福建高速公路瀝青路面排水體系數(shù)值分析
關(guān)鍵詞：道路工程 排水系統(tǒng) 數(shù)值模擬 移動(dòng)路脊法 級(jí)配碎石
摘要：福建省多雨潮濕,降雨對(duì)高速公路瀝青路面性能和行車安全影響非常大.福建省在研究和長(zhǎng)期實(shí)踐基礎(chǔ)上形成了非常有特色的瀝青路面排水體系,為了檢驗(yàn)其有效性,進(jìn)行了高速公路瀝青路面排水體系的數(shù)值分析.基于Biot動(dòng)態(tài)固結(jié)理論的Lagrange有限差分方法,建立了路域3D模型.考慮降雨、表面徑流、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部及地下水流動(dòng)等因素,進(jìn)行了超高緩和段路表集水狀況、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部層底集水深度和孔隙動(dòng)水壓力、路面邊部排水和中央分隔帶排水設(shè)施排水能力進(jìn)行模擬分析.分析時(shí)考慮了動(dòng)態(tài)移動(dòng)荷載、動(dòng)水場(chǎng)作用下的多孔路面結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)流固耦合,但計(jì)算時(shí)不考慮蒸發(fā)作用.結(jié)果表明:(1)采用移動(dòng)路脊法設(shè)計(jì)后,超高緩和段的路表雨天集水次數(shù)可減少85.7%;(2)組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)自由水完全排出時(shí)間為0~5d;與半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)相比較,組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)中瀝青層底無(wú)自由水天數(shù)可增加180%,同時(shí)瀝青層層底孔隙動(dòng)水壓力相應(yīng)可降低73.5%;(3)福建高速公路排水設(shè)施排水能力均有一定富裕,路基頂面橫向排水管、碎石透水層、級(jí)配碎石層底橫向排水管、集水井和縫隙式縱向排水溝的排水最小富裕度分別為96.7%,95.1%,73.5%,41.3%和26.9%;(4)根據(jù)數(shù)值分析結(jié)果,可以對(duì)排水設(shè)施尺寸或設(shè)置間距等進(jìn)一步完善.
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