《加铺层设计》PPT课件.ppt

加铺层设计,周玉民 同济大学 2011.12.4 上海,JTG D40-2011公路水泥混凝土路面设计规范宣讲,1、旧路面检测与评价 2、旧路面处治 3、加铺层厚度设计 4、防治反射裂缝措施,提纲,旧路面弯沉检测（板角、板边、板中、接缝两侧） 旧路面评价 接缝传荷能力评价 板下脱空评定 旧路面状况 断板率 接缝错台量,1 旧路面检测与评价,1.1 旧路面弯沉检测,旧路面板弯沉脱空测点位置示意图,1.2 旧路面评价,表 旧水泥混凝土路面接缝传荷能力分级标准,旧水泥混凝土路面接缝传荷能力分级标准,旧水泥混凝土路面板下脱空评价 接缝两侧弯沉差 板角与板中弯沉比 板边与板中弯沉比,1.3 旧路面状况,表 旧水泥混凝土路面损坏状况分级标准,旧水泥混凝土路面状况评价包括断板率、平均错台量,2 旧路面处治,直接加铺 破碎板置换 清缝、补封 板底灌浆 错台磨平 表面清理 旧路面碎石化,2.1 直接加铺,通过破碎板置换、清缝、补封、板底灌浆、错台磨平和表面清理等措施处治旧水泥混凝土路面板，然后在其上加铺沥青面层的改建方法。 优点：旧混凝土路面充分利用 缺点：反射裂缝,2.1-1 板底灌浆,板底灌浆材料 板底灌浆工艺 板底灌浆效果,2.1-1.1 板底灌浆材料,水玻璃 水泥基灌浆材料 复合灌浆材料（如，乳化沥青水泥基复合材料）,2.1-1.2 板底灌浆孔布设,灌浆孔位置的布设,2.1-1.3 板底灌浆步骤,(1) 灌浆板的调查、标识、记录 (2) 灌浆孔的布设与钻孔 (3) 灌浆材料浆体的制备 (4) 监控仪器的架设 (5) 施工人员配备 (6) 灌浆设备 (7) 灌浆及灌浆压力控制 (8) 灌浆顺序和二次灌浆 (9) 养生 (10) 弯沉检测,2.1-1.4 板底灌浆流程,2.1-1.5 板底灌浆效果,取决于板底灌浆采用的材料 水玻璃，差 水泥基灌浆材料，较好 水泥基复合灌浆材料，较好 灌浆工艺 灌浆孔布置 压力控制 灌浆的均匀性 养生,2.2 旧路面碎石化,打碎压稳 打裂压稳 碎石化,当旧水泥混凝土面层损坏状况严重时，宜选用打裂压稳方案或碎石化方案处治旧混凝土路面，根据公路等级和交通状况，将处治后的旧路面用做改建路面的基层或底基层。 打裂压稳改建方案，打裂后应使75%以上的旧混凝土板产生不规则开裂，相邻裂缝形成的块状面积为0.40.6m2；碎石化改建方案，破碎后应使75%以上的旧混凝土板破碎成最大尺寸小于400mm的颗粒。,2.2-1.1 打碎压稳,多锤头破碎机（Multiple Head Breaker，以下简称MHB机）属“打碎压稳”类机械，是轮胎自行式设备，其后部有2排重锤，锤重454545kg，前后每对重锤有一套单独的液压提升系统为动力，在破碎旧水泥混凝土路面时，重锤按一定规律下落，每重锤下落时可产生1.3811.1 kJ的冲击能量。,MHB机,共振式破碎机属“打碎压稳”类机械，其工作原理是由凸轮转动产生的偏心力在机械与水泥混凝土路面接触处产生高频低幅的振动，这种高频低幅振动能量大部分由水泥混凝土板吸收，从而造成水泥混凝土的解体碎裂。美国Resonant Machins, Inc.公司生产的共振式破碎机PB4，见下图。,2.2-1.2 打碎压稳,2.2-2 打裂压稳,目前水泥混凝土路面重建中，“打裂压稳”是采用最多的旧水泥混凝土路面处理方式，其代表性机械为冲击压路机。,冲击压路机,2.2-3 碎石化,路面铣刨机为矿山机械，用于露天矿的挖掘，近几年才用于旧路面的重建之中。我国拟引进的美国Trencor公司的RoadMiner系列的路面铣刨机，一次最大铣刨宽度为4.1m，最大铣刨深度为1.5m，可用大面积的水泥混凝土、沥青混凝土路面结构层的重建，铣刨速度视用户的集料粒径要求决定,路面铣刨机,表 不同碎石化方式的适用性排序表,2.2-4 不同碎石化方式适用性,不同碎石化方式适用性排序,3 加铺层厚度设计,补足厚度缺额的设计 经验-力学法设计,3.1 补足厚度缺额的设计,美国陆军工程师部队（COE）方法 依据强化试验路的观测和分析结果，于20世纪50年代中期提出了旧水泥混凝土路面加铺沥青层的经验厚度hov的设计公式，COE在试验期间观测到，沥青加铺层下的混凝土板在荷载作用下逐渐开裂，并继续发展到碎裂成0.460.65m2的小块，随后路表弯沉随荷载作用而急剧增长，并在地基内出现剪切破坏。,美国AASHTO 方法,A为混凝土路面和沥青面层的当量转换系数，是混凝土路面板厚度缺额的函数。,A2.2233+0.00153(hdhef)20.0604(hdhef)。,3.2 经验-力学法设计,AASHTO 2002 De Bondt 方法 Robert L. Lytton方法 Molenaar方法 Sousa方法,3.2.1 经验-力学法设计,2002年的AASHTO铺面设计指南（2002 AASHTO Pavement Design Guide）中的加铺层设计修改为基于力学经验法的设计方法。,3.2.2 经验-力学法设计,De Bondt的加筋沥青加铺层设计是在野外测量、室内测试、理论发展和数学模拟的基础上形成的。 其设计思路为：应用有限元方法，采用断裂力学理论处理加筋沥青加铺层问题，设计模型考虑裂缝/接缝间断的存在，能预测交通荷载、温度下降和不均匀的土壤运动的影响；裂缝在加铺层中的扩展；道路结构的层间滑动；加铺层底加筋的作用。 De Bondt等人用截面单元模型模拟旧路面结构的裂缝/接缝行为，裂缝/接缝的界面剪切劲度Dtt必须来自野外记录