沥青路面与水泥混凝土路面结构设计课件.ppt

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1、沥青路面与水泥混凝土路面结构设计,一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算二、路面结构层计算三、路面垫层四、路面基层、底基层五、路面面层六、路面原材料的选取七、路面排水设计,目 录,一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,标准轴载,沥青路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,水泥路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,超载对路面累计标准轴载作用次数的影响,一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,标准轴载,当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力为设计指标时：,（轴载25-130 kN）,当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时：,（轴载50-130 kN）,累计交通荷载：,一、路面标准轴载及累

2、计标准轴载作用次数计算,沥青路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,超载对路面累计标准轴载作用次数的影响,（轴载130-220 kN）,（轴载130-220 kN）,当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力为设计指标时：,当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时：,标准轴载作用次数的换算:,累计交通荷载：,一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,水泥路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算,二、路面结构层计算,沥青路面结构层计算,水泥混凝土路面结构层计算,二、路面结构层计算,路面结构层厚度的确定应满足结构整体刚度（即承载力）与沥青层或半刚性性基层、底基层抗疲

3、劳开裂的要求。,轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值 应小于或等于设计弯沉值，即：,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：,沥青路面结构层计算,二、路面结构层计算,设计弯沉值（根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、面层和基层类型确定）：,材料的容许拉应力（沥青混凝土层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计或验算指标时）:,路表计算弯沉值：,层底拉应力（层底拉应力以单圆中心（B点）及双圆轮隙中心（C点）为计算点，并取较大值作为层底拉应力）：,沥青路面结构层计算,二、路面结构层计算,沥青路面结构层计算流程图,二、路面结构层计算,水泥路面结构层计算,二、路

4、面结构层计算,水泥路面结构层计算,水泥混凝土路面结构设计应以面层板在设计基准期内，在行车荷载和温度梯度综合作用下，不产生疲劳断裂作为设计标准：,贫混凝土或碾压混凝土基层应以设计基准期内行车荷载不产生疲劳断裂作为设计标准：,水泥混凝土路面结构设计应以最重轴载和最大温度梯度综合作用下，不产生极限断裂作为验算标准：,二、路面结构层计算,水泥路面结构层计算,二、路面结构层计算,水泥混凝土路面结构层计算,三、路面垫层,垫层的作用,垫层的材料选取,垫层的厚度选取,改善土基的湿度和温度状况 保证面层和基层的强度、刚度和稳定度不受土基的影响 将基层传下的车辆荷载应力进一步扩散 减小土基顶面压应力和竖向变形的作

5、用,垫层的作用,季节性冰冻地区的路面结构厚度小于最小防冻厚度要求时,防冻垫层,使路面结构免除或减轻冻胀和翻浆病害,水文地质条件不良的土质路堑的路床土湿度较大时,排水垫层,疏干路床土并改善路面结构的支承条件,三、路面垫层,垫层的材料选取,具有一定的强度和较好的水稳性 在冰冻地区尚需具有较好的抗冻性,透水性垫层,砂、砾石、炉渣煤渣等组成,稳定性垫层,石灰、水泥和炉渣稳定土等组成,三、路面垫层,三、路面垫层,水泥混凝土路面结构层最小防冻厚度,沥青路面结构层最小防冻厚度,垫层的厚度选取,四、路面基层和底基层,基层和底基层的作用,基层和底基层的材料选取,沥青路面和水泥混凝土路面在基层选取上的差别,主要承

6、受由面层传递的行车荷载垂直力并将它扩散和分布到垫层和土基上,四、路面基层和底基层,基层和底基层的作用,基层,底基层,起主要承重作用的层次,起次要承重作用的层次,与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用,基层和底基层的材料选取,四、路面基层和底基层,力学特征,材料组成,水泥稳定土,四、路面基层和底基层,水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层，但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。,按重型击实试验法确定的最低要求压实度：,基层：高速公路和一级公路 98%二级和二级以下公路 水泥稳定中粒土和粗粒土 97%水泥稳定细粒土 93%底基层：高速公路和一级公路 水泥稳定中粒土和粗粒土 97%水泥稳

7、定细粒土 95%二级和二级以下公路 水泥稳定中粒土和粗粒土 95%水泥稳定细粒土 93%,四、路面基层和底基层,水泥稳定土的颗粒组成范围（高速公路和一级公路）：,水泥稳定土,水泥稳定土,四、路面基层和底基层,水泥稳定土的颗粒组成范围（二级和二级以下的公路）：,四、路面基层和底基层,基层：高速公路和一级公路不大于30%二级和二级以下公路不大于35%底基层：高速公路和一级公路不大于30%二级和二级以下公路不大于40%,水泥稳定土的抗压强度标准：,水泥稳定土,水泥稳定土中碎石或砾石的压碎值应符合下列要求：,四、路面基层和底基层,石灰稳定土适用于各级公路的底基层，以及二级和二级以下公路的基层，但石灰土

8、不得用做二级公路的基层和二级以下公路高级路面的基层。,基层：二级和二级以下公路 石灰稳定中粒土和粗粒土 97%石灰稳定细粒土 93%底基层：高速公路和一级公路 石灰稳定中粒土和粗粒土 97%石灰稳定细粒土 95%二级和二级以下公路 石灰稳定中粒土和粗粒土 95%石灰稳定细粒土 93%,石灰稳定土,按重型击实试验法确定的最低要求压实度：,四、路面基层和底基层,塑性指数为1520的粘性土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。,石灰稳定土用做高速公路和一级公路和底基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5mm，用做其他等级公路的底基层时，颗粒的最大粒径不应超过53mm。,石灰稳定土用

9、做基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5mm。,塑性指数在10以下的亚砂土和砂土用石灰稳定时，应采取适当的措施或采用水泥稳定。,塑性指数在15以上的粘性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。,用石灰稳定无塑性指数的级配砂砾、级配碎石和未筛分碎石时，应添加15%左右的粘性土。,石灰稳定土,四、路面基层和底基层,基层：二级公路不大于30%二级以下公路 不大于35%底基层：高速公路和一级公路 不大于30%二级和二级以下公路 不大于35%,石灰稳定土的抗压强度标准:,石灰稳定土中碎石或砾石的压碎值应符合下列要求：,石灰稳定土,石灰工业废渣稳定土,四、路面基层和底基层,石灰工业废渣稳定土可适用于各级公路的基层

10、和底基层，但二灰、二灰土和二灰砂不应用做二级和二级以上公路高级路面的基层。,基层：高速公路和一级公路98%二级和二级以下公路 稳定中粒土和粗粒土97%稳定细粒土93%底基层：高速公路和一级公路 稳定中粒土和粗粒土97%稳定细粒土95%二级和二级以下公路 稳定中粒土和粗粒土95%稳定细粒土93%,按重型击实试验法确定的最低要求压实度：,四、路面基层和底基层,用于二级及二级以下公路的二灰稳定土应符合下列要求：二灰稳定土用做底基层时，石料颗粒的最大粒径不应超过53mm；二灰稳定土用做基层时，石料颗粒的最大粒径不应超过37.5mm。,二灰级配砂砾中集料的颗粒组成范围,二灰级配砂砾石中集料的颗粒组成范围

11、,用于高速公路和一级公路的二灰稳定土应符合下列要求：二灰稳定土用做底基层时，土中碎石、砾石颗粒的最大粒径不应超过37.5mm；二灰稳定土用做基层时，二灰的质量应占15%，最多不超过20%，石料颗粒的最大粒径不应超过31.5mm。,石灰工业废渣稳定土,四、路面基层和底基层,基层：高速公路和一级公路不大于30%二级和二级以下公路不大于35%底基层：高速公路和一级公路不大于35%二级和二级以下公路不大于40%,二灰混合料的抗压强度标准:,碎石或砾石的压碎值应符合下列要求：,石灰工业废渣稳定土,级配碎石,级配碎石可用于各级公路的基层和底基层，也用做较薄沥青面层与半刚性基层之间的中间层。,中间层100基

12、 层98底基层96,按重型击实试验法确定的最低要求压实度：,当级配碎石用做二级和二级以下公路的基层时，其最大粒径应控制在37.5mm以内；当级配碎石用做高速公路和一级公路的基层以及半刚性路面的中间层时，其最大粒径宜控制在31.5mm以下。,基层：高速公路和一级公路不大于26 二级公路不大于30 二级以下公路不大于35 底基层：高速公路和一级公路不大于30 二级公路不大于35 二级以下公路不大于40,级配碎石或级配碎砾石所用石料的压碎值应满足下列规定：,四、路面基层和底基层,四、路面基层和底基层,级配碎石或级配碎砾石用做二级和二级以下公路的基层时，其颗粒组成和塑性指数应满足1号级配的规定。级配碎

13、石用做高速公路和一级公路的基层时或者用做各级公路的中间层时，其颗粒组成和塑性指数应满足2号级配的规定。同时，级配曲线宜为圆滑曲线。,级配碎石,未筛分碎石,四、路面基层和底基层,未筛分碎石用做二级和二级以下公路的底基层时，其颗粒组成和塑性指数应符合1号级配的规定。,未筛分碎石底基层颗粒组成范围：,未筛分碎石用做高速公路和一级公路的底基层时，其颗粒组成和塑性指数应符合2号级配的规定。,级配砾石,四、路面基层和底基层,级配砾石可适用于轻交通的二级和二级以下公路的基层以及各级公路的底基层。,基层 98 底基层 96,按重型击实试验法确定的最低要求压实度：,基层：二级公路 不大于30 三级和四级公路 不

14、大于35 底基层：高速公路和一级公路 不大于30 二级公路 不大于35 二级以下公路 不大于40,石料的集料压碎值应满足下列规定：,四、路面基层和底基层,级配砾石基层的颗粒组成范围,砂砾底基层的级配范围,级配砾石用做基层时，砾石的最大粒径不应超过37.5mm；用做底基层时，砾石的最大粒径不应超过53mm。,级配砾石,填隙碎石,四、路面基层和底基层,填隙碎石可用于各等级公路的底基层和二级以下公路的基层。,填隙碎石用做基层时，碎石的最大粒径不应超过53mm；用做底基层时，碎石的最大粒径不应超过63mm。,填隙碎石、粗碎石的颗粒组成：,基层不大于26 底基层不大于30,粗碎石的压碎值应符合下列规定：

15、,沥青路面按公路等级,四、路面基层和底基层,沥青路面和水泥混凝土路面在基层的选取上的差别,水泥混凝土路面按交通荷载等级,四、路面基层和底基层,五、路面面层,水泥混凝土路面面层,封层、粘层、透层,沥青路面面层,五、路面面层,沥青路面面层,五、路面面层,水泥混凝土路面面层,五、路面面层,封层、粘层、透层,六、路面原材料的选取,细集料,粗集料,水泥和水,六、路面原材料的选取,粗集料,六、路面原材料的选取,细集料,六、路面原材料的选取,水泥和水,七、路面排水设计,路面表面排水,中央分隔带排水,路面边缘排水,排水基层排水,排水系统类型,拦水带,七、路面排水设计,排水系统类型,七、路面排水设计,路面表面排

16、水,L型混凝土沟渠(用做缘石边沟或设在支档结构物下部的路堑边沟),七、路面排水设计,路面表面排水,三角形混凝土沟渠（用于路堤边沟或路堑边沟）,七、路面排水设计,路面表面排水,碟形混凝土沟渠（用于设在中央分隔带内的边沟或者用做路堑边沟）,七、路面排水设计,路面表面排水,U形混凝土沟渠（用做排水沟，也可以用做路堑边沟，但此时必须加盖板）,七、路面排水设计,路面表面排水,圆形混凝土沟渠（用做中央分隔带边沟，以汇集超高路段上侧路幅路面表面水）,七、路面排水设计,拦水带,高拦水带：用做边坡坡脚接上路肩的路堑边沟，以及设在金属防护栏下地路堤边坡。,中拦水带：用做路堤边沟，车辆以中等速度驶越拦水带时不会失去

17、控制。,低拦水带：用做雨量少（汇水量少）、纵坡陡于0.5%的低路堤边沟，汇水量大时，可通过堤顶溢流方式向路堤边坡漫流。,七、路面排水设计,拦水带,一般路堤拦水带布置,带有排水沟的路堤拦水带布置,路堑拦水带布置,七、路面排水设计,中央分隔带排水,宽度小于3m且表面采用铺面封闭：表面水排向两侧行车道，其坡度与路面横坡相同宽度大于3m且表面未采用铺面封闭：汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或桥涵水道中。表面无铺面且未采用表面排水措施：分隔带上的表面水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。,一般路段中央分隔带排水,超高路段中央分隔带排水,七、路面排水设计,路面边缘排水,由沿路面边缘设置的透

18、水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤织物组成的边缘排水系统。,渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管排引出路基。,常用于基层透水性小的水泥混凝土路面，特别是用于改善排水状况不良的旧水泥混凝土路面。,渗流（层间渗流）时间较长，路面结构处于潮湿状态的时间要比基层排水（向下渗流）系统长许多。,七、路面排水设计,排水基层排水,直接在面层下设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管等，组成排水基层排水系统。,采用透水性材料（经水泥或沥青处治或未经处治的开级配碎石集料）做基层，使渗入路面结构内的水分，先通过竖向渗流进入排水层，然后横向渗流进入纵向集水和排水管，再由横向出水管排引出路基。,由于自由水进入排水层的渗流路径短，在透水性材料中渗流速率快，其排水效果要比边缘排水系统好很多。,一般适用于新建路面。,