沥青路面结构设计方法.docVIP

第8章 沥青路面结构设计方法1 沥青路面的设计为什么要选用多指标来控制？试说明各设计指标的意义，及其与路面破坏现象的联系。在路面结构设计中人们不可能控制所有的损坏类型，但鉴于路面损坏模式的多样性，各种损坏对路面的使用性能具有不同性质和不同程度的影响，所以沥青路面设计也不能像其他结构物设计那样，仅选用一种损坏模式的临界状态和单一的设计指标作为结构的临界状态和设计指标，而必须采用多种临界状态和多项设计指标。1） 弯拉疲劳开裂弯拉应变和弯拉应力指标在以疲劳开裂作为临界状态的结构设计方法中，通常采用结构中临界点的弯拉应变作为设计，以标准轴载在当量疲劳温度或标准温度时产生的弯拉应变不大于该材料在该温度条件下的容许弯拉应变作为设计准则。2） 车辙路基顶面的压应变指标以车辙作为临界状态，采用车辙深度或永久变形量和行车安全所容许的车辙深度或永久变形。国际上采用间接的设计指标控制路面的车辙，即路基顶面的压应变。通过对压应变的控制，控制了路基的变形量，从而间接控制了车辙的大小。3） 路标回弹弯沉采用路面的回弹弯沉作为路面结构的设计指标，以控制路面结构的整体刚度，间接控制结构的疲劳开裂和永久变形。2 路面结构组合设计中：1） 如何按交通特点和结构层的功能选择结构层次？路面在交通荷载（包括垂直力和水平力）的作用下，内部产生的应力和应变随深度向下而递减。因此，要求各层的强度和抗变形能力可自上而下逐渐减小，使得各结构层材料的效能得到充分发挥。从施工工艺、材料规格和强度形成原理方面考虑，路面结构层数又不宜过多，结构层的厚度也不能过小，宜自上而下由薄到厚。面层直接经受行车荷载和气候因素的作用，要求高强(抗剪和抗拉)、耐磨、热稳性好和不透水，因而通常选用粘结力强的结合料和强度高的集料作为面层材料。沥青层（面层，上、中、下面层）可根据交通量大小分为单层、双层或三层。基层是主要承受竖直应力的承重层，它要有足够的强度，一定的刚度和水稳定性。基层承接沥青层传递的荷载并进一步扩散的主要层次，主要有级配碎石、砂砾石和半刚性基层，厚度根据交通繁重程度通过计算确定垫层主要是为了减小面层、基层与土基的不良作用，起到隔断的作用。主要有透水性或隔温性好的粒料，如粗砾、沙砾、煤渣或矿渣等；低剂量水泥稳定类、低剂量石灰稳定类、石灰-粉煤灰稳定土等土基要有水稳定性并达到一定的模量2） 各结构层的刚度和强度应如何和应力、应变分布相适应？轮载作用于路面表面，其竖向应力和应变随深度而递减因而对各层材料的强度和模量的要求，也可随深度而相应减小。应注意各相邻结构层之间的模量不能相差过大；基层同面层的回弹模量比不应小于0.3；土基与基层的模量比应为0.080.043） 如何考虑各结构层本身的结构特性？路面结构组合对结构层构成影响很大。例如： 沥青面层不能直接铺筑在铺砌片石基层上，而应在其间加设碎石过渡层，否则铺砌片石不平稳或片石可能的松动都会反映到沥青面层上，造成面层不平整甚至沉陷开裂。各结构层材料具有不同的特性，在组合时应注意相邻层次的互相影响，采取措施限制或消除所产生的不利影响。层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。4）如何考虑层数和层厚？应考虑受力合理，适宜摊铺和碾压，层厚度大时应分层施工。从上自下，层厚宜由薄到厚。同时应保证最小的总厚度。垫层一般不宜小于15cm，并在结构计算时考虑其强度。应保证结构层次能形成稳定的结构所要求的最小厚度5）怎样考虑水温状况的不利影响？内部排水设计的考虑因素有：预计的重交通情况、气候条件、天然路基的透水能力、路面材料的抗水损坏能力、内部排水是否是最有效地增加路面耐久性的方法和内部排水系统是否会得到定期养护减轻水损坏的常用方法有：1 防止水分进入路面结构：路面坡度；填补所有的接缝、裂缝等不连续部位2 采用水稳定性好的材料3 引入减轻水损坏的设计：路边排水系统 ；全宽度摊铺；设置粒料垫层4 快速排出进入路面结构中的水：路表排水、地下水排水和路面内部排水3 柔性路面设计理论的基本假设，荷载图式基本假设：1) 各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的2) 最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大3) 各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零4) 层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）5) 不计自重4 请说明综合修正系数的概念由于力学计算模型、土基模量、材料特性和参数等方面在理论假设和实际状态之间存在一定的差异，理论弯沉值和实测弯沉值之间存在一定误差，因此需要对理论弯沉值进行修正才能作为路面结构实测弯沉值。通过对大量的实测资料进行分析，得到如下实测弯沉和理论弯沉关系式：5 沥青路面设计理论的基本假设，荷载图式沥青路面属于柔性路面，我国沥青路面设计规范规定沥青路面设计理论为弹性层状体系理论基本假设：6) 各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的7) 最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大8) 各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零9) 层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）10) 不计自重6 什么是车辆轴载换算的原则？为什么换算系数与所采用的等效指标有关？换算原则:1) 以达到相同的损坏状态为标准:甲作用N1次后达到的某种损坏状态，乙作用N2次后达到相同的