透水人行道-开题报告

monash.edu排水型人行道路面结构与材料优化设计2016-12-20硕士研究生：指导老师：SEU-MUJointGraduateSchool(Suzhou)汇报内容1.选题背景及意义2.国内外研究现状3.主要研究内容4.技术路线5.技术难点和创新点6.参考文献一.选题背景及意义全国重点缺水城市一.选题背景及意义南水北调工程中国三分之二的城市缺水，随着城市规模不断扩张，城市缺水问题在不断加剧。一.选题背景及意义然而近几年，夏天发生暴雨内涝的城市数量却在不断增加。一.选题背景及意义在现代城市中，城市面积大部分属于不透水的，其中城市道路占地面积约为10%～15%（不包括次干路及以下等级道路），如将较低等级道路、广场、人行道、停车场等城市铺装面积计算在内，占地比例可达25%，国外有些城市甚至超过30%～40%。一.选题背景及意义传统的路表排水方式，造成两方面的问题图1慢车道的积水图2人行道的积水与破损一.选题背景及意义海绵城市已成为我国城市建设的新热点和发展方向一.选题背景及意义现有相关研究的不足（1）海绵城市的要求与道路本身性能要求的协调性问题（2）工程的经济性和耐久性问题本项目重点解决：排水、蓄水、经济、耐久二.国内外研究现状二.国内外研究现状1.透排水路面设计Fassman等人发现，透水性铺装在延迟径流出现时间方面确实存在一定的作用，其平均滞后时间可达2.4h，平均降低峰值流量83%。渡边会弘在日本横滨进行透水性道路铺装径流控制研究试验中发现，透水性道路铺装设施的使用有效削减了15-20%的径流洪峰量。1996年东京就铺设了495000㎡的透水性铺装，使得市区雨水流出率由51.8%降低到5.4%，雨水渗透效果非常明显。二.国内外研究现状1940年，英国皇家空军首次在飞机跑道上试验了排水性铺装，取得了不错的效果。Coventry大学的StephenJ.Coupe等研究了排水人行道对碳氢化合物的生物降解效果。通过模拟排水土壤的特征，并接种有可降解能力的细菌，将碳氢化合物讲解并把重金属保留下来。北京市市政研究院张爱江通过渗透性和冻胀深度以及强度和变形这三个方面因素设计排水道路的厚度。并通过室内试验、工程试验等研究了排水道路的渗透特性、承载能力和降温特性，提出了几种排水道路的结构组合和排水道路的施工原则。二.国内外研究现状2.排水混凝土国内外研究现状美国一般所研制的排水混凝土不含有细集料。某停车场项目修建于佛罗里达州，采用波特兰Ⅰ型水泥，不掺细集料作为路面材料，骨料粒径范围6～12.5mm，并加入引气剂搅拌而成，集料与水泥质量比例为3:1。实验报告指出，混凝土28天的抗压强度可以达到26.2Mpa,抗弯拉强度达到4.49Mpa，透水系数1.57mm/s，和普通的混凝土强度相差无异。二.国内外研究现状长安大学郑木莲对排水混凝土的排水特性进行了研究，得出了有效孔隙率和全孔隙率之间的关系。参考排水表层临界孔隙率研究结果，提出了排水基层的临界孔隙率。利用正交试验和和均匀实验方法，回归了排水混凝土在振动法和捣实法下相关设计参数的一系列关系。并提出排水混凝土配合比的经验公式。并分析了排水混凝土的温度应力和疲劳特性。东南大学陶卓辉对排水混凝土的材料设计及其性能的测试方法进行了研究，利用填充理论设计排水混凝土。并且研究了排水混凝土的孔隙率、水灰比、超细集料、级配、增强剂对其强度的影响。最后，又对排水混凝土的吸声效果进行了研究。分析了有效孔隙率、孔径大小等因素与吸声系数之间的关系。二.国内外研究现状南京林业大学周明刚制备了不同孔隙率、级配、沥青种类的单、双层排水混凝土材料，把沙和黏土按照质量比1：50配制堵塞材料，研究这三种参数对排水混凝土堵塞行为的规律。并且研究了不同清洗方法对堵塞的排水混凝土的清洗效果。山东大学张娜为了揭示排水混凝土堵塞现象的细观机理，研制了一种模拟排水混凝土堵塞行为实验仪器，利用电导率来表征结构的堵塞过程。当堵塞程度加重时，电导率下降从而揭示了泥沙进入，流出混凝土的空隙。二.国内外研究现状总结：国内排水型人行道研究较少，就目前国内外对排水人行道的结构设计而言,大多还是通过对工程实体的使用和监测来总结经验或通过问卷调查等手段,借助专家的经验来进行设计。其最大的特点是其透水性与自身承载力之间的矛盾,这应该成为排水路面设计的关键问题。而目前排水功能部分的设计在整个结构设计中的地位不明确、作用不明显，这容易造成设计成果在应用时出现排水功能差或易于破坏等问题。三.本文拟研究内容三.本文拟研究内容1.城市体系下人行道的路面结构及排水体系的优化设计（1）通过降雨强度、重现期、排水体系平均渗透系数等关键参数，确定渗透系数、孔隙率、蓄水厚度等要求（2）采用复合排水设计方案（3）采用比对的方式，对承载力进行力学分析（4）对慢车道和人行道的排水系统与道路周边排水系统进行优化设计三.本文拟研究内容2.封底型排水水泥混凝土的设计与性能研究（1）优化排水水泥混凝土的级配组成（2）研究水泥浆在集料表面的裹附特性（3）研究水泥浆的沉积特性（4）测试抗折强度和抗压强度（5）测试其抗渗性进行测试三.本文拟研究内容3.聚合物透水表层材料的制备与层间粘结性能研究（1）以BASF为胶黏结，分别采用彩色细砾石、破碎白云石、风淬钢渣为骨料，制备聚合物透水表层材（2）优化骨料级配组成（3）研究不同胶结料用量及固化时间对强度的影响规律（4）界面抗剪强度和低温抗冲击性能及表层合理厚度要求（5）测试界面粘结状态对复合排水结构的排水性能的影响三.本文拟研究内容4.排水型人行道施工控制技术研究（1）封底型排水水泥混凝土结构层，采用商品混凝土，并用平板振捣器进行振捣，重点控制振捣强度，以保证水泥浆体的裹附厚度和封底层的厚度（2）聚合物透水表面层材料的施工，将根据其性能特点，对现有施工设备进行适当改造，以确保其厚度的控制和施工平整度的控制（3）将结合实体工程，进行排水型慢车道及人行道的施工，并进行跟踪检测，重点检测器路面的平整度、排水性能四.技术路线四.技术路线五.技术难点和创新点五.技术难点和创新点1.主要创新点1.提出了排水人行道结构设计的承载力依据2.提出了封底型透水混凝土，避免了雨水对土基的损害。2.技术难点1.以往人行道结构设计并未给出承载力设计依据，因此要建立力学模型得出人行道承载力依据。六.参考文献11thDecember2015∣26六.参考文献[1]王波,霍亮,高建明.透水性地砖蒸发试验研究[J].2004.[2]刘耀斌.高性能合理透水铺面结构之探讨[R].国立中央大李土木工程研究所,2007[3]筒婉蕾.透水性铺面对基地保水敏感度之分析[D]国立中央大硕士学位论文,2007[4]王德蜜,姜迪,狄升贯.透水路面设计与材料应用综述[J].城市道桥与防洪,2013(9):35-38.[5]KobayashiT,KagataM,KodamaT.Developmentoftheenvironmentfriendlyhybridpermeableconcretepavement[J].TransactionsoftheJapanconcreteinstitute,2002,23:65-76.[6]赵卫东,马涛,王艳荣.联锁砌块路面在农村公路中的应用[J].砖瓦,2010(10):51-53.[7]王保军,葛宪滨,张宇.透水性沥青混凝土面层在城市道路中的应用[J].城市道桥与防洪,2006(2):122-124.[8]赵亮.城市排水铺装材料与结构设计研究[D][D].长安大学,2010.[9]CoupeSJ,SmithHG,NewmanAP,etal.Biodegradationandmicrobialdiversitywithinpermeablepavements[J].EuropeanJournalofProtistology,2003,39(4):495-498.[10]SchlüterW,JefferiesC.Modellingtheoutflowfromaporouspavement[J].UrbanWater,2002,4(3):245-253.[11]CollinsKA,HuntWF,HathawayJM.HydrologiccomparisonoffourtypesofpermeablepavementandstandardasphaltineasternNorthCarolina[J].JournalofHydrologicEngineering,2008,13(12):1146-1157.[12]ShackelB,BallJ,MearingM.Usingpermeableeco-pavingtoachieveimprovedwaterqualityforurbanpavements[J].PaveAfrica,2003.[13]BratteboBO,BoothDB.Long-termstormwaterquantityandqualityperformanceofpermeablepavementsystems[J].Waterresearch,2003,37(18):4369-4376.[14]何鑫,曹霞,张欣红,等.浅谈透水人行道结构的设计及工程应用[J].城市道桥与防洪,2008(6):19-21.[15]王丹绮,王隆昌.人行道透水性铺面之效果评估-以台北市北安路为例[J].土木建築與環境工程,2010,32(2):71-77.六.参考文献[16]张爱江.北京城镇排水性步道结构型式与相关性能研究[D][D].北京市市政工程研究院,2007.[17]韩理亚.城市道路排水铺装排水功能设计计算与应用研究[D].青岛理工大学,2014.[18]赵欢欢.城市立交桥雨排系统模拟研究[D].长安大学,2013.[19]玉井元治.コニクリートの高性能.高機能化（透水性コニクリート）コニクリート工学，Vol.32.No.7:133-138[20]玉井元治.绿化コニクリート（コニクリート材料）コニクリート工学。VOl.32.No.11:64-69[21]杨和平译.无细集料混凝土路面应用的进展[J].国外公路，1997，VOl.17.No.2:17-20[22]Porousconcreteslabsandpavemengdrainwater.Concreteconstruction.1983.9,685-688[23]郑木莲.多孔混凝土排水基层研究[J].西安:长安大学公路学院,2004.[24]陶卓辉.多孔水泥混凝土路面材料设计及性能研究[D][D].南京:东南大学硕士学位论文,2006.[25]王海萍.排水混凝土及其排水系统设计与研究[D].安徽理工大学,2014.[26]霍亮.排水性混凝土路面材料的制备及性能研究[D][J].东南大学,2004:19-24.[27]透水性コニクリート铺装－特许PERMEACON.佐藤道路株式会社.12-13[28]周明刚.多空隙沥青混合料堵塞行为特性研究[D].南京林业大学,2014.[29]张娜.透水混凝土堵塞机理试验研究[D].山东大学,2014.[30]黄大伟.透水性混凝土桩体材料及性能研究[D].山东大学,2015.Thanksforyourtime!欢迎各位老师和同学提出建议和意见。