典型路面结构设计-讲座.ppt

典型路面结构设计 湖南大学土木工程学院 黄立葵 2011.10.25 1 主要内容 w沥青路面设计 w混凝土路面设计 w沥青路面典型结构 w混凝土路面典型结构 w长寿命路面概念 2 沥青路面设计理论 3 4 1 弹性层状体系力学模型 沥青路面设计理论 5 沥青路面设计理论 6 沥青路面设计理论 7 8 9 10 11 12 13 14 沥青路面设计理论 15 沥青路面设计理论 16 17 沥青路面结构组合设计 18 沥青路面结构组合设计 19 沥青路面结构组合设计 20 沥青路面结构组合设计 21 沥青路面结构组合设计 22 新建沥青路面设计方法 23 新建沥青路面设计方法 24 新建沥青路面设计方法 25 26 新建沥青路面设计方法 27 新建沥青路面设计方法 28 29 新建沥青路面设计方法 30 31 32 33 新建沥青路面设计方法 34 新建沥青路面设计方法 35 新建沥青路面设计方法 36 新建沥青路面设计方法 37 新建沥青路面设计方法 38 国外沥青路面设计方法 经验 法CBR、AASHTO等 理论法(力学经验 法) SHELL、AI等 39 CBR设计法 解：（1）基层CBR=80，查图知h1=10cm； （2）下基层CBR=20，查图知h1+h2=20cm，因此h2=10cm； （3）土基CBR=5，查图知h1+h2+h3=43cm，因此h3=23cm。 40 AASHTO设计法 41 42 SHELL设计法 设计标准： 1路基顶面竖向压应变控制路基的永久变形 2沥青面层水平拉应变控制面层的开裂 3整体性材料（水泥稳定）基层拉应力 4路面表面永久变形（车辙深度） 高速公路 一般公路 43 中国沥青路面主要结构形式 w我国高速公路中，沥青路面占90以上，水泥混凝土路面占10以下； 沥青面层厚度1520cm，半刚性基层厚度3540cm，底基层20cm左 右；沥青路面设计年限15年。 w普通公路中，沥青路面在有铺面道路中只占少数，混凝土路面占大多数 ；沥青面层厚度10cm以下，半刚性基层厚度2040cm，底基层 1520cm左右；沥青路面设计年限12年以下。 44 半刚性基层沥青路面早期损坏问题 1沥青路面初期损坏严重，通车后不利季节开始（使用半年1年），主 要表现形式为坑槽和车辙，多数属于水损害。直接原因是施工质量不到 位，也有路面结构组合不合理的因素。 2沥青路面早期损坏指开放交通35年，长一些的78年发生严重的损 坏，主要表现为大面积的开裂，但出现典型疲劳损坏的情况少见。主要 原因是结构设计不合理、超载严重等。 45 重荷载问题 w我国设计（限载）标准为：单轴100kN，双轴180kN，三轴220kN。 w货车超载现象普遍，超载车的比例在50以上；超载率最大可达300 400。 w最大单轴轴载465kN，双轴轴载785kN（文献）。我省实测最大单轴荷 载350kN，双轴荷载接近600kN。 w治理超载的难度极大。 46 结构设计问题 w沥青路面设计采用弹性层状体系理论，认为各层次之间完全连续，以路 面结构弯沉值、整体性材料层底部拉应力为控制指标。 w层间完全连续的假设不符合实际情况，且随着使用年限的延长，层间结 合状况肯定会恶化。 w缺乏控制沥青面层剪切破坏的指标。 w缺乏一次性大荷载控制指标。 47 路面结构组合 w几乎所有的路面均采用半刚性基层，主要为水泥稳定碎石和石灰、粉煤 灰稳定碎石。 w这类材料刚度较大，极易产生干缩、温缩裂缝，引起沥青面层的反射裂 缝； w渗水性很差或基本不透水，易造成冲刷； w基层逐步开裂，变成小块、碎块，承载力（刚度）降低； w半刚性基层损坏后无法自愈； w因刚度较大，对超载很敏感。 48 水损害问题 1.提高沥青面层/基层的抗冲刷能力 合格的沥青； 干净的集料； 掺加熟石灰改善沥青与集料的粘附性。 2.控制沥青混合料的空隙率（防止离析） 3.改善路面结构排水 49 50 51 52 53 MTV (Material Transfer Vehicle) 54 沥青路面摊铺 55 56 漂亮的路面 57 改善路面结构的受力性能 1.加强层间结合 沥青层之间：粘层油 沥青面层/基层之间：透层、封层 半刚性基层/底基层之间：水泥浆 2.合理的路面结构组合 与路面结构受力特性一致 合理的排水特性组合 3.设计中考虑大荷载的作用 路面结构极限承载力 58 粘层油 59 60 直接在基层上铺沥青面层 61 级配碎石基层 62 水泥混凝土路面设计 63 弹性地基板体系理论简介 64 65 66 弹性地基板体系理论简介 67 弹性地基板体系理论简介 68 水泥混凝土路面荷载应力分析 1 Winkler地基无限大板解 69 70 水泥混凝土路面荷载应力分析 71 72 水泥混凝土路面荷载应力分析 73 水泥混凝土路面荷载应力分析 74 75 水泥混凝土路面荷载应力分析 76 77 水泥混凝土路面荷载应力分析 78 79 水泥混凝土路面荷载应力分析 80 81 82 水泥混凝土路面温度应力分析 83 水泥混凝土路面温度应力分析 84 水泥混凝土路面温度应力分析 85 水泥混凝土路面温度应力分析 86 87 水泥混凝土路面温度应力分析 88 89 新建水泥混凝土路面设计方法 90 新建水泥混凝土路面设计方法 91 新建水泥混凝土路面设计方法 92 新建水泥混凝土路面设计方法 93 新建水泥混凝土路面设计方法 94 新建水泥混凝土路面设计方法 95 新建水泥混凝土路面设计方法 96 新建水泥混凝土路面设计方法 97 新建水泥混凝土路面设计方法 98 新建水泥混凝土路面设计方法 99 国外混凝土路面设计方法简介 100 国外混凝土路面设计方法简介 101 国外混凝土路面设计方法简介 102 103 国外混凝土路面设计方法简介 104 国外混凝土路面设计方法简介 105 沥青路面典型结构 106 沥青路面典型结构 107 沥青路面典型结构 108 沥青路面典型结构 109 沥青路面典型结构 110 沥青路面典型结构 111 沥青路面典型结构 112 水泥混凝土路面典型结构 113 水泥混凝土路面典型结构 114 水泥混凝土路面典型结构 115 水泥混凝土路面典型结