永久路面结构的力学模型制造技术

本发明专利技术公开了一种永久路面结构的力学模型，包括：滤水型土工织物模型，其铺设于已整平的路面上；级配碎石模型，其铺设于所述滤水型土工织物模型上；沥青玛蹄脂碎石混合料模型，其铺设于所述级配碎石模型上，所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型沿垂直于隧道轴向的长度小于所述级配碎石模型；风干模型，其穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内，所述风干模型包括多个通风管和力学支架；沥青混凝土模型，其铺设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型。本发明专利技术具有利用自然风力促进路面结构内部去湿的有益效果。本发明专利技术还公开了一种永久路面结构的力学模型的设计方法，施工方式简单易行。

【技术实现步骤摘要】
永久路面结构的力学模型
本专利技术涉及隧道公路修建
更具体地说，本专利技术涉及一种永久路面结构的力学模型及其设计方法。
技术介绍
随着高速公路建设的发展，高速公路穿过的隧道越来越多，越来越长，隧道公路通常需要穿越山体，而水流是由上向下流，隧道公路处于底层位置，所以经常处理潮湿的环境中，尤其是在雨季时，潮湿程度更甚，对隧道公路的保养非常不利。再结合目前交通流量大，且经常出现超载现象，更影响隧道公路的使用寿命，因此，如何利用隧道本身地理环境，设计一款适用于隧道公路的永久路面结构模型是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种永久路面结构的力学模型，利用隧道本身的洞穴结构，尤其是洞穴结构所产生的贯通的风力，在路面结构内设置风干模型，以利用自然风力带动风干模型内的扇叶、渗透管运行，达到将路面结构内部水分随气流带出，而促进路面结构内部加速去湿的目的。提供一种永久路面结构的力学模型的设计方法，施工方式简单易行。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种永久路面结构的力学模型，包括：滤水型土工织物模型，其铺设于已整平的路面上；级配碎石模型，其铺设于所述滤水型土工织物模型上；沥青玛蹄脂碎石混合料模型，其铺设于所述级配碎石模型上，所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型沿垂直于隧道轴向的长度小于所述级配碎石模型；风干模型，其穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内，所述风干模型包括：多个通风管，多个通风管间隔穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型中，所述通风管垂直于隧道轴向水平设置，所述通风管包括位于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型两侧侧壁外部的引风段、位于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内部的滤沙段和渗透段，所述通风管两端设有第一滤网，所述引风段沿周向设有进风网，所述引风段内设有至少一个扇叶，所述滤沙段内设有至少一个第二滤网，所述渗透段设有多组渗透管，每组渗透管沿所述渗透段的周向发散设置，所述渗透管一端与所述渗透段连通，所述渗透管另一端上设有滤布；力学支架，其包括沿所述通风管的轴向设置的多个拱形的底架和连接相邻两个底架的顶部的弧形筋，所述底架的两端分别位于所述通风管的两侧，所述底架的底部抵接至所述级配碎石模型上，所述弧形筋朝下弯曲，相邻两个底架的顶部高度不同，所述力学支架与所述通风管和所述渗透管均不接触；沥青混凝土模型，其铺设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型；其中，所述级配碎石模型外表面、所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型侧壁、隧道侧壁形成沟槽，所述沟槽顶部设有滤水板，所述引风段位于所述沟槽内。优选的是，所述引风段与所述滤沙段可拆卸连接，所述第二滤网与所述滤沙段可拆卸连接，所述第二滤网的中心固定于同一根拉杆上，所述拉杆一端靠近所述引风段。优选的是，所述渗透管呈圆台形，所述渗透管与所述通风管连通的一端的直径小于另一端。优选的是，所述渗透段的直径与所述渗透管的长度的比为1:1～1.25。优选的是，所述底架由槽钢弯曲形成，并且槽钢的开口朝上，相邻两个底架之间的距离小于17cm。优选的是，所述级配碎石层的厚度为10～20cm，所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型的厚度小于12cm，所述沥青混凝土模型的厚度为15～25cm。提供一种永久路面结构的力学模型的设计方法，包括以下步骤：步骤一、整平路面，依次铺设所述滤水型土工织物模型和所述级配碎石模型，所述滤水型土工织物模型和所述级配碎石模型形成基底层，所述基底层的压实系数大于0.90；步骤二、在所述级配碎石模型上铺设所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型，在铺设的同时预留和埋入所述通风管和所述力学支架，然后压实；步骤三、在所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型铺设沥青混凝土模型，然后压实；步骤四、检测并计算力学模型的力学参数，所述力学参数包括所述级配碎石模型的压应变，所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型的拉应变。本专利技术至少包括以下有益效果：第一、利用隧道本身的洞穴结构，尤其是洞穴结构所产生的贯通的风力，在路面结构内设置风干模型，以利用自然风力带动风干模型内的扇叶、渗透管运行，达到将路面结构内部水分随气流带出，而促进路面结构内部加速去湿的目的，完全利用自然风力，不需要额外施加动力。并且通过设计力学支架以保护通风管及其内部结构，使引风管和力学支架也均能够达到设计年限的使用寿命，构建一种适用于隧道公路的永久路面结构力学模型。第二、级配碎石模型的材料包括不同尺寸的碎石、粘土、细沙，逐层铺设，分层压实。级配碎石模型主要具有以下作用，一是用于提高基础底面以下地基浅层的承载力，地基中的剪切破坏由基础底面下边角位置处开始，随着基底压力的增大而逐渐朝纵深发展，因而当基底面以下浅层范围内的可能被剪切破坏的土层被强度较大的垫层材料置换后，就可以提高承载能力。二是减少沉降量，通常基础下浅层的沉降量中所占得比例较大。由于土体侧向变形引起的沉降，理论上也是浅层部分占的比例较大。以垫层材料代替土层，可大大减少这部分的沉降量。三是加速地基的排水固结。用砂石作为垫层材料，由于其透水层大，在地基受压后便是良好的排水面，可使基础下面的空隙水压力迅速消散，避免地基土的塑性破坏，且可加速垫层下土层的固结及其强度的提高。第三、沥青玛蹄脂碎石混合料是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量，低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。沥青玛蹄脂碎石混合料模型的组成特征主要包括两个方面，一是含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架；二是细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。第四、引风段位于沟槽内，由于隧道本身的洞穴结构，隧道内通常形成贯穿隧道轴向的气流，即沿隧道轴向的风，在引风段上设有进风网，风可以进入到引风段内，带动设置在引风段内的扇叶转动，同一个通风管的两端的扇叶设置为向同一方向引风，这样有助于在通风管内形成沿同一方向流动的气流，由于气流在可以带动沥青玛蹄脂碎石混合料模型内部流动，所以可以带走内部的水分，起到对路面结构力学模型内部水分风干的作用，发散设置的渗透管具有从多个方向引入水分的作用，有助于通风管内的气流带走引入的水分。第五、沥青玛蹄脂碎石混合料模型本身具有一定的柔性，以适应路面被加载负荷时的应变，但由于引风管的长度较长，容易造成引风管结构的破坏，因此，设置力学支架，采用拱形结构有利于抵抗变形，从而保护位于力学支架内的通风管，使其达到设计使用年限。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的其中一种技术方案的所述力学模型的纵向剖面示意图；图2为本专利技术其中一种技术方案的所述通风管和所述力学支架的细节图；图3为本专利技术其中一种技术方案的所述通风管的细节图。具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.永久路面结构的力学模型，其特征在于，包括：/n滤水型土工织物模型，其铺设于已整平的路面上；/n级配碎石模型，其铺设于所述滤水型土工织物模型上；/n沥青玛蹄脂碎石混合料模型，其铺设于所述级配碎石模型上，所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型沿垂直于隧道轴向的长度小于所述级配碎石模型；/n风干模型，其穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内，所述风干模型包括：/n多个通风管，多个通风管间隔穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型中，所述通风管垂直于隧道轴向水平设置，所述通风管包括位于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型两侧侧壁外部的引风段、位于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内部的滤沙段和渗透段，所述通风管两端设有第一滤网，所述引风段沿周向设有进风网，所述引风段内设有至少一个扇叶，所述滤沙段内设有至少一个第二滤网，所述渗透段设有多组渗透管，每组渗透管沿所述渗透段的周向发散设置，所述渗透管一端与所述渗透段连通，所述渗透管另一端上设有滤布；/n力学支架，其包括沿所述通风管的轴向设置的多个拱形的底架和连接相邻两个底架的顶部的弧形筋，所述底架的两端分别位于所述通风管的两侧，所述底架的底部抵接至所述级配碎石模型上，所述弧形筋朝下弯曲，相邻两个底架的顶部高度不同，所述力学支架与所述通风管和所述渗透管均不接触；/n沥青混凝土模型，其铺设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型；/n其中，所述级配碎石模型外表面、所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型侧壁、隧道侧壁形成沟槽，所述沟槽顶部设有滤水板，所述引风段位于所述沟槽内。/n...

【技术特征摘要】
1.永久路面结构的力学模型，其特征在于，包括：
滤水型土工织物模型，其铺设于已整平的路面上；
级配碎石模型，其铺设于所述滤水型土工织物模型上；
沥青玛蹄脂碎石混合料模型，其铺设于所述级配碎石模型上，所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型沿垂直于隧道轴向的长度小于所述级配碎石模型；
风干模型，其穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内，所述风干模型包括：
多个通风管，多个通风管间隔穿设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型中，所述通风管垂直于隧道轴向水平设置，所述通风管包括位于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型两侧侧壁外部的引风段、位于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型内部的滤沙段和渗透段，所述通风管两端设有第一滤网，所述引风段沿周向设有进风网，所述引风段内设有至少一个扇叶，所述滤沙段内设有至少一个第二滤网，所述渗透段设有多组渗透管，每组渗透管沿所述渗透段的周向发散设置，所述渗透管一端与所述渗透段连通，所述渗透管另一端上设有滤布；
力学支架，其包括沿所述通风管的轴向设置的多个拱形的底架和连接相邻两个底架的顶部的弧形筋，所述底架的两端分别位于所述通风管的两侧，所述底架的底部抵接至所述级配碎石模型上，所述弧形筋朝下弯曲，相邻两个底架的顶部高度不同，所述力学支架与所述通风管和所述渗透管均不接触；
沥青混凝土模型，其铺设于所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型；
其中，所述级配碎石模型外表面、所述沥青玛蹄脂碎石混合料模型侧壁、隧道侧壁形成沟槽，所述沟槽顶部设有滤水板，所述引风段位于所述沟槽内。


2.如权利要求1所述的永久路面结构的力学模型，其特征在于，所述引风段与所述滤沙段可...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯仲宁，韩冬卿，陈聪飞，
申请(专利权)人：中电建路桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11