第三篇(1分篇)第二章 路面设计有关资料和参数的确定(8)

1、第二章第二章 路面设计有关资料和参数的确定路面设计有关资料和参数的确定第三篇第三篇 路面工程路面工程（第一分篇）（第一分篇） 教学要求教学要求 1.按照公路工程技术标准中的规定，解释标准轴载的概念，描述轴次换算的方法； 2. 描述方法，会采用现场实测法、查表法、室内试验法和换算法确定路基（土基）回弹模量； 3. 能根据公路等级、设计阶段的要求，确定路面结构层中各层材料的设计参数。一、标准轴载和轴次换算方法 以某种统一轴载为准，将公路上行驶的各种车辆换算成一定的当量轴次。这种统一的轴载，称为标准轴载。路面设计标准轴载为双轮组单轴100kN，用BZZ100表示。标准轴载后轴载轮胎接地压强（单轮传压

2、面当量圆直径（）两轮中心距（）BZZ-1001000.721.31.5d标准轴次计算参数 表3-1-2-1pPd4沥青路面设计年限沥青路面设计年限 公路等级高速、一级二级三级四级设计年限（年）151286疲劳损坏和轴次换算疲劳损坏和轴次换算v 路面在车辆荷载的反复作用下，当达到某种状态时，路面将失去其基本功能而认为路面已达到损坏状态，这种损坏状态，即疲劳破坏v 公路上行驶的车辆种类繁杂，不同车型和不同作用次数对路面影响不同，为方便路面设计，需将不同车型组合而成的混合交通量，以某种统一轴载为准，换算成一定的当量轴次。这种统一的轴载，称为标准轴载。交通等级交通等级eN交通等级BZZ-100累计当量

3、轴次（次车道）大型客车及中型以上的各种货车交通量（辆/d车道）轻3106600中等交通31061.21076001500重交通1.21072.510715003000特重交通2.510730001.换算原则换算原则v 等效原则是以某一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损坏程度为根据的。通过等效换算后，则不论按哪种车轮荷载进行路面厚度计算，得到的结果均是相同的。v 沥青路面：弯沉等效或拉应力等效原则。v 水泥混凝土路面：等效疲劳损坏原则（1）当量轴次换算）当量轴次换算路表设计弯沉值及沥青层层底拉应力控制路表设计弯沉值及沥青层层底拉应力控制 式中： K被换算车型的轴载级别； N标准轴载的当量轴次

4、，次/日； ni各种被换算汽车的作用次数，次/日； Pi各种被换算车型的轴载，kN； C1轮组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38； C2 轴数系数，当轴间距大于3m时，应按单独一个轴计算；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，C1=1+1.2(m-1)，m为轴数。2.换算方法换算方法35. 42111100.iikikiiPnCCNN注：大于注：大于25KN考虑考虑（2）当量轴次换算）当量轴次换算半刚性基层底基拉应力控制半刚性基层底基拉应力控制35. 42111100.iikikiiPnCCNN式中： C1轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为 0.09； C2

5、轴数系数，当轴间距小于3m时，双轴或多轴取121/1mC此时的轴载换算系数为：8/2/1/100iPCCK注：大于注：大于50KN考虑考虑（3）当量轴次换算）当量轴次换算水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面设计niiiisPNN11610043. 031022. 2iiP22. 051007. 1iiP22. 081024. 2iiP式中：NS100kN的单轴双轮组标准轴载的作用次数； Pi 单轴单轮、单轴双轮组、双轴双轮组或三轴双轮组轴型i级轴载的总重，kN；n轴型和轴载级位数；Ni各类轴型i级轴载的作用次数； 轴轮型系数，单轴双轮组时， 1；单轴单轮时，按式（3-1-2-3a）计算；双轴双轮组

6、时，按式（3-1-2-3b）计算；三轴双轮组时，按式（3-1-2-3c）计算。i（3-1-2-3）（3-1-2-3a）（3-1-2-3b）（3-1-2-3c）i互动互动v 1、高速、一级、二级公路沥青路面设计时的控制指标主要、高速、一级、二级公路沥青路面设计时的控制指标主要有哪有哪2个？个？v 2、其它公路沥青路面设计时的控制指标主要又有哪、其它公路沥青路面设计时的控制指标主要又有哪2个？个？v 3、请描述双圆均布荷载的几个主要力学参数。、请描述双圆均布荷载的几个主要力学参数。v 4、什么是疲劳破坏？、什么是疲劳破坏？v 5、沥青路面面层弯沉等效原则的公式解释一下、沥青路面面层弯沉等效原则的公

7、式解释一下?路面设计使用的汽车参数路面设计使用的汽车参数 序号汽车型号总重(kN)载重前轴重后轴重后轴数轮组数出产国1解放CA10B80.2540.0019.4060.851 双中国2解放CA1591.3550.0020.9770.381双中国3解放CA30A103.0046.5029.50236.752双中国4解放CA5092.9050.0024.7068.201双中国5解放CA34078.7036.6021.4056.601双中国6解放CA390105.1560.1535.0070.151双中国7东风EQ14092.9050.0023.7069.201双中国8黄河JN150150.6082

8、.6049.00101.601双中国9黄河JN162174.50100.059.50115.00 1 双中国10黄河JN162A178.50 100.062.28116.221双中国二、累计当量轴次计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次e可用下式计算： 式中：e设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次 （次）； t设计年限（年）； N1路面营运第一年双向日平均当量轴次（次/日）； r设计年限内交通量的平均年增长率(%)； 沥青路面设计中的车道系数，可按表3-1-2-2确定；水泥混凝土路面设计中的车轮轮迹横向分布系数，可按表3-1-2-3确定。1365 1)1(NNte车道特征车道系数车道特征

9、车道系数双向单车道1.0双向六车道0.30.4双向两车道0.60.7双向八车道0.250.35双向四车道0.40.5公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.170.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.340.39行车道宽7m0.540.62车道系数 表3-1-2-2车辆轮迹横向分布系数 表3-1-2-3 车型交通量（辆/日）后轴重（kN）后轴换算系数后轴数前轴换算系数车辆（总）换算系数当量轴次（次/日）解放CA10B3000600.1810.108324黄河JN150300101.61.07110.2871.358407跃进NJ230200030.40.00510.00510交通SH

10、140100055.20.07510.0170.09292太脱90520.35417.34817.4北京BJ13020027.20.00310.0030.6日野K211200100110.2521.252250例例某一级公路，沥青路面竣工后第一年双向平均日交通量见表3-1-2-4，交通量年平均增长率为7.5%，路面设计年限t=15年，求累积当量轴次Ne 。 汽车参数及交通量换算表 表3-1-2-4解：解：1.求各类车型的轴载换算系数：轴载换算系数= 根据表3-1-2-4中的汽车车型查有关规范，得各车型设计参数填入表内。2.当量轴次=交通量轴载换算系数。3.日当量轴次总

11、和为N1 = 1101（次）。4.求累计当量轴次Ne。因为一级公路是四车道，故取= 0.4，则6151102 . 44 . 01101365075. 01075. 01365 1)1(NNte35. 42121PPCC次第二节 路面设计参数的确定一、路基（土基）回弹模量的确定 1.现场承载板：现场承载板：5200101iiblDPE2.现场轮隙弯沉法：现场轮隙弯沉法：20200101012lKpED3.查表法（适用于新建公路）查表法（适用于新建公路）方法与步骤方法与步骤1）判断各路段的干湿类型）判断各路段的干湿类型根据路基高度和预估的路面厚度，确定根据路基高度和预估的路面厚度，确定路基的临界高

12、度，按路基的临界高度，按土类土类和公路自然区划，查表和公路自然区划，查表2判定该路段的干湿类型。判定该路段的干湿类型。2）确定各路段路基土的平均稠度）确定各路段路基土的平均稠度根据各路段土基的干湿类型和土的种类，查表选定路基土的平均根据各路段土基的干湿类型和土的种类，查表选定路基土的平均稠度建议值。稠度建议值。3）预估土基的回弹模量）预估土基的回弹模量根据土类和公路自然区划以及拟定的路基土的稠度。根据土类和公路自然区划以及拟定的路基土的稠度。二、路面材料设计参数的确定v 路面材料强度设计参数的确定：路面材料强度设计参数的确定：v 包括包括: 基层、底基层基层、底基层 抗压模量抗压模量v 沥青混

13、合料沥青混合料 劈裂强度劈裂强度v a)设计各结构材料的抗压强度设计各结构材料的抗压强度采用抗压回弹模量采用抗压回弹模量v b) 抗拉强度抗拉强度采用劈裂试验测得劈裂强度。采用劈裂试验测得劈裂强度。v 确定：确定： 一般按选定材料进行材料配合比设计一般按选定材料进行材料配合比设计测定参数。测定参数。 高速、一级初步设计或二级及以下公路可借鉴本地区已有高速、一级初步设计或二级及以下公路可借鉴本地区已有的试验资料或工程经验确定。的试验资料或工程经验确定。基层、底基层材料设计参数基层、底基层材料设计参数部分材料参考值部分材料参考值材料名称配合比或规格要求抗压模量(MPa)（弯沉计算用）抗压模量(MP

14、a)（拉应力计算用）劈裂强度(MPa)水泥砂砾4%6%11001500300042000.40.6水泥碎石4%6%13001700300042000.40.6二灰砂砾7：13：8011001500300042000.60.8二灰碎石8：12：8013001700300042000.50.8石灰水泥粉煤灰砂砾6：3：16：7512001600270037000.40.55石灰土碎石 粒料占60%以上7001100160024000.30.4碎石灰土粒料占40%50%以上600900120018000.250.35水泥石灰砂砾土4：3：25：688001200150022000.30.4沥青混合料

15、强度设计参数沥青混合料强度设计参数材料名称抗压模量（MPa）15劈裂强度（MPa）备注2015密级配12001600180022001.21.6AC-10、AC-13 开级配7001000100014000.61.0OGFC 沥青玛蹄脂碎石12001600160020001.41.9SMA中粒式沥青混凝土10001400160020000.81.2AC-16、AC-20密级配粗粒式沥青混凝土8001200100014000.61.0AC-25密级配10001400120016000.61.0ATB-25、ATB-35 半开级配600800AM-25、AM-40 沥青贯入式400600交通等级特

16、重重中等轻设计弯拉强度(MPa)5.05.04.54.0弯拉弹性模量（103MPa）30302827 现行水泥混凝土路面设计规范中，水泥混凝土的设计强度以现行水泥混凝土路面设计规范中，水泥混凝土的设计强度以龄期龄期28d的弯拉强度为标准。各级交通要求的混凝土设计弯拉强的弯拉强度为标准。各级交通要求的混凝土设计弯拉强度不得低于表度不得低于表3-1-2-8的规定。的规定。 在无条件测试时，可直接采用表在无条件测试时，可直接采用表3-1-2-8所列数值。所列数值。水泥混凝土设计弯拉强度和回弹模量 表3-1-2-8本 章 小 结 (1)将公路上行驶的不同车型组合而成的混合交通量，以某种统一轴载为准，换算成一定的当量轴次。这种统一的轴载，称为标准轴载。公路工程技术标准中规定：路面设计标准轴载为双轮组单轴100kN。当把混合交通量中的各级轴载换算成标准轴载时，应该遵循以某一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损坏程度为根据的等效原则。 (2)土基回弹模量E是路面结构设计的重要参数。土基回弹模量值与土的性质、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及测试方法有密切的关系。确定的方法有现场实测法、查表法、室内试验法和换算法等。 (