福建高速公路瀝青路面排水體系數值分析
關鍵詞：道路工程 排水系統 數值模擬 移動路脊法 級配碎石
摘要：福建省多雨潮濕,降雨對高速公路瀝青路面性能和行車安全影響非常大.福建省在研究和長期實踐基礎上形成了非常有特色的瀝青路面排水體系,為了檢驗其有效性,進行了高速公路瀝青路面排水體系的數值分析.基于Biot動態固結理論的Lagrange有限差分方法,建立了路域3D模型.考慮降雨、表面徑流、路面結構內部及地下水流動等因素,進行了超高緩和段路表集水狀況、路面結構內部層底集水深度和孔隙動水壓力、路面邊部排水和中央分隔帶排水設施排水能力進行模擬分析.分析時考慮了動態移動荷載、動水場作用下的多孔路面結構的動態流固耦合,但計算時不考慮蒸發作用.結果表明:(1)采用移動路脊法設計后,超高緩和段的路表雨天集水次數可減少85.7%;(2)組合式基層瀝青路面結構自由水完全排出時間為0~5d;與半剛性基層瀝青路面結構相比較,組合式基層瀝青路面結構中瀝青層底無自由水天數可增加180%,同時瀝青層層底孔隙動水壓力相應可降低73.5%;(3)福建高速公路排水設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)根據數值分析結果,可以對排水設施尺寸或設置間距等進一步完善.
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