第14章_沥青路面设计

1 第十四章沥青路面设计 2 第十四章沥青路面设计 本章前言第一节概述第二节弹性层状体系理论简介第三节沥青路面结构组合设计第四节我国沥青路面设计方法本章小结 3 本章前言 通过本章的学习 要求掌握沥青路面的破坏状态与设计标准 新建沥青路面的结构厚度验算 熟悉弹性层状体系理论概述 沥青路面结构组合设计 4 本章前言 本章重点 沥青路面的破坏形态与设计标准 结构厚度验算 结构组合设计 本章难点 弹性层状体系理论 新建沥青路面设计方法 5 第十四章沥青路面设计 本章前言第一节概述第二节弹性层状体系理论简介第三节沥青路面结构组合设计第四节我国沥青路面设计方法本章小结 6 第一节概述 一 沥青路面设计的内容原材料的调查与选择 沥青混合料配合比以及基层材料配合比设计 各项设计参数的测定与选定 路面结构组合设计 路面结构层厚度验算以及路面结构方案的比选等 7 第一节概述 二 路面结构设计的原则1 应根据使用要求及气候 水文 土质等自然条件 密切结合当地实践经验 将路基路面作为一个整体考虑 进行综合设计 2 在满足交通量和使用要求的前提下 应遵循 因地制宜 合理选材 方便施工 利于养护 节约投资 的原则 3 应结合当地实践基础 积极推广成熟的科研成果 积极 慎重地运用行之有效的新材料 新工艺 新技术 4 应充分考虑当地环境因素 5 尽可能选择有利于机械化施工 工厂化施工的方案 6 在不良地基路段 可以遵循 一次设计 分期修建 的原则 8 第一节概述 三 沥青路面结构设计理论与方法我国现行的 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2006 采用弹性层状体系作力学分析基础理论 以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降 弯沉 和结构层的层底拉应力作为设计指标 以疲劳效应为基础 处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应 9 第一节概述 四 沥青路面交通等级1 路面设计年限见表14 1 2 标准轴载及轴载当量换算我国路面设计已双轮组单轴载100kN为标准轴载 BZZ 100的各项参数见表14 2 10 第一节概述 1 当以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时 轴载当量换算 2 以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标 3 对于贫混凝土基层以拉应力为设计指标时 11 第一节概述 3 设计年限累计当量标准轴载数4 交通等级轻交通中交通重交通特重交通 12 第一节概述 提问 累计当量标准轴载数与交通量两者之间有什么区别和联系 13 第十四章沥青路面设计 本章前言第一节概述第二节弹性层状体系理论简介第三节沥青路面结构组合设计第四节我国沥青路面设计方法本章小结 14 第二节弹性层状体系理论简介 弹性层状体系的基本假定 1 各层连续 弹性 均匀 各向同性 应力位移微小 2 底层无限 中间各层厚度有限 水平方向无限 3 各层水平方向无限远处应力形变和位移为0 底层无限深处应力形变和位移为0 4 连续体系 层间位移完全连续 滑动体系 层间竖向应力和位移连续 无摩阻力 5 不计自重 15 第二节弹性层状体系理论简介 力学图式 以圆柱坐标系表示的轴对称问题 其平衡方程 其应力形变关系的物理方程 16 第二节弹性层状体系理论简介 几何方程共十个未知量 17 第二节弹性层状体系理论简介 弹性双层体系解计算流程 已知p h E0 E1 求弯沉系数 由E0 E1 h 2 查表得到系数 按公式求lC 18 第十四章沥青路面设计 本章前言第一节概述第二节弹性层状体系理论简介第三节沥青路面结构组合设计第四节我国沥青路面设计方法本章小结 19 第三节沥青路面结构组合设计 路面结构的组合设计中要遵循下列原则 1 保证路面表面使用品质长期稳定 2 路面各结构层的强度 抗变形能力与各层次力学性能相匹配 3 在各种自然因素作用下稳定性好 4 充分利用当地材料 节约外运材料 优化选择 降低建设与养护费用 20 第三节沥青路面结构组合设计 一 沥青面层结构面层可分为单层 双层 三层 表面层应具有平整密实 抗滑耐磨 稳定耐久的服务功能 同时应具有高温抗车辙 低温抗开裂 抗老化等品质 中面层应具有一定的密水性 抗剥离性 高温或重载条件下 沥青混合料具有较高的抗剪强度 下面层应具有良好的抗疲劳裂缝的性能和兼顾其他性能要求 21 第三节沥青路面结构组合设计 二 沥青路面基层结构1 柔性基层2 半刚性基层3 刚性基层沥青路面基层结构厚度见表14 7 22 第三节沥青路面结构组合设计 三 沥青路面垫层结构垫层设置的条件 地下水位高 排水不良 路基经常处于潮湿 过湿状态的路段 排水不良的土质路堑 有裂隙水 泉眼等水文不良的岩石挖方路段 季节性冰冻地区的中湿 潮湿路段 可能产生冻胀需设防冻垫层的路段 基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段 23 第三节沥青路面结构组合设计 从垫层的设置目的与功能出发 垫层可分为以下几类 防水垫层排水垫层防污垫层防冻垫层 24 第三节沥青路面结构组合设计 四 沥青路面层间结合沥青路面各结构层之间应紧密结合 不因层间滑动或松散而丧失结构的整体效应 透层沥青粘层沥青单层表处上封层稀浆封层下封层 25 第十四章沥青路面设计 本章前言第一节概述第二节弹性层状体系理论简介第三节沥青路面结构组合设计第四节我国沥青路面设计方法本章小结 26 第四节我国沥青路面设计方法 一 设计指标与极限标准我国沥青路面设计方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论 以路表回弹弯沉值和沥青混凝土层弯拉应力 半刚性材料层弯拉应力为设计指标进行路面结构厚度设计 我国 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2006 规定路面设计弯沉值ld由下式确定 2020 4 5 27 第四节我国沥青路面设计方法 我国 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2006 规定 沥青面层 半刚性基层 下基层 刚性基层层底拉应力作为路面结构设计的第二项控制指标 弯拉应力设计控制指标容许拉应力 28 第十四章沥青路面设计 二 路面结构厚度设计方程式与设计参数沥青路面结构组合设计的各项工作 即结构层材料选型 层位确定 结构厚度初步选定之后 路面厚度设计验算阶段主要考察拟定的路面结构在经受设计使用期当量标准轴载的反复作用之后 能否满足两项设计控制指标的要求 即是否满足要求 29 第十四章沥青路面设计 1 计算路表弯沉值ls 30 第十四章沥青路面设计 2 计算结构层底拉应力 m 31 第十四章沥青路面设计 3 路基回弹模量E0现场实测法查表法室内试验法换算法 32 第十四章沥青路面设计 4 结构层回弹模量E1当采用回弹总弯沉设计结构厚度时 所有结构层的回弹模量均采用抗压回弹模量 当采用层底拉应力设计结构层厚度时 拟验算的结构层采用弯拉回弹模量 其他结构层均采用抗压回弹模量 土基回弹模量的采用 无论采用哪一个控制指标 一律采用抗压回弹模量 33 第十四章沥青路面设计 5 结构层材料的弯拉极限强度 s按照我国有关规程规定的方法进行测定 对于高速公路和一级公路 所有的设计参数必须通过试验室测定 其他等级公路若部分参数确实有困难无法实际测定时 可参考表14 15和表14 16 论证选定 34 第四节我国沥青路面设计方法 三 新建路面厚度设计1 根据任务书的要求按设计回弹弯沉和容许弯拉应力两个设计指标 分别计算设计年限内的标准轴载累计当量轴次 确定交通量等级 面层类型 并计算ld和 R 2 按路基土类与干湿类型 将路基划分为若干路段 在一般情况下路段长度不宜小于500 若为大规模机械化施工 不宜小于1KM 确定各路段土基回弹模量值 35 第四节我国沥青路面设计方法 三 新建路面厚度设计3 参考本地区工程经验 拟定若干个路面结构组合与厚度方案 根据选用的材料进行配合比设计 测定各结构层材料的抗压回弹模量 弯拉模量和抗拉强度 确定各结构层的设计参数Ei spi 4 确定ls和 m 5 根据设计指标 采用多层弹性体系理论设计程序计算路面结构设计层的厚度 36 第四节我国沥青路面设计方法 三 新建路面厚度设计6 对于季节性冰冻地区 应验算防冻层厚度是否满足要求 7 进行技术经济比较 选定最佳路面结构方案 37 第四节我国沥青路面设计方法 四 沥青路面改建设计沥青路面随着使用时间的延续 其使用性能和承载能力不断降低 超过设计使用年限后便不能满足正常行车交通的要求 而需补强或改建 当原有路面需要提高等级时 对不符合技术标准的路段应先进行线型改善 改线路段应按新建路面设计 加宽路面 提高路基 调整纵坡的路段应视具体情况按新建或改建路面设计 在原有路面上补强时 按改建路面设计 38 第四节我国沥青路面设计方法 路面补强设计工作包括 1 现有路面结