典型路面结构设计-讲座

典型路面结构设计湖南大学土木工程学院黄立葵1第1页，共129页。主要内容沥青路面设计混凝土路面设计沥青路面典型结构混凝土路面典型结构长寿命路面概念2第2页，共129页。沥青路面设计理论3第3页，共129页。4第4页，共129页。1弹性层状体系力学模型沥青路面设计理论5第5页，共129页。沥青路面设计理论6第6页，共129页。沥青路面设计理论7第7页，共129页。8第8页，共129页。9第9页，共129页。10第10页，共129页。11第11页，共129页。12第12页，共129页。13第13页，共129页。14第14页，共129页。沥青路面设计理论15第15页，共129页。沥青路面设计理论16第16页，共129页。17第17页，共129页。沥青路面结构组合设计18第18页，共129页。沥青路面结构组合设计19第19页，共129页。沥青路面结构组合设计20第20页，共129页。沥青路面结构组合设计21第21页，共129页。沥青路面结构组合设计22第22页，共129页。新建沥青路面设计方法23第23页，共129页。新建沥青路面设计方法24第24页，共129页。新建沥青路面设计方法25第25页，共129页。26第26页，共129页。新建沥青路面设计方法27第27页，共129页。新建沥青路面设计方法28第28页，共129页。29第29页，共129页。新建沥青路面设计方法30第30页，共129页。31第31页，共129页。

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33第33页，共129页。新建沥青路面设计方法34第34页，共129页。新建沥青路面设计方法35第35页，共129页。新建沥青路面设计方法36第36页，共129页。新建沥青路面设计方法37第37页，共129页。新建沥青路面设计方法38第38页，共129页。国外沥青路面设计方法经验法CBR、AASHTO等理论法(力学－经验法)SHELL、AI等39第39页，共129页。CBR设计法解：（1）基层CBR=80，查图知h1=10cm；（2）下基层CBR=20，查图知h1+h2=20cm，因此h2=10cm；（3）土基CBR=5，查图知h1+h2+h3=43cm，因此h3=23cm。40第40页，共129页。AASHTO设计法41第41页，共129页。42第42页，共129页。SHELL设计法设计标准：1．路基顶面竖向压应变——控制路基的永久变形2．沥青面层水平拉应变——控制面层的开裂3．整体性材料（水泥稳定）基层拉应力4．路面表面永久变形（车辙深度）高速公路一般公路43第43页，共129页。中国沥青路面主要结构形式我国高速公路中，沥青路面占90％以上，水泥混凝土路面占10％以下；沥青面层厚度15～20cm，半刚性基层厚度35~40cm，底基层20cm左右；沥青路面设计年限15年。普通公路中，沥青路面在有铺面道路中只占少数，混凝土路面占大多数；沥青面层厚度10cm以下，半刚性基层厚度20~40cm，底基层15~20cm左右；沥青路面设计年限12年以下。

44第44页，共129页。半刚性基层沥青路面早期损坏问题1．沥青路面初期损坏严重，通车后不利季节开始（使用半年～1年），主要表现形式为坑槽和车辙，多数属于水损害。直接原因是施工质量不到位，也有路面结构组合不合理的因素。2．沥青路面早期损坏指开放交通3～5年，长一些的7～8年发生严重的损坏，主要表现为大面积的开裂，但出现典型疲劳损坏的情况少见。主要原因是结构设计不合理、超载严重等。45第45页，共129页。重荷载问题我国设计（限载）标准为：单轴100kN，双轴180kN，三轴220kN。货车超载现象普遍，超载车的比例在50％以上；超载率最大可达300～400％。最大单轴轴载465kN，双轴轴载785kN（文献）。我省实测最大单轴荷载350kN，双轴荷载接近600kN。治理超载的难度极大。46第46页，共129页。结构设计问题沥青路面设计采用弹性层状体系理论，认为各层次之间完全连续，以路面结构弯沉值、整体性材料层底部拉应力为控制指标。层间完全连续的假设不符合实际情况，且随着使用年限的延长，层间结合状况肯定会恶化。缺乏控制沥青面层剪切破坏的指标。缺乏一次性大荷载控制指标。47第47页，共129页。路面结构组合几乎所有的路面均采用半刚性基层，主要为水泥稳定碎石和石灰、粉煤灰稳定碎石。这类材料刚度较大，极易产生干缩、温缩裂缝，引起沥青面层的反射裂缝；渗水性很差或基本不透水，易造成冲刷；基层逐步开裂，变成小块、碎块，承载力（刚度）降低；半刚性基层损坏后无法自愈；因刚度较大，对超载很敏感。48第48页，共129页。水损害问题1.提高沥青面层/基层的抗冲刷能力合格的沥青；干净的集料；掺加熟石灰改善沥青与集料的粘附性。2.控制沥青混合料的空隙率（防止离析）3.改善路面结构排水49第49页，共129页。50第50页，共129页。51第51页，共129页。52第52页，共129页。53第53页，共129页。MTV(MaterialTransferVehicle)54第54页，共129页。沥青路面摊铺55第55页，共129页。56第56页，共129页。漂亮的路面57第57页，共129页。改善路面结构的受力性能1.加强层间结合沥青层之间：粘层油沥青面层/基层之间：透层、封层半刚性基层/底基层之间：水泥浆2.合理的路面结构组合与路面结构受力特性一致合理的排水特性组合3.设计中考虑大荷载的作用路面结构极限承载力58第58页，共129页。粘层油59第59页，共129页。60第60页，共129页。直接在基层上铺沥青面层61第61页，共129页。级配碎石基层62第62页，共129页。水泥混凝土路面设计63第63页，共129页。弹性地基板体系理论简介64第64页，共129页。65第65页，共129页。66第66页，共129页。弹性地基板体系理论简介67第67页，共129页。弹性地基板体系理论简介68第68页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析1Winkler地基无限大板解69第69页，共129页。70第70页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析71第71页，共129页。72第72页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析73第73页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析74第74页，共129页。75第75页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析76第76页，共129页。77第77页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析78第78页，共129页。79第79页，共129页。水泥混凝土路面荷载应力分析80第80页，共129页。81第81页，共129页。82第82页，共129页。水泥混凝土路面温度应力分析83第83页，共129页。水泥混凝土路面温度应力分析84第84页，共129页。水泥混凝土路面温度应力分析85第85页，共129页。水泥混凝土路面温度应力分析86第86页，共129页。87第87页，共129页。水泥混凝土路面温度应力分析88第88页，共129页。89第89页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法90第90页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法91第91页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法92第92页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法93第93页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法94第94页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法95第95页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法96第96页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法97第97页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法98第98页，共129页。新建水泥混凝土路面设计方法99第99页，共129页。国外混凝土路面设计方法简介100第100页，共129页。国外混凝土路面设计方法简介101第101页，共129页。国外混凝土路面设计方法简介102第102页，共129页。103第103页，共129页。国外混凝土路面设计方法简介104第104页，共129页。国外混凝土路面设计方法简介105第105页，共129页。沥青路面典型结构106第106页，共129页。沥青路面典型结构107第107页，共129页。沥青路面典型结构108第108页，共129页。沥青路面典型结构109第109页，共129页。沥青路面典型结构110第110页，共129页。沥青路面典型结构111第111页，共129页。沥青路面典型结构112第112页，共129页。水泥混凝土路面典型结构113第113页，共129页。水泥混凝土路面典型结构114第114页，共129页。水泥混凝土路面典型结构115第115页，共129页。水泥混凝土路面典型结构116第116页，共129页。水泥混凝土路面典型结构117第117页，共129页。水泥混凝土路面典型结构118第118页，共129页。美国佐治亚州119第119页，共129页。120第120页，共129页。121第121页，共129页。美国纽约州122第122页，共129页。123第123页，共129页。长寿命路面(永久性路面)欧洲40年以上；美国35～50年以上。124第124页，共129页。125第125页，共129页。126第126页，共129页。127第127页，共129页。谢谢各位

恭请指教128第128页，共129页。内容梗概典型路面结构设计。1弹性层状体系力学模型。理论法(力学－经验法)。解：（1）基层CBR=80，查图知h1=10cm。（2）下基层CBR=20，查图知h1+h2=20cm，因此h2=10cm。（3）土基CBR=5，查图知h1+h2+h3=43cm，因此h3=23cm。1．路基顶面竖向压应变——控制路基的永久变形。2．沥青面层水平拉应变——控制面层的开裂。我国高速公路中，沥青路面占90％以上，水泥混凝土路面占10％以下。沥青面层厚度15～20cm，半刚性基层厚度35~40cm，底基层20cm左右。普通公路中，沥青路面在有铺面道路中只占少数，混凝土路面