构上设置一层土工格栅的方式达到应力吸收的作用。我单位在2016年长安街大修工程设计中，路面结构现场取芯结果表明，沥青层重度和中度裂缝处格栅均已经破坏，层间粘结性较差，发生剥离现象。因此，近年来对水泥混凝土的改造中多用橡胶沥青应力吸收层的处理方式，并取得了较好的工程效果。3．2水泥混凝土基层的接缝设置。复合路面的水泥混凝土基层设计与水泥混凝土路面设计基本一致，接缝的设置是释放应力、应变的主要措施，也是设计的重点。混凝土路面中的接缝按照位置、功能及施工工序可进行不同分类，其中，根据接缝与道路的位置关系，可分为纵缝和横缝两类;按照接缝的功能可分为缩缝、胀缝两类。此外，由于施工临时中断及每日施工结束还需设置施工缝。根据接缝施工时序及是否通厚，可分为“真缝”和“假缝”等。为防止复合路面结构出现早期破坏，合理设置胀缝及与胀缝临近的缩缝是关键。胀缝的主要功能为释放温度应变对混凝土造成的挤压破坏。胀缝量大小主要取决于温度差(施工时的温度与使用期最高温度之差)、集料的膨胀性(线膨胀系数)以及面层出现膨胀位移的活动区长度［3］。胀缝主要由可滑动的传力杆、传力杆支架及填缝板等组成。传力杆的固定端和可滑移端需间隔对称布置在胀缝两侧的混凝土面板中，如图2所示。对于两道胀缝间的一段路面，由于温度应变的因素，其位移量一般从路段中部向两侧胀缝方向呈现逐渐增加，因此，对于临近胀缝两侧的缩缝应采用带传力杆的假缝形式显得尤为重要。大量的工程案例明确验证了该点的重要性，图3为某复合路面结构，由于临近胀缝处的缩缝未设置传力杆而造成明显的反射裂缝。3．3本道路的路面结构型式。基于以上的分析并结合路面结构计算，本道路路面结构最终采用:4cm厚的细粒式沥青混凝土AC-13C(表面层)+乳化沥青粘层油(PC-3)+6cm厚的中粒式沥青混凝土AC-20C(下面层)+3cm厚的防水粘结应力吸收层+17cm～40cm厚的水泥混凝土基层，如图4所示。

4结语

复合路面结构常见于对现况水泥混凝土路面结构进行加铺改造，在新建道路路面结构中使用较少。本文从应力吸收层选择和接缝设计等方面进行分析，对新建复合路面结构设计中需要注意的相关问题进行了探讨。

参考文献:

［1］CJJ169—2012，城镇道路面结结构设计规范［S］．

［2］卢拥军．沥青混凝土加铺层改造旧水泥混凝土路面若干问题的探讨［J］．公路，2002(12):33-34．

［3］JTGD40—2011，公路水泥混凝土路面设计规划［S］．

作者:王元生 单位:北京市市政工程设计研究总院有限公司