Transcript 第十二章沥青路面设计
第十二章 沥青路面设计 asphalt pavement design §1 概述 设计目的: design destination 1)满足各种外界条件的要求; satisfies the requirement of outside conditions 2)确定合理经济的路面结构; determining rational economical pavement structures 3)满足路面使用性能的要求. satisfies the requirement of pavement performances 设计内容:design volume 1)原材料的选择;selection of raw materials 2)混合料的配合比设计;design gradation of mixture 3)设计参数的测试和确定; testing and determining design parameter 4)路面结构组合与厚度的确定 determining depth and combination of pavement structures 5)路面方案的比选. comparison pavement alternative 设计方法:design method 1)经验法;experiment method 2)力学——经验法.theory- experiment method 路面结构设计的原则 design principle of pavement structure 沥青路面交通等级 traffic classification 1）路面设计年限 designing year 2）标准轴载及当量换算 standard axle wheel 3）设计年限累计当量标准轴载 accumulative equivalent axles in designing year 4）交通等级traffic classification §2：弹性层状体系理论概述 Introduction of elastic layer system theory 一、基本假设与解题方法 basic assumption and solution 基本假设： basic assumption 1）各层是连续的，完全弹性的，各向同性的，以及变形和位移是微小的； 2）最下一层在水平方向和垂直方向为无限大，其上各层厚度为有限，水平 方向为无限大； 3）各层在水平方向无限远处及最下一层无限深处，其应力，变形和位移为 零； 4）层间接触情况：连续体系或滑动体系。 二、主应力计算calculation of main stress §3：沥青路面结构组合设计 structural composition design of asphalt pavement 1.保证路面表面使用品质长期稳定 2.路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次的力学响应相匹配。 3.直接经受温度、湿度等自然因素变化而造成强度、稳定性下降的结构层 应提高其抵御能力。 4.充分利用当地材料、节约外运材料，做好优化选择，降低建设与养护费 用。 一、沥青面层结构 surface course 二、沥青路面基层结构 base course 柔性基层flexible base :沥青处治的级配碎石和无结合料的级配碎石 沥青处治的级配碎石适用于C级及C级以上交通等级的柔性基层; 无结合料的级配碎石适用于交通等级低C级以下的柔性基层; 半刚性基层semi-rigid base :无机结合料稳定集料的基层结构. 刚性基层rigid base:低强度等级混凝土. 三、沥青路面垫层结构 bed course •地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段 •排水不良的土质路墅，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段 •季节性冰冻地区的中潮、潮湿路段，可能产生冻胀需设防冻垫层的路段 •基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。 防水垫层 排水垫层 防污垫层 防冻垫层 waterproof bed course drainage bed course anti-fouling bed course antifreezing bed course 四、沥青路面层间结合 connection between with layers §4：我国沥青路面设计方法 structural thickness calculation of newly-built asphalt pavement 一、设计指标与极限标准 design index and standard 设计弯沉值 design deflection Value 层底拉应力 tensile stress under layer ld 600 N e0.2 Ac As Ab R sp Ks 二、路面结构厚度设计方程式与设计参数 design formula of calculating pavement depth and design coefficient l s ld m R 1 计算路表弯沉值 calculating deflection 2 计算结构层底拉应力 calculating tensile stress under layers 3 路基回弹模量 elastic modulus of subbase 1）现场实测法 2）查表法 3）室内实验法 measuring on site checking graph testing in lab converting method 4）换算法 4 结构层回弹模量 elastic modulus of layers 5 结构层材料的弯拉极限强度 flexural-tensile strength of layers 三、新建路面厚度设计 depth design of newly-built pavement 路面结构设计程序框图 the programming graph of pavement structure K Pi 4.35 N c1c2 n1 ( ) P i 1 以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标 K Pi 8 N c c n ( ) P i 1 ' ' 1 2 1 以半刚性材料层层底拉应力为设计指标 K Pi 12 N c1c2 n1 ( ) P i 1 N [(1 )t 1] 365 以贫混凝土基层层层底拉应力为设计指标 N1 设计年限累计当量标准轴载数 ld 600 N R 0.2 e Ac As Ab sp 路面设计弯沉值 结构层容许拉应力 Ks 0.2 e / Ac 0.2 e / Ac Ks 0.09N Ks 0.35N Ks 0.51N 0.07 e Ks 0.45N / Ac 0.2 e / Ac 沥青面层抗拉强度结构系数 无机结合料稳定集料抗拉强度结构系数 无机结合料稳定细粒土抗拉强度结构系数 贫混凝土基层抗拉强度结构系数 2 p ls 1000 c F E1 路面结构表面弯沉值 hn 1 E2 E3 E0 h1 h2 c f ( , ..... ; , ...... ) E1 E2 En 1 l s 0.38 E0 0.36 F 1.63( ) ( ) 2000 p m p m hn1 E2 E3 E0 h1 h2 m ( , ..... ; , ....... ) E1 E2 En1 l s ld m R 设计指标 结构层层底拉应力 五、路面竣工验收指标 lr l s lr l Z a S 六、沥青路面改建设计 reconstructed design of asphalt pavement 改建设计目的：destination of reconstructed design 通过改建，延长路面的使用寿命，满足正常交通行车的要求。 改建设计内容：content of reconstructed design 1）路面结构状况调查； investigation of pavement structural conditions 2）原路面当量回弹模量的计算； evaluation of tensile modulus of old surface 3）加铺层设计 design strengthening layer 一、路面结构状况调查与评定 investigation and evaluation of pavement structure 主要目的：了解现有路面状况和强度，据以判断是否需要加 强或预估剩余使用寿命，分析路面损坏的原因及提出处理措施。 1、交通分析 traffic analysis 2、路基状况调查 survey of subgrade 3、路面状况调查 survey of pavement 4、路面修建和养护调查 building and maintenance maintenance survey lr (l Z a S ) K1 K 2 K3 二、原路面当量回弹模量的计算 calculation of equivalent resilience modulus of the original pavement 2 p EZ 1000 m1m2 l0 m2 e ' 0.037 n 1 h En1 0.25 ( ) p h ' hi ( Ei E n 1 ) 0.25 i 1 三加铺层设计 design strengthening layer 计算原有路面的当量回弹模量。 拟定结构组合方案及设计层位，确定各加铺层的材料参数。 根据加铺层的类型确定设计指标。 利用弹性层状体系理论进行补强层厚度计算. 小结: 1.沥青路面的路面结构组合设计原则及内容. 2.新建沥青路面的设计方法. 3.改建沥青路面的设计方法. 作业 1.我国现行沥青路面设计方法是什么? 2.某二级公路在不利季节采用相当BZZ-100轴载的汽车测定旧路 面弯沉值，测定时路表温度为90℃，前5h的平均气温为4℃；共 进行了27个弯沉点的测试，测试的具体结果见下表所示,试计算 其路段的计算弯沉值. 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 弯沉（0.01mm） 83 79 86 88 92 98 93 79 81 序号 10 11 12 13 14 15 16 17 18 弯沉（0.01mm） 87 77 79 80 92 97 90 80 74 序号 19 20 21 22 23 24 25 26 27 弯沉（0.01mm） 81 80 76 88 83 93 98 97 79 3.沥青路面结构组合设计原则是什么?