论文部分内容阅读
开级配沥青磨耗层(OGFC)也称为大空隙开级配的排水式沥青磨耗层,它具有吸纳、蓄渗和缓释降雨的作用,并能够有效消除雨水径流,缓和径流高峰,改善地表的水文环境。论文以宁波市某沥青制品厂的一种成熟的OGFC-13产品及OGFC面层作为排水层的结构形式为研究对象,OGFC面层排水即雨水只通过表面层入渗和短暂蓄积,以横向排流的方式,将水引入附近的排水设施中。OGFC沥青路面作为海绵城市实现道路对雨水控制与管理的解决方案之一,目前其路用性能的研究已经比较成熟,而对其排水性能的研究还不够,在建设时只能依靠经验选用OGFC路面类型,不能科学、恰当地设计以满足当地排水性能的要求。因此对开级配沥青磨耗层(OGFC)的排水性能进行研究,具有重要意义。论文分析了研究对象的目标空隙率范围。OGFC面层合理的目标空隙率应该在15%~25%,才能保证沥青混合料的强度、稳定性及耐久性,发挥其高效的排水功能。并明确了研究对象(OGFC-13产品)的目标空隙率为19%。论文分析了OGFC面层的排水机理,明确了论文的技术路线。结合实际工程中存在的OGFC面层排水不畅的问题,对降雨模式进行分析,并论述了降雨水文学与水力学特点。论文在总结现有OGFC材料透水系数测试方法的基础上,基于常水头自行开发了OGFC降水模拟装置及透水性能测试仪。并进行了OGFC模型试验研究,得到了OGFC材料自身的水力特性参数。并将OGFC面层的水流运动过程总结为四个模式:贴附扩散、附着流动、侧向渗流、稳态渗流,为OGFC面层的水流现象提供了一种科学描述。论文得到了这种OGFC-13产品模型材料的水力特性参数。在总结适用于OGFC混合料有限元分析的渗流原理和排水理论的基础上,进行了OGFC面层模型的入渗-排水有限元模拟。论文通过与试验对比,验证了有限元分析的准确性与合理性。论文得到了不同路幅宽度OGFC-13面层产品的极限排水能力(所能承受的最大降雨强度),并提出了其三种OGFC道路断面类型在全国的适用范围。论文通过对不同路幅宽度的OGFC足尺模型进行有限元模拟,得到了OGFC面层的浸润曲线及浸润线方程,为评价OGFC路面的排水性能提供了科学依据。根据有限元模拟结果,结合我国年最大点降雨量资料,对这种OGFC-13产品进行了两车道(单幅4.5m)、四车道(单幅8.5m)、六车道(单幅12m)三种道路断面类型的适用性研究,为OGFC面层的设计提供科学、合理的指导,减少设计的随意性及盲目性。论文总结了OGFC路面排水的基本技术思路,分析并明确了OGFC路面排水系统所有的构造形式。基于上述研究结论,提出了OGFC路面管沟引流的设计方法,分析并论述了一个恰当的透水管排布方案。