沥青路面设计理论与设计指标

1、辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系任务1-1 沥青路面设计主讲人：于国锋沥青路面设计理论与设计指标沥青路面设计理论与设计指标辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系内容索引内容索引1.学习目标学习目标2.路面设计任务、内容、方法路面设计任务、内容、方法3.弹性层状体系理论弹性层状体系理论4.沥青路面设计标准沥青路面设计标准5.设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算6.学习任务布置学习任务布置辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系 知识目标知识目标 能力目标能力目标学习目标

2、完成本学习情境的学习，学生能够熟练掌握沥青的基本概念和结构设计原理，结合实训场地，理解施工图纸所代表的具体意义。熟练掌握工程量计算的方法。学生能够利用路面设计软件，完成一新建路面厚度计算，并完成施工图的设计；合理地完成工程量计算。辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系路面设计任务、内容、方法路面设计任务、内容、方法沥青路面设计任务沥青路面设计任务沥青路面设计的任务是根据公路使用要求以及水文、地质、气候等自然条件，交通条件，当地筑路材料及施工条件，设计确定技术经济合理的路面结构；以保证路面在预定的使用期限内，既能适应当地自然环境条件，又能满足行车的使用要求。路

3、面设计内容路面设计内容选择适当的路面材料，进行材料配合比设计并确定设计参数，路面结构组合设计，路面厚度计算以及不同路面结构方案的比选。对高速公路、一级公路的路面设计，除行车道部分路面外，还应包括路缘带、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、匝道、收费站和服务区的路面设计。 Description of the contents路面设计方法路面设计方法以经验或试验为依据的经验法以力学分析为基础，同时考虑环境因素、交通条件和路面材料特性的理论法辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系弹性层状体系理论弹性层状体系理论该理论采用如下基本假定：各层是连续的、完全弹性的、均匀的

4、、各向同性的，以及位移和形变是微小的；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；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；层间接触情况，均为连续接触。不计自重。辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系沥青路面设计标准沥青路面设计标准路面结构设计应采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算。高速、一级、 二级公路的路面结构设计，应以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层层底拉应力(拉应变)及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三级、四级公路以路表面设计弯沉值为设计指标。有条件时，对重载交通路

5、面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。路面结构厚度设计应满足结构整体承载力与抵抗疲劳开裂的要求：1.轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值 小于或等于设计弯沉值 ，即： 2.轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力 应小于或等于容许拉应力 ，即： dSllRm辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 计算累计当量轴次计算累计当量轴次标准轴载标准轴载我国现行路面设计以双轮组单轴轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示。当量轴次当量轴次按弯沉等效或拉应力等效的原则，将不同车型、不同轴载作用次数换算为与标准轴

6、载100KN相当的轴载作用次数。换算原则换算原则以等效原则建立两种轴载作用次数之间的换算关系，即某种轴载在同一路面结构上作用N2次所达到的临界状态，可以用标准轴载作用N1次代替。对某一种交通组成，不论以哪种轴载为标准进行轴载换算，由换算所得作用次数计算的路面厚度是相同的。标准轴载BZZ-100标准轴载BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮传压面当量圆直径 （cm）21.30轮胎接地压强 （Mpa）0.70两轮中心距（cm）1.5d辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 计算累计当量轴次计算累计当量轴次轴

7、载换算轴载换算 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25kN的各级轴载(包括车辆的前、后轴)Pi的作用次数Ni均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。dp35.4121KiiippnccNN-标准轴载的当量轴次(次日)；Ni-被换算车型的各级轴载作用次数(次日)P-标准轴载(kN)；Pi-被换算车型的各级轴载(kN)C1-轴数系数；C2-轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为l.0,四轮组为0.38； 当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为1m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按公式(3.0.32)计算。 c1=1+1.2(m1) 式中：m

8、-轴数。辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 计算累计当量轴次计算累计当量轴次轴载换算轴载换算 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50kN的各级轴载(包括车辆的前、后轴)Pi的作用次数ni，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N.dp821kiiippnCCN式中：C1- 轴数系数； C2- 轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09 当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算。 C1=1+2(m1) 式中：m-轴数。辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学

9、校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 累计当量轴次累计当量轴次dp设计时应按公式(1)或(2)计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne。136511NNet1136511tttNNe式中：Ne-设计年限内一个车道上的累计当量轴次(次) t -设计年限(年)； N1-路面竣工后第一年双向日平均当量轴次(次日)； Nt-设计年限末年双向日平均当量轴次(次日)； -设计年限内交通量的平均年增长率()应根据实 际情况调查，预测交通量增长，经分析确定； 车道系数，应根据调查分析结果或参照表确定。公路无分隔时路面窄宜 选高 值，路面宽宜选低值。辽宁省交通高

10、等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 累计当量轴次累计当量轴次dp车道特征双向单车道1.0双向两车道0.60.7双向四车道0.40.5双向六车道0.30.4双向八车道0.250.35辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系计算示例计算示例某拟修建双向四车道一级公路，据预测该路竣工后第一某拟修建双向四车道一级公路，据预测该路竣工后第一年的交通组成如表所示，在使用期内交通量的年平均增年的交通组成如表所示，在使用期内交通量的年平均增长率为长率为7%7%。设计使用年限为。设计使用年限为151

11、5年。采用沥青混凝土面层年。采用沥青混凝土面层，基层采用半刚性基层，试计算该公路的设计年限内的，基层采用半刚性基层，试计算该公路的设计年限内的累计交通量。累计交通量。车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距交通量（次/日）黄河JN15148.3100.31双轮组-750东风EQ15526.556.72双轮组2m800三菱T653B29.348.01双轮组-370解放SP920031.378.03双轮组3m240黄河JN16358.6114.01双轮组-350辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计

12、算 计算设计计算设计弯沉值弯沉值设计弯沉值设计弯沉值 根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路表设计弯沉值。dpbscedAAANl2.0600式中： 设计弯沉值（0.01mm）； 设计年限内一个车道累计当量轴次； 公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2； 面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌和冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1；中、低级路面为1.2。 基层类型系数，对半刚性基层 =1.0；柔性基层 =1.6；对于混合式基层采用线性内插确定基层类型系数： 式中： 为半刚性基层或底基层上

13、柔性结构层总厚度（cm）；dleNcAsAbA20/2）（FbHAFH辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 计算容许计算容许拉应力拉应力沥青混凝土面层、半刚性材料基层、底基层以弯拉应力为设计指沥青混凝土面层、半刚性材料基层、底基层以弯拉应力为设计指标标时时极限抗拉强度极限抗拉强度 沥青混凝土：系指15时的极限抗拉强度； 水泥稳定类材料：龄期为90d的极限抗拉强度(MPa)； 二灰稳定类、石灰稳定类的材料：龄期为180d的极限抗拉强度(MPa)dpSSRK辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥

14、梁工程系道路桥梁工程系设计弯沉值与层底拉应力计算设计弯沉值与层底拉应力计算 计算容许计算容许拉应力拉应力抗拉强度抗拉强度结构系数结构系数 沥青混凝土面层 无机结合料稳定集料类 无机结合料稳定细粒土类dpceSANK/09. 02 . 0ceSANK/35. 011. 0ceSANK/45. 011. 0辽宁省交通高等专科学校辽宁省交通高等专科学校 道路桥梁工程系道路桥梁工程系学习任务学习任务布置布置某拟修建双向四车道一级公路，据预测该路竣工后第一年的交通组某拟修建双向四车道一级公路，据预测该路竣工后第一年的交通组成如成如表表1 1所所示，在使用期内交通量的年平均增长率为示，在使用期内交通量的年平均增长率为7%7%。设计使用。设计使用年限为年限为1515年年。路面面层和基层类型如表。路面面层和基层类型如表2 2，试计算该路面的设计弯，试计算该路面的设计弯沉值和容许拉应力。沉值和容许拉应力。表表1 1：交通量组成：交通量组成表表2 2：路面结构组成：路面结构组成dp车型前