长寿命路面结构设计标准及要求(含新旧规范对应力分析).ppt

1、1,长寿命路面典型 结构设计,乔慧园 交通运输分院,2,1、长寿命路面标准及技术要求 2、新旧规范对路面结构设计的影响分析,3,1、长寿命路面标准及技术要求,1.1长寿命路面概述 1.2长寿命路面理念 1.3长寿命路面设计要求 1.4长寿命路面设计标准,4,1.1、长寿命路面概述,1定义 长寿命路面（ Long life asphalt pavement，简称LLAP ），是指路面设计寿命超过40年，相对于现有的路面其日常养护要求总费用更低的路面结构。,5,1.1、长寿命路面概述,特点： a) 设计寿命达到40年以上; b) 在设计寿命期间不发生结构性破坏, 路面的 损坏只发生在表面功能层;

2、c) 只进行日常养护, 不需要进行结构性大修,即不 需要对主要承重层进行大修; d) 路面厚度较大, 因此, 初期费用可能偏高, 但维修费用低, 在寿命周期内最为经济.,6,1.1、长寿命路面概述,2国外研究概述,7,1.1、长寿命路面概述,2国外研究概述,8,2国外研究概述,（1）New Jersey：New Jersey运输部对I-287州际道路的路面损害情况进行调查。该道路1993年年平均日交通量为11.1019万次，货车占22，重货车占9。20年累计当量荷载5 000万次。由于是重载交通，因此经常出现停车、慢速行车。1963年修建，原结构为3inHMA面层+7in基层+8in密级配的级

3、配碎石+10in级配砂砾底基层，路基为粉质砂土。该工程1994年完工，2001年调查时没有发现任何开裂、车辙，预计结构能够使用40年以上。,9,2国外研究概述,德国：1977年德国A5高速公路 Frankfurter Kreuz采用的结构是37mm浇注沥青砼面层+200mm沥青砼基层+150mm稳定底基层。该高速公路双向日交通量152000辆/d，重载货车比例为1020，使用17年后标准轴载次数为125百万次，到现在仍然使用良好,10,3.国内研究概述,11,3.国内研究概述,12,3.国内研究概述,国内研究尚处于起步阶段 国内最接近长寿命路面研究思路的是复合式路面结构。,13,复合式路面,指

4、面层由水泥混凝土板(CC) 及板上沥青混凝土层(AC) 构成, 或由水泥混凝土复合板构成的路面结构。水泥混凝土包括普通水泥混凝土( PCC) 、碾压水泥混凝土( RCC) 、钢筋混凝土( JRC) 及连续配筋混凝土(CRC) 等,14,实践表明，正确的路面结构设计、严格的施工质量控制和适当的维修，路面一定能够使用很长时间,15,在沥青层层底存在一个极限弯拉应变水平, 当路面在荷载作用下应变低于这个水平时, 不会发生疲劳损坏, 这一应变水平即为疲劳极限。因此, 研究认为沥青路面存在一个面层厚度极限, 当沥青厚度超过此限值后, 路面结构将不会出现由下到上的疲劳开裂和结构性的车辙,1.2长寿命路面设

5、计理念,16,设计面层较厚的路面结构, 控制住面层底部拉应变水平, 从而使路面使用年限大为提高,1.2长寿命路面理念,17,1.3长寿命路面设计要求,1.较高的路基稳定性 2.良好的材料性能。 3.合理的路面结构组成设计。 4.一定的结构层厚度 5.较低的层底应力 6.与排水相结合,提高路基的承载能力 尽可能小的不均匀变形 提供长期稳定均匀的支撑,较高的 强度、温度和水稳定性,延缓或者防止路面的 结构性破坏, 确保路面 结构的长寿命,实现路面只有表层损坏, 维 修只需铣刨表面层, 再重 新加铺罩面, 就能保证路 面长时间地使用下去。,控制结构层底的拉应力 防止出现一次性破坏和 疲劳开裂现象。,

6、防排相结合,18,1.4长寿命路面设计标准,关于长寿命路面结构形式，国内外并不统一，相关设计指标多样化，但最终目标是统一的，即保证主要承重结构达到长寿命的设计目的（如下图）,19,长寿命路面寿命示意图,20,长寿命路面设计标准如下：,表面功能层寿命应达8年以上 主要承重层寿命应达到40年以上 各层强度控制指标选用相应规范进行验算；,21,设计流程图,22,2、新旧规范对路面结构设计的影响分析,2.1修订内容 2.2新旧规范方法应力计算 2.3新旧规范结果分析 2.4小结,23,2.1修订内容,02版规范主要修订内容： 增添路面结构可靠度设计方法和参数 修正应力计算公式，拓展应力分析适用范围 强

7、化路面组合和材料组成要求 整理路基和基垫层材料设计参数 改进连续配筋混凝土面层的配筋计算方法 补充沥青加铺层设计 修改就混凝土路面评定方法 拟定交通分析法,24,公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D402011），由交通运输部于2011年9月20日发布，自 2011 年12月1日起施行。,25,11版规范修改内容,增加混凝土板极限断裂的验算标准和贫混凝土及碾压混凝土基层的疲劳断裂设计标准； 考虑特种车辆和专用道路结构设计增加极重交通荷载等级； 改进接缝设计及填缝材料的选型； 完善连续配筋的裂缝间距和裂缝宽度两个设计指标的计算公式；,26,2.2新旧规范方法应力计算,1、荷载应力计算 2、温度

8、应力计算,27,荷载应力计算,28,温度应力计算,94版 t m最大温度梯度时的温度翘曲应力 k t温度疲劳应力系数由tm /fcm 查表确定 kx温度翘曲应力系数，由L/r比值查图,29,02版,k t温度疲劳应力系数 a、b、c回归系数，由表确定,30,2.3新旧规范结果分析,1示例 假设：砼路面各计算参数如下： 砼弯拉强度 fr =5.0 PCC板 Ec =31000MPa 二灰碎石基层 E2 =1400MPa h2 =15cm 固化土处理土基 E1 =150MPa h1 =20cm 路基回填模量 E0 =40MPa 方案 ： 4m5m板，方案 ： 为3m4m板,31,32,33,11版规范修改内容,增加混凝土板极限断裂的验算标准和贫混凝土及碾压混凝土基层的疲劳断裂设计标准； 考虑特种车辆和专用道路结构设计增加极重交通荷载等级； 改进接缝设计及填缝材料的选型； 完善连续配