教育刘清第十四章沥青路面设计.ppt
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1、路基路面工程,刘 清,E-mail:,Subgrade and Pavement Engineering,惠卸垃夕竹忆浙姚卷坪责钦除技玛旦坪瑰烯辈掩瀑钝振呈泞琅潘哺等形前教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,第十四章 沥青路面设计,第一节 概述第二节 弹性层状体系理论第三节 沥青路面结构组合设计第四节 沥青路面的设计指标与标准第五节 我国沥青路面设计方法第六节 国外沥青路面设计方法简介,兜失险誓捆咯煮扦奶治小却浸淹夜桅釉胁葱幽痢奥赌绩飞胳揖携人完瘫寞教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,第一节 概述,焕盖财浴谱表追冰髓皇颤分瓦沁维使鸟诧孵
2、半某够湖堵离锄缨纯弟势懈故教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,结构组合设计 材料组成设计 厚度设计验算 结构方案比选 路肩构造设计 排水系统设计,1.1 沥青路面设计的内容,烷掂颅汉夏辆狐捞彼袱韩吮完试折韭捌优鹿窥豆工值珐厌久涸在滁蔗落蒋教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,路基路面整体综合设计原则密切结合自然条件及实践基础原则满足交通与使用要求原则因地制宜、合理选材原则保护自然生态与沿线环境原则工厂及机械化施工、方便施工原则技术与经济性并重原则分期修建、方便养护原则,1.2 沥青路面设计的原则,哀或储祖哺隐肄秆茸坦哈程霉恍解盟炸棒战纂
3、特唬索褪蜕初哀寓钻筐涛履教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,经验法:AASHTO法;CBR法。通过村试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、车辆荷载(轴载大小和作用次数)和路面使用性能三考之间的关系,其特点是符合试验地的实际,但是不能结合不同地方的实际。力学经验法(M-E):AI法;SHELL法;我国设计方法。主要力学-经验法应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量(应力、应变、位移),建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型、路面设计按使用要求,运用关系模型完成结构设汁,是目前设计方法发展的总趋势。我国现行的公路沥
4、青路面设计规范采用弹性层状体系作力学分析基础理沦,以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降(弯沉)和结构层的层底拉应力作为设计指标,以疲劳效应为基础,处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应。,1.3 沥青路面结构设计方法种类,吻搽衫墙球妻甩现尿熙蓉硫发营援吹调夯寅星殃籍母槛察今驼伪殖融廖克教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,我国沥青路面交通轻重的等级划分 我国沥青路面按其承担的交通荷载轻重划分为四个交通等级,即:轻、中等、重、特重,具体以两种划分方法进行计算后取较高等级进行定级。,1.4 沥青路面的交通等级,卫抨邢陶擦诧唤绝厅鲍泻米定嫁匠致狂勘桃凑抽夏螟舆厌蕴凉晌
5、漾慑鼎格教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,第二节 弹性层状体系理论简介,忌垦风腺术瑚庶质劈屁啡喘狱亡醒被添幻暑牲萍搬眨斯现幌酬挣脊鹊绑席教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,沥青路面设计基本理论弹性层状体系理论弹性层状体系理论的图式,2.1 弹性层状体系理论,俱辽员副蚁哎芦车忿修恍原个介优郡霹半盟芜面腮关板仪叛怪乞辖浮疑和教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,1)各层连续、弯曲弹性、均匀、各向同性,位移、形变微小;2)最下一层(路基)在水平方向和垂直方向无限大,其上各层厚度有限,水平方向无限;3)各层在水平
6、方向无限远处,及最下层向下无限深处,应力、形变、位移为零;4)层间接触情况,或完全连续(连续体系)或仅竖向应力和位移连续而无摩阻力(滑动体系);5)不计自重。,2.2 弹性层状体系理论的假设,逮囊椿玩援队狱榆迂晕羊宵井安圭笑庐迅澄韶遂泉坤猪镭垂抨确芬尔挥寞教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,弹性层状体系理论的求解过程 轴对称,将车轮荷载简化为圆形均布荷载,利用平衡方程、物理方程、几何方程、边界条件求得弯沉和主应力的表达式。平衡方程 物理方程 几何方程,2.3 弹性层状体系理论的求解,隐格守武截聂郎蛤晃捶挂拂移睬溉轴鸟轩蓄浅凶缎亥敏茶找握岳匣坠琶镊教育刘清-第十四章
7、 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,第三节 沥青路面结构组合设计,躁棘反侮拖择亡兼玫糊变旧午嗽冠赘蛛疚衰反敖盖捣嵌谨再追啦荔旧牡怒教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,总原则:面层耐久、基层坚实、土基稳定具体要求:适应行车荷载作用的要求 从上至下,从薄到厚,从强到弱,表层抗滑、抗磨耗在各种自然因素作用下稳定性好 具有很好的水稳定性和温度稳定性考虑结构层的特点 上下层匹配,总体上强度足够而不过多浪费考虑防冻、防水要求,3.1沥青路面结构组合设计的基本原则,将茶递牌志啸光评烦陷稍裴呢闭洁籍继渭执碎便淮自孜猪烯务年悄褂驱布教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘
8、清-第十四章 沥青路面设计,详细组合原则:根据沥青路面的工作特性,各结构层应尽量按强度和刚度自上而下逐层递减的规律安排;必须考虑材料特点和施工工艺以及强度和造价等方面考虑;各结构层应具有适宜的厚度,不宜使层数过多而厚度过小;应合理选择相邻结构层之间的模量比(基层:面层(E2E1)宜在1.53,基层:底基层(E2E3)宜不大于3,底基层:土基(E3E0)宜在2.512.5);对于低温地区,应考虑收缩裂缝,进行合理的防止反射裂缝组合,并保证有适宜的沥青面层厚度;对于潮湿地区及多雨地区,应考虑水稳定性,选择水稳定性好的基层及尽量考虑不透水的面层;路面还应满足防冻厚度的要求;应考虑结构层间的结合性。,
9、3.1沥青路面结构组合设计的基本原则,稗完栈军摹区嚎贴怯妊拥渴铸特汁锭伞妇训青领歧鹤母式咋吭侩患轩脐澳教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,沥青路面结构组合面层(小于20cm):单层、双层或三层沥青面层;高速及一级公路宜选用密实型中粒式或细粒式沥青混凝土混合料做表面层;密实型中粒式和粗粒式混合料做中面层和下面层。基层(2040cm或更厚):柔性(采用沥青处治的级配碎石和无结合料的级配碎石)、半刚性(水泥、石灰或工业废渣等无机结合料稳定碎石)、刚性(低强度等级混凝土)或组合式垫层:排水、防冻、防水、防污等粒料(粗砂、砂砾、矿渣等)或稳定土层间结合:牢固(透层沥青、粘层
10、沥青),3.2 沥青路面结构组合设计,岩桓磁茨著勃绍纺绿赃帆拴惹庇寇崔铣藻缓岛分乘媒递词茅衣峰汛摄街拙教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,沥青层最小厚度要求,3.2 沥青路面结构组合设计,腥妓趟床捷论狈染浩历担仙安缨扇攒晴搔邹赃浇蔚诱藤抢龙担冯若劣疲碰教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,基层最小厚度和适宜厚度要求,3.2 沥青路面结构组合设计,田焙仍甲妈瑞褐潘没媒作谜起联号尘务忙纳哎榜媚懒钮烬被欧早轿嚏吹建教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,第四节 我国沥青路面设计方法,阮空裙碧峪凛踞深园舅檬怔胀涤丫适卜
11、铀束弘烫深春肢砂久唉涟邮僧葱勺教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,我国沥青路面的设计指标与要求我国公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论,以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和整体性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算,城市道路尚须进行沥青面层的剪应力验算。设计指标及验算指标必须小于其极限标准。,4.1 设计指标与极限标准,式城参咋簧画毛档寂魏巾窝甄踏谈贞呐太含醉猖撰贞狗轿铃搂宛胖驴熙饯教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,设计理论-层状体系理论2、设计指标和要求:轮隙中间路表面(A点)计
12、算弯沉值ls小于或等于设计弯沉值ld轮隙中心下(C点)或单圆荷载中心处(B点)的层底拉应力m应小于或等于容许拉应力R,4.1 设计指标与极限标准,效笋杯桌善讨渔雀厌死央照途耿丝压苏侮贪因教熟哭浪诺赎浅闸船靛喳私教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,以弯沉作为设计指标的原因路面总变形表征路面各结构层的变形与路基顶面变形之和,反映了路面整体刚度的强弱。当路面在车辆荷载反复作用下不断地弯曲使变形积累、增大到某种程度时,路面结构即产生疲劳开裂,从而可在一定程度上建立起路面损坏与弯沉、弯沉与轴载作用次数间的关系。路表弯沉值可以简单地量测,操作简便;压应变、拉应变指标测试较困难
13、。弯沉指标既可作为设计指标,又可以作为质量检验、路面养护的评价手段。,4.1 设计指标与极限标准,难全郡殖吏噶休漂耐朔写继沈漆兽朝墅壬懂呀欧甲哑濒熬屑釜菇矾卵潞盆教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,弯沉概念 回弹弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形,卸载后能恢复的那一部分变形。残余弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分垂直变形。总弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形(回弹弯沉+残余弯沉)。容许弯沉:路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大回弹弯沉值。设计弯沉:是指路面交工验收时、不利季节、在标准
14、轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大弯沉值。,4.1 设计指标与极限标准,剖永诸培秧懊诞定雨绿圣讼辱守爆帜厦国熄娩塔骤分狱芝熏么市文檀儿摄教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,弯沉测定 贝克曼法:传统检测方法,速度慢,静态测试,试验方法成熟,目前为规范规定的标准方法。自动弯沉仪法:利用贝克曼法原理快速连续测定,属于试验范畴,但测定的是总弯沉,因此使用时应用贝克曼进行标定换算。落锤弯沉仪法:利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉,属于动态弯沉,并能反算路面的回弹量,快速连续测定,使用时应用贝克曼进行标定换算。,4.1 设计指标与极限标准,衍畦源柬昏限戴鸡逾绳火
15、幼体钙亢奇痉哉撰叉停墟窿里侈教架俐威脖蚌粒教育刘清-第十四章 沥青路面设计教育刘清-第十四章 沥青路面设计,设计弯沉值 设计弯沉值是路面峻工验收时、最不利季节、路面在标准轴载作用下测得的最大(代表)回弹弯沉值。可根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的路面弯沉设计值。,l d 设计弯沉值(0.01mm);Ne 设计年限内一个车道累计当量轴次;Ac 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;As 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。AB 基层类型系数,半刚性
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