14.沥青路面设计ppt课件

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1、5.不计自重。不计自重。设计指标：设计指标：zz00z0 路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得 z0路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次 数有关数有关 设计指标：设计指标：路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。根据观测试验结果，国外已提出了表层和土基的性质有关。根据观测试验结果，国外已提出了表征上述关系的经验公式和设计指标。有代表性的控制车辙深征上

2、述关系的经验公式和设计指标。有代表性的控制车辙深度的指标有两种：一种是路面各结构层包括土基的残余变形度的指标有两种：一种是路面各结构层包括土基的残余变形总和；另一种是路基表面的垂直变形。总和；另一种是路基表面的垂直变形。rereLLreL路面的计算总残余变形，由残余变形经验公式路面的计算总残余变形，由残余变形经验公式确定确定 reL容许总残余变形，由使用要求确定容许总残余变形，由使用要求确定 00EE或或路基表面的垂直应变，可由弹性层状体系理论求得路基表面的垂直应变，可由弹性层状体系理论求得 0E0E路基表面容许垂直应变路基表面容许垂直应变，由路基残余变形和荷载应力、，由路基残余变形和荷载应力

3、、应力重复次数及路基弹性模量之间经验关系确定。应力重复次数及路基弹性模量之间经验关系确定。的疲劳强度，地面开裂，的疲劳强度，地面开裂，并逐渐向表面发展。并逐渐向表面发展。设计指标：设计指标：以疲劳开裂作为设计标准时，用结构层底面的拉以疲劳开裂作为设计标准时，用结构层底面的拉应变或拉应力不超过相应的容许值控制设计，即：应变或拉应力不超过相应的容许值控制设计，即：rRrR或或 结构层底面的拉应变和拉应力结构层底面的拉应变和拉应力rr、结构层材料的容许疲劳拉应变和拉应力结构层材料的容许疲劳拉应变和拉应力RR、设计指标：设计指标：maxRmax 车轮的垂直力和水平力的共同作用下，面层中可能产车轮的垂直

4、力和水平力的共同作用下，面层中可能产 生的最大剪应力生的最大剪应力 R 材料的容许剪应力材料的容许剪应力 设计指标：设计指标：低温缩裂是一项同荷载因素无关的设计低温缩裂是一项同荷载因素无关的设计指标，即低温时结构层材料因收缩受约束而指标，即低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力应不大于该温度时材料的容产生的温度应力应不大于该温度时材料的容许拉应力许拉应力 ，即：，即：rttRrt低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力 tR某种温度下材料的容许拉应力某种温度下材料的容许拉应力 刚性基层进行层底拉应力的验算。城市道路路面设刚性基层进行层底拉应

5、力的验算。城市道路路面设计尚需进行沥青混合料面层的剪应力验算。计尚需进行沥青混合料面层的剪应力验算。层。路面总厚度要满足强度要求和防冻厚度的要求层。路面总厚度要满足强度要求和防冻厚度的要求 路面最小防冻厚度(cm)表14-3注：注：对潮湿系数小于对潮湿系数小于0.5的地区，的地区，II、III、IV等干旱地区防冻厚度应比表等干旱地区防冻厚度应比表 中值减少中值减少15 20 对对II区砂性土路基防冻厚度应相应减少区砂性土路基防冻厚度应相应减少5 10管理的方案，做到技术先进，经济合理。管理的方案，做到技术先进，经济合理。1530cm石灰土、二灰土、水泥石灰土或与上层相同的石灰土、二灰土、水泥石

6、灰土或与上层相同的 资料资料418cm一至三层一至三层AC或或AC+AM或或SMA+AC1530cm水泥稳定集料、二灰稳定集料、水泥二灰稳定集料水泥稳定集料、二灰稳定集料、水泥二灰稳定集料15？cm粗砂粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣、砂砾、碎石、煤渣、矿渣、412cm一至三层一至三层AC或或AC+AM或或SMA+AC820cm一至二层沥青碎石一至二层沥青碎石1540cm级配碎石或沥青稳定碎石级配碎石级配碎石或沥青稳定碎石级配碎石15？cm粗砂粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣、砂砾、碎石、煤渣、矿渣、典型半刚性基层沥青路面典型半刚性基层沥青路面典型柔性基层沥青路面典型柔性基层沥青路面ph1hnEn-1

7、 n-1E1 1E0 0AAph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0B DECCEDB路表弯沉值计算图式路表弯沉值计算图式层底拉应力计算图式层底拉应力计算图式剪应力计算图式剪应力计算图式2h1hnEn-1 n-1E1 1E0 02DD0.90.2600decsbLNA A ALd路面设计弯沉值路面设计弯沉值0.01mm），该值是在标准温度，标），该值是在标准温度，标准轴载作用下，测定的路表回弹弯沉值准轴载作用下，测定的路表回弹弯沉值 Ne设计年限内一个车道上累计当量轴次；设计年限内一个车道上累计当量轴次；Ac公路等级系数，高速公路、一级公路为公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路

8、，二级公路为为1.1，三、四级公路为，三、四级公路为1.2；As面层类型系数，沥青混凝土面层为面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌沥青碎石、；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1；沥青表面处治；沥青表面处治为为1.2；中低级路面为；中低级路面为1.3；Ab基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于大于20cm时，时，Ab=1.0，若面层与半刚性基层之间设置等于，若面层与半刚性基层之间设置等于或小于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性级配碎石层、沥青贯入碎石、沥

9、青碎石的半刚性基层结构时，仍为基层结构时，仍为1.0；柔性基层、底基层或柔性基层厚度大；柔性基层、底基层或柔性基层厚度大于于15cm，底基层为半刚性下卧层时为，底基层为半刚性下卧层时为1.6。0.2600decsbLNA A A路面设计状态下的计算弯沉路面设计状态下的计算弯沉1.弯沉修正弯沉修正36.038.0200063.1PELFos2.计算计算(实践实践)弯沉计算弯沉计算FEpLcos21000P、标准车型的轮胎接地压强标准车型的轮胎接地压强MPa和当量圆半径；和当量圆半径；c理论弯沉系数；理论弯沉系数；301221211,ncnhEEhhEfEEEcm的计算参数按下表确定。的计算参数按

10、下表确定。35.4121ppnCCNiiki821 ppnCCNiikiC1轴数系数，轴数系数，c1=1+2m-1）；）；C2 轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为，双轮组为1.0，四轮组为，四轮组为0.09。1.现场实测法现场实测法 200141000iiLpDE1刚性承载板测定刚性承载板测定2由回弹弯沉测定由回弹弯沉测定20021000(1)oLopEL1/KSZEEaoosEoL某点土基回弹模量；某点土基回弹模量；Eos某路段土基回弹模量设计值；某路段土基回弹模量设计值；、S分别为该路段实测土基回弹模量平均值与标准差；分别为该路段实测土基回弹模量平均值与标准差；Za保证

11、率系数，高速公路、一级公路为保证率系数，高速公路、一级公路为2，二三级公路为，二三级公路为1.648，四级公路为，四级公路为1.5；K1不利季节影响系数，可根据当地经验选用。不利季节影响系数，可根据当地经验选用。oE3.室内实验法室内实验法 取代表性土样在室内测定最佳含水量条件下小承载板顶面法取代表性土样在室内测定最佳含水量条件下小承载板顶面法的回弹模量的回弹模量E0值，考虑不利季节，不利年份的影响对其折减。值，考虑不利季节，不利年份的影响对其折减。4.由由CBR、压实度或地基反应模量、压实度或地基反应模量K值换算值换算换算关系来自试验数据统计。换算关系来自试验数据统计。2.由土质、干湿类型和

12、公路所处的自然区划查表由土质、干湿类型和公路所处的自然区划查表数据来源于全国大范围的数据统计数据来源于全国大范围的数据统计P313）。）。沥青混合料设计参数参考值 表2-3-9a注：注：沥青碎石混合料不验算层底拉应力；沥青碎石混合料不验算层底拉应力；细粒式和粗粒式的开级配沥青混凝土，选用同类密级配的低值；细粒式和粗粒式的开级配沥青混凝土，选用同类密级配的低值；符合重交通沥青技术要求时，可用较高值，沥青针入度大于符合重交通沥青技术要求时，可用较高值，沥青针入度大于100时，或符合轻交通时，或符合轻交通 沥青技术要求时，采用低值。沥青技术要求时，采用低值。时的最大疲劳应力。时的最大疲劳应力。RKs

13、pSRRRspKANASaec0090 22.KNASeC 0350 11.KNASeC 0450 11.AaAc应用条件应用条件结构中含有一般情况下呈现整体性或板体性，受荷时在底部产生结构中含有一般情况下呈现整体性或板体性，受荷时在底部产生拉应力的结构层高速公路、一级公路、二级公路沥青混合料面层和半刚性基拉应力的结构层高速公路、一级公路、二级公路沥青混合料面层和半刚性基层材料的基层、底基层）层材料的基层、底基层）mRm计算弯拉应力；计算弯拉应力；mmp301221211,nmnhEEhhEfEEEm理论最大拉应力系数理论最大拉应力系数;R材料容许疲劳拉应力；材料容许疲劳拉应力；spRsKsp

14、材料极限劈裂抗拉强度；材料极限劈裂抗拉强度；抗拉强度结构系数；抗拉强度结构系数；sK无机结合料稳定集料类无机结合料稳定集料类:KNASeC 0350 11.沥青混凝土面层沥青混凝土面层：KANASaec0090 22.无机结合料稳定土类：无机结合料稳定土类：KNASeC 0450 11.Aa沥青混合料级配的系数沥青混合料级配的系数 Ac公路等级系数公路等级系数 层材料设计参数。层材料设计参数。搜集调查交通量并搜集调查交通量并计算累计标准轴次计算累计标准轴次根据交通、道路设计等级根据交通、道路设计等级等资料计算设计弯沉等资料计算设计弯沉气象资料、材料调气象资料、材料调查及混合料试验查及混合料试验

15、确定土基干湿类型、确定土基干湿类型、回弹模量回弹模量拟拟 定定 路路 面面 结结 构构 方方 案案确定材料抗压回弹模量确定材料抗压回弹模量按设计弯沉计算路面厚度按设计弯沉计算路面厚度是否验算拉力是否验算拉力确定路面材料抗拉强度确定路面材料抗拉强度确定容许疲劳拉应力确定容许疲劳拉应力R计算层底拉应力计算层底拉应力mmR？是否增加厚度是否增加厚度是否调整材料是否调整材料是否验算防冻厚度是否验算防冻厚度是否有其他方案是否有其他方案技术经济比选，确技术经济比选，确定采用的路面结构定采用的路面结构总厚度总厚度防防冻厚度？冻厚度？否否否否否否验算验算合格合格不不合合格格有有不满足不满足满足满足否否是是是是

16、例题：例题：甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路，在使用期内甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为交通量的年平均增长率为10%。该路段处于。该路段处于IV7区，为粉质土，区，为粉质土，稠度为稠度为1.00，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给。预测该，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给。预测该路竣工后第一年的交通组成如下表所示，试进行路面结构设路竣工后第一年的交通组成如下表所示，试进行路面结构设计。计。kiiiPPnCCN135.42135.421PPnCCii 轴载换算结果表弯沉）轴载换算结果表弯沉）表表14-15 注：轴载小于25KN的轴载作用不计。iP1

17、C2CinNC C nPPiiik124 351.NNet1136511011365178800115.4.45.=9332998次次NC C nPPiiik1281PiC1C2inC C nPPii128NC C nPPiiik1281 轴载换算结果表半刚性基层层底拉应力表轴载换算结果表半刚性基层层底拉应力表14-17注：轴载小于注：轴载小于50KN的轴载作用不计。的轴载作用不计。NNet11365110113651799 200115.45.=9389359次次土土(厚度厚度4cm)，中面层采用中粒式密级配沥，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土青混凝土(厚度厚度5cm)，下面层采用粗粒式密，

18、下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土级配沥青混凝土(厚度厚度6cm)。3.各层材料的抗压模量与劈裂强度各层材料的抗压模量与劈裂强度 查表查表2-3-9，P342得到各层材料的抗压模量和劈得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。裂强度。抗压模量取抗压模量取20的模量，各值均取规范给定范的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到围的中值，因此得到20的抗压模量：细粒式密级的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为配沥青混凝土为1400MPa，中粒式密级配沥青混凝，中粒式密级配沥青混凝土为土为1200MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa，水泥碎石为，水泥碎石为1500MPa，石

19、灰土，石灰土550MPa。各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为凝土为1.4MPa，中粒式密级配沥青混凝土为，中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，水泥碎石为，水泥碎石为0.5MPa，石灰土，石灰土0.225MPa。)01.0(22.240.10.10.193329986006002.02.0mmAAANlbscedRspsK07.30.1/93329980.109.009.022.022.0ceasANAKMPaKsspR4560.007.3/.4.107.30.1/9332980.10

20、9.009.022.022.0ceasANAKMPaKsspR3257.007.3/0.1（2各层材料的容许层底拉应力各层材料的容许层底拉应力 细粒式密级配沥青混凝土；细粒式密级配沥青混凝土；中粒式密级配沥青混凝土；中粒式密级配沥青混凝土；38.30.1/93329981.109.009.022.022.0ceasANAKMPaKsspR2367.038.3/8.005.20.1/938935935.035.011.011.0 cesANKMPaKsspR2439.005.2/5.063.20.1/938935945.045.011.011.0 cesANKMPaKsspR0856.063.2

21、/225.0粗粒式密级配沥青混凝土；粗粒式密级配沥青混凝土；水泥碎石：水泥碎石：石灰土：石灰土：RR面层剪应力验算面层剪应力验算R计算剪应力，由车轮垂直和水平荷载确定计算剪应力，由车轮垂直和水平荷载确定 1212131313cossinc13mtanc m1213最大剪应力最大剪应力 mmcossin11mmp11p其中：其中：查图或借助计算机查图或借助计算机求解求解查图进行上式计算时，图中数据选取摩擦系数为查图进行上式计算时，图中数据选取摩擦系数为0.3时得到，实际的计算要依实际摩时得到，实际的计算要依实际摩擦系数对其修正擦系数对其修正mfmffpfp0 311 0 3130304603.R

22、材料容许疲劳剪应力材料容许疲劳剪应力ctgRTK考虑疲劳：考虑疲劳：停车站、交叉路口等缓慢制动处：停车站、交叉路口等缓慢制动处：KANTct0350 15.紧急制动时：紧急制动时：KATc0 512.Nt 停车站在设计年限内停车的标准轴累计数。对交叉路口考虑到停车时车种的停车站在设计年限内停车的标准轴累计数。对交叉路口考虑到停车时车种的不同，每一次红灯停车轴数应按入交叉口等待通过的车轴数与车道内车种比例情况确不同，每一次红灯停车轴数应按入交叉口等待通过的车轴数与车道内车种比例情况确定定 三层体系表面最大剪应力系数诺谟图 三层体系表面最大主压应力系数7.4460012002964.2234.23

23、2EEhhHhEEEEH51065046960010000600005744 7106541972102.,.,.,.,m 0408.10898.21070.11136.11035.20894.解：解：1确定剪应力和抗剪强度确定剪应力和抗剪强度路面结构等效换算路面结构等效换算 计算剪应力和正应力。计算剪应力和正应力。查图14-28得查图查图14-27得得 15hhcmf 03.因而得因而得 时时 mmp03120704080898 1070027.1 0311207113610350894074.p（MPa）（MPa）mmfp0 20 31303.02713020307.018.1 0 21

24、0 204603.fp074046020307.071.缓慢制动时：缓慢制动时：（MPa）（MPa）已知沥青混凝土面层已知沥青混凝土面层c=0.2MPa，=37，那么，那么 mcos.cos.0183701511071018137043msin.sin.ctgtg0204337048.（MPa）因此因此（MPa）（MPa）紧急制动时：紧急制动时：m 0 502713050307045.105074046050307080.04537038.cos.080045137010.sin.0201037027.tg（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）（MPa）2确定容许剪应力确定容许剪应力 停车站

25、在设计年限内停车标准轴数现按双车停车站在设计年限内停车标准轴数现按双车道总累积轴数的道总累积轴数的15%计，即计，即 =0.151565589=234838次，次，则缓慢制动时：则缓慢制动时：NtKANTCt0 20 150 1503503511234838203.RTK0 2048203024.（MPa）KATC0 5121211109.RTK0 5027109025.紧急制动时：紧急制动时：(MPa)3验算剪切条件验算剪切条件对于缓慢制动对于缓慢制动 对于紧急制动对于紧急制动 显然后一种制动情况不满足抗剪强度要求。显然后一种制动情况不满足抗剪强度要求。为满足这一要求，可改变混和料组成设计，或采为满足这一要求，可改变混和料组成设计，或采用质量较好的沥青。也可以改变结构组成或结构用质量较好的沥青。也可以改变结构组成或结构层厚度。层厚度。015.R 038.R3.材料参数材料参数4.荷载荷载