路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要考慮因素是車(chē)輛載荷,透水混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程根據(jù)所選擇的路面類(lèi)型而變化。透水混凝土行業(yè)正在開(kāi)發(fā)ASTM測(cè)試方法,用于測(cè)試透水混凝土的抗壓或抗彎強(qiáng)度。這些測(cè)試用來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試模擬負(fù)載下的疲勞。此前使用的臨時(shí)方法是由美國(guó)混凝土路面協(xié)會(huì)(ACPA 2010)公布的疲勞方程,假設(shè)這些輸入負(fù)載在性質(zhì)上(但不是大。┡c用于傳統(tǒng)混凝土路面的輸入相當(dāng)。
對(duì)于在透水混凝土路面下使用碎石墊層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式,關(guān)于它的全面測(cè)試以更好地體現(xiàn)載荷和變形之間的關(guān)系的研究很少。因此,對(duì)于透水混凝土設(shè)計(jì)中直接鋪著在泥土上或碎石墊層上的,在設(shè)計(jì)中應(yīng)使用保守值。
無(wú)論透水混凝土路面的類(lèi)型如何,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在確定表面和底部厚度以承受車(chē)輛交通時(shí)應(yīng)考慮以下因素:
1、路面使用壽命;
2、預(yù)期交通載荷或ESAL(這種評(píng)估載荷的方法是由卡車(chē)引起的額外路面磨損);
3、土壤強(qiáng)度;
4、基層強(qiáng)度和基層基材料的強(qiáng)度;
5、環(huán)境因素包括凍土氣候和土路基飽和度。
土壤的穩(wěn)定性應(yīng)由合格的巖土工程或土木工程師仔細(xì)審查后確定,并在用于設(shè)計(jì)的飽和條件下最低預(yù)期土壤強(qiáng)度或剛度值。車(chē)輛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常應(yīng)在土壤基礎(chǔ)上,CBR(根據(jù)ASTM D 1883或AASHTO T 193浸泡96小時(shí))為4%,或最小R值= 9。根據(jù)Mn / DOT路面手冊(cè),第3-3.01.02節(jié)處理基礎(chǔ),強(qiáng)度較低的土壤通常需要增稠的基層材料或使用穩(wěn)定的開(kāi)放級(jí)別骨料作為基層材料。
土壤達(dá)到的設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需的壓實(shí)度將降低土壤的滲透率,因此,應(yīng)以達(dá)到這些值之一所需的密度來(lái)評(píng)估土壤的滲透率。如果車(chē)輛下的土壤強(qiáng)度低于上述強(qiáng)度,或潮濕時(shí)膨脹強(qiáng)度低于所需強(qiáng)度,有以下幾種選擇可供參考:
1、設(shè)計(jì)額外的排水系統(tǒng);
2、增厚的基底/底基層;
3、使用水泥或?yàn)r青等穩(wěn)定的基層;
以上這些選項(xiàng)通?梢越M合使用。人行道可以鋪設(shè)在比設(shè)計(jì)的強(qiáng)度更低的土壤上。
如果滲透系統(tǒng)的基礎(chǔ)/底基層的深度過(guò)大,例如,因?yàn)樵O(shè)計(jì)路基土壤滲透率不足以在指定的時(shí)間內(nèi)滲透制定量的雨水,那么設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮額外的排水方式。以下方法用于確定滲透設(shè)計(jì)的基層厚度。
來(lái)自暗渠的流出率可近似為
q = k*m
q =通過(guò)暗渠的流速(英尺/小時(shí));
k =每6英寸直徑暗渠的滲透系數(shù)(英尺/小時(shí));
m =排水管道坡度。
該等式基于達(dá)西定律,該定律總結(jié)了地下水在含水層中流動(dòng)時(shí)所表現(xiàn)出的幾種性質(zhì)。雖然聚集基底的水力傳導(dǎo)率非常高,但是通過(guò)暗裝的排放率受到管道橫截面積的限制。隨著排水溝上方/周?chē)膬?chǔ)存容積減小,排水效率將降低,為了確定基層內(nèi)流量條件的變化,以及隨著時(shí)間推移的不足,暗渠的流出率需要近似計(jì)算,存儲(chǔ)設(shè)計(jì)雨水量所需的底基層的厚度可以通過(guò)
dp= ((0.95 * R * P)- (i / 2 )tF))/ Ñ
0.95是不透水表面的徑流系數(shù);
d p =儲(chǔ)層的深度(英尺);
R = A c / A p排水面積(A c,包括可滲透鋪路面)與滲透性路面面積(A p)之比;
t f =填充儲(chǔ)層的時(shí)間(天) - 通常為2小時(shí)或0.083天;
P =設(shè)計(jì)風(fēng)暴的降雨深度(英尺);
i =經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的滲透率(英尺/天);
n =孔隙率(立方英尺/立方英尺)
為了估算排水管道的數(shù)量(N),將管道的鋪設(shè)方向設(shè)計(jì)為沿著透水混凝土路面的鋪裝方向,除以管道之間所需的間距并向下舍入到最接近的整數(shù)。
對(duì)于完全滲透系統(tǒng),需要計(jì)算最大允許排水時(shí)間(t d),以確;A(chǔ)/底基層內(nèi)的儲(chǔ)水不會(huì)花費(fèi)太長(zhǎng)時(shí)間滲透到土壤路基中。
以上是關(guān)于透水混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)介紹。