路面設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、摘 要本設(shè)計(jì)是在詳細(xì)闡述我國(guó)路面工程的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)外路面設(shè)計(jì)方法；路面基本理論；行車(chē)荷載、環(huán)境因素對(duì)路面體系的影響；柔性路面設(shè)計(jì)原理等內(nèi)容后，以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)，對(duì)某一具體道路進(jìn)行了柔性路面設(shè)計(jì)，其中包括路面結(jié)構(gòu)組合方案、路面厚度計(jì)算、彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力驗(yàn)算以及路面組合方案比選，最后選定一種比較合理的路面方案。同時(shí)又對(duì)該道路路面各結(jié)構(gòu)層次施工工藝作了簡(jiǎn)要介紹?！娟P(guān)鍵詞】柔性路面、結(jié)構(gòu)組合、厚度計(jì)算、施工工藝 Abstract It is to explain the road surface project state of development , development

2、trend and domestic and international road surface design method of our country in detail to originally design; Basic theories of road surface ; Drive a vehicle and load, the impact on road surface system of environmental factor; Design principle of flexible pavement ,etc. are based on system theory

3、of one floor of forms of the elasticity after the content , design the flexible pavement to a certain concrete road, include road surface structure make up scheme , road surface thickness calculate , not curved to draw stress and shearing stress checking computations and road surface make scheme up

4、than select, select a kind of more rational road surface scheme finally. Did the brief introduction to this road of every structure level construction crafts of road surface at the same time . 【Key words】The flexible pavement ;Structure make ;Thickness calculating ; Construction craft up1.前言隨著我國(guó)改革開(kāi)放

5、的不斷深入，道路的現(xiàn)有狀況已不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因此國(guó)家將投入大量資金用于道路建設(shè)，特別是高等級(jí)道路的建設(shè)，從而改善道路的現(xiàn)狀，進(jìn)而形成全國(guó)高速公路干線(xiàn)網(wǎng)，以加快地區(qū)之間的交流與合作，更好地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本次設(shè)計(jì)的目的是對(duì)某一具體道路進(jìn)行路面設(shè)計(jì)和施工工藝分析。路面工程是道路工程的重要組成部分，它主要研究公路與城市道路路面的設(shè)計(jì)原理和方法、路面結(jié)構(gòu)組合、對(duì)路面材料性能以及路面結(jié)構(gòu)層施工、養(yǎng)護(hù)、維修和管理技術(shù)等。我國(guó)道路路面工程的發(fā)展概況：1.古代用條石、塊石或石板等鋪筑道路路面；2.20世紀(jì)初一些公路與城市道路開(kāi)始用砂石鋪筑路面；3.20年代末少數(shù)大城市用瀝青、水泥混凝土和塊料等鋪筑的高級(jí)

6、、次高級(jí)路面；4.30、40年代公路上也開(kāi)始出現(xiàn)上述高級(jí)、次高級(jí)路面；5.解放初期各地根據(jù)就地取材原則，廣泛修筑了級(jí)配碎（礫）石路面，并進(jìn)行試驗(yàn)研究；6.50年代中期我國(guó)首創(chuàng)一種路面結(jié)構(gòu)形式泥結(jié)碎石路面，此外在中、低路面上還廣泛修筑了磨耗層保護(hù)層；7.60年代初期隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，北方開(kāi)始使用國(guó)產(chǎn)瀝青修筑表面處治和貫入式次高級(jí)路面；8.70年代后期開(kāi)始使用水泥混凝土和水泥穩(wěn)定砂礫修筑路面基層；9.近年來(lái)我國(guó)已能使用國(guó)產(chǎn)瀝青修筑瀝青混凝土和瀝青碎石等高級(jí)路面，目前全國(guó)鋪有各類(lèi)瀝青路面的公路與城市道路占較大的比重。隨著道路交通科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，大車(chē)型、重噸位和高速度的客貨運(yùn)車(chē)輛的大量涌現(xiàn)，修建

7、高等級(jí)高質(zhì)量的道路工程在交通建設(shè)事業(yè)中已占有越來(lái)越重要的地位。作為道路工程組成部分的路面工程也正飛躍發(fā)展。路面工程發(fā)展趨勢(shì)的主要特點(diǎn)1：1.設(shè)計(jì)自動(dòng)化 路面材料和配合比設(shè)計(jì)，路面應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算，路面結(jié)構(gòu)選型、各層厚度計(jì)算，工程概預(yù)算以及路面優(yōu)化設(shè)計(jì)，均能使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算；2.施工機(jī)械化 在路面施工中，從土基整修、路面材料的備料及拌制、運(yùn)料到攤鋪、壓實(shí)、成形，已全部采用機(jī)械化流水作業(yè)。路面工程建設(shè)普遍使用高效率的工程機(jī)械施工。如振動(dòng)壓路機(jī)、瀝青灑布機(jī)、瀝青混凝土自動(dòng)攤鋪機(jī)、水泥混凝土自動(dòng)聯(lián)合攤鋪機(jī)等，機(jī)械化提高了效率，縮短了工期，并保障工程的高質(zhì)量；3.勘測(cè)新技術(shù) 隨著電子、激光、紅外線(xiàn)、

8、微波技術(shù)以及航空航天科技的發(fā)展，利用這些新技術(shù)進(jìn)行道路勘測(cè)和設(shè)計(jì)，已達(dá)到一個(gè)嶄新的、全自動(dòng)化的新水平。利用航空攝影測(cè)量、地面立體測(cè)量、電磁波測(cè)量?jī)x器以及遙感技術(shù)，使勘測(cè)技術(shù)正進(jìn)一步向自動(dòng)化、數(shù)字化、多功能化和高精度方向發(fā)展。如紅外線(xiàn)測(cè)距儀、激光經(jīng)緯儀等；4.量測(cè)自動(dòng)化 路面量測(cè)是對(duì)路面工程結(jié)構(gòu)物進(jìn)行檢查、質(zhì)量鑒定、技術(shù)品質(zhì)檢測(cè)、工作狀態(tài)測(cè)定的工作。自動(dòng)化測(cè)試儀器如核子密度儀、自動(dòng)彎沉儀、激光平整儀、自動(dòng)噪聲測(cè)量車(chē)等，為路面設(shè)計(jì)與建設(shè)提供了快速而正確的采集數(shù)據(jù)的有效工具；5.設(shè)計(jì)和質(zhì)檢規(guī)范化 對(duì)于各類(lèi)路面材料和結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度檢驗(yàn)和穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)等都先后制定了有關(guān)設(shè)計(jì)和工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。如公路水泥混凝土路

9、面設(shè)計(jì)規(guī)范、公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范等，使我國(guó)路面設(shè)計(jì)和施工逐漸做到標(biāo)準(zhǔn)化；6.材料和結(jié)構(gòu)多樣化 在高等級(jí)瀝青路面中，廣泛采用高性能、高粘度的重交通瀝青和改性瀝青。水泥混凝土路面中廣泛使用了減水劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑和加氣劑，可以顯著改善水泥混凝土路面的強(qiáng)度和有關(guān)的工程性質(zhì)。路面結(jié)構(gòu)呈多樣化的趨勢(shì)，如瀝青路面采用土工布、土工格柵、瀝青碎石瑪蹄脂SMA；水泥混凝土路面有碾壓混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、連續(xù)配筋混凝土路面等。除了柔性路面、剛性路面和半剛性路面，還出現(xiàn)了復(fù)合式路面，其中最為典型的是由水泥混凝土作下面層，瀝青混合料作上面層組成。這類(lèi)路面綜合了水泥混凝土強(qiáng)度高、剛度大、使用壽命長(zhǎng)和瀝青混凝土舒適性

10、好、便于修補(bǔ)的長(zhǎng)處，是一種經(jīng)久耐用的優(yōu)質(zhì)面層；7.路面管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)PMS） 路面管理系統(tǒng)是路面工程技術(shù)、系統(tǒng)工程理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種現(xiàn)代化的路面養(yǎng)護(hù)管理新技術(shù)。該管理系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代管理科學(xué)的理論、系統(tǒng)分析的方法和計(jì)算機(jī)運(yùn)輸手段，為管理部門(mén)提供科學(xué)餓分析工具和方法，使有限的資源實(shí)現(xiàn)最佳配置，提供足夠的服務(wù)水平的路面。路面工程的持續(xù)發(fā)展必將為快速、安全和舒適的交通運(yùn)輸服務(wù)創(chuàng)造美好的前景。在路面設(shè)計(jì)方面，解放以前完全憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行路面設(shè)計(jì)，解放初期我國(guó)一直采用前蘇聯(lián)方法，這不僅不符合我國(guó)的實(shí)際情況，而且其理論本身也存在一定的問(wèn)題。進(jìn)入60年代，我國(guó)開(kāi)始采用國(guó)產(chǎn)瀝青修筑路面，在此推動(dòng)下

11、柔性路面設(shè)計(jì)理論和方法得到初步建立與完善。70年代以來(lái)，除了對(duì)柔性和剛性路面設(shè)計(jì)理論進(jìn)行系統(tǒng)而深入研究外，還對(duì)這兩種路面的設(shè)計(jì)參數(shù)和工作狀態(tài)進(jìn)行大量試驗(yàn)，并運(yùn)用于實(shí)踐進(jìn)行理論驗(yàn)證?，F(xiàn)在我國(guó)對(duì)柔性路面是采用以彈性層狀體系為理論基礎(chǔ)，并以路表回彈彎沉和層底抗彎拉應(yīng)力等為控制指標(biāo)的設(shè)計(jì)方法；對(duì)剛性路面是采用以彈性半無(wú)限地基上彈性薄板理論為基礎(chǔ)，以混凝土疲勞強(qiáng)度為控制指標(biāo)，并根據(jù)位移法有限元分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些都將為我國(guó)路面設(shè)計(jì)理論和方法打下良好的基礎(chǔ)。國(guó)外柔性路面設(shè)計(jì)使用的方法：1.AASHO法 美國(guó)各州公路工作者協(xié)會(huì)（AASHO）于1962年完成了一項(xiàng)綜合性的大型足尺道路試驗(yàn)，其中包括柔性路面

12、、剛性路面以及橋梁試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了AASHO柔性路面設(shè)計(jì)法。該法提出了路面耐用性的概念，路面耐用性的評(píng)定，不是以路面強(qiáng)度或穩(wěn)定性為標(biāo)準(zhǔn)，而是以使用者主觀感覺(jué)及某些物理量測(cè)定為依據(jù)。計(jì)算時(shí)需要對(duì)AASHO道路試驗(yàn)所得大量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，將路面耐用性的變化同荷載大小、荷載重復(fù)作用次數(shù)和路面厚度聯(lián)系起來(lái)，從而得到一定的關(guān)系。此外在AASHO設(shè)計(jì)方法中規(guī)定汽車(chē)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為18千磅，同時(shí)還需要將路上通行的多種汽車(chē)軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載。2.Shell法 殼牌（Shell）石油公司于1963年提出自己的柔性路面設(shè)計(jì)方法。1978年又進(jìn)行了補(bǔ)充和完整，形成了具有很大實(shí)用價(jià)值的方法。Shell法通過(guò)分

13、析路面破壞狀態(tài)提出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建立路面模型并進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取路面材料參數(shù)，從而得出一種體系完整的設(shè)計(jì)方法。該法以路基壓應(yīng)變、瀝青面層拉應(yīng)變、整體性基層的拉應(yīng)力、路面表層的餓永久變形為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將路面結(jié)構(gòu)看作一種多層線(xiàn)性彈性材料體系，各層材料的彈性特性用彈性模量和泊松比表征，計(jì)算理論為彈性層狀體系理論。路基結(jié)構(gòu)層和土基的性質(zhì)用動(dòng)彈性模量表征。計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)軸載80kN，每個(gè)后輪為20kN，輪胎接觸壓力0.6MPa，輪跡面積半徑10.5cm。3.蘇聯(lián)法 蘇聯(lián)運(yùn)輸工程部于1973年頒布的柔性路面設(shè)計(jì)須知，提出了較為系統(tǒng)的柔性路面設(shè)計(jì)方法。該法以彎沉、彎拉、剪切為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。路面的力學(xué)模型為彈性層狀體

14、系，其表面作用單個(gè)圓形均布荷載，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力與位移用彈性層狀體系理論計(jì)算：彎沉計(jì)算、整體性材料層的彎拉計(jì)算土基與低粘性材料層剪切計(jì)算。國(guó)外剛性路面設(shè)計(jì)使用的方法：1.理論法PCA法 PCA法應(yīng)用文克勒地基上彈性薄板理論，考慮了水泥混凝土路面的使用年限、疲勞強(qiáng)度等多種因素，是一種比較完善的方法。PCA取混凝土路面設(shè)計(jì)年限為40年，按照目前道路上交通量統(tǒng)計(jì)資料，確定目前的年平均日交通量。PCA采用的荷載安全系數(shù)以考慮汽車(chē)的超載、輪載分配的不均勻性和沖擊作用等因素所引起的荷載增大，根據(jù)交通分析得出的各級(jí)軸載需要乘上荷載安全系數(shù)從而得到設(shè)計(jì)軸載?；A(chǔ)的強(qiáng)度特征以地基反力模量表征。PCA采用橫縫邊緣

15、作為計(jì)算臨界應(yīng)力的荷載位置，此外PCA規(guī)定了混凝土板的應(yīng)力比與允許重復(fù)次數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.試驗(yàn)路法美國(guó)各州公路工作者（AASHO）協(xié)會(huì)法 AASHO以足尺試驗(yàn)路為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)，建立軸載作用次數(shù)、路面厚度和使用性能之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，據(jù)此提出了暫行設(shè)計(jì)方法。AASHO試驗(yàn)路采用“服務(wù)功能指數(shù)”的概念來(lái)表征路面對(duì)行車(chē)荷載的耐用程度。AASHO法規(guī)定混凝土路面的設(shè)計(jì)年限為20年，路上通行的各類(lèi)車(chē)輛均換算成標(biāo)準(zhǔn)車(chē)數(shù)量，道路的設(shè)計(jì)交通量按后軸重和后軸數(shù)分類(lèi)。然后根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載的總通行次數(shù)、基礎(chǔ)反力模量和混凝土的允許彎拉應(yīng)力，計(jì)算混凝土板厚度。鑒于以上國(guó)內(nèi)外路面設(shè)計(jì)所用的設(shè)計(jì)方法，理論法具有

16、廣闊的發(fā)展前景，因此我們國(guó)家柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定柔性路面設(shè)計(jì)理論以三層彈性體系理論為基礎(chǔ)，相信在未來(lái)路面設(shè)計(jì)中會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是某柔性路面設(shè)計(jì)及施工工藝分析，因此我查閱了路面設(shè)計(jì)和施工工藝方面的資料，從資料中學(xué)到很多對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有幫助的知識(shí)。首先知道我國(guó)道路路面方面的知識(shí)，比如路面的分類(lèi)與分級(jí)、路面的結(jié)構(gòu)組成、路面要滿(mǎn)足的基本要求以及環(huán)境因素對(duì)路面體系的影響等；其次是對(duì)柔性路面的設(shè)計(jì)原理和方法熟練掌握，我國(guó)柔性路面設(shè)計(jì)以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)，以彎沉指標(biāo)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行彎拉應(yīng)力的驗(yàn)算。具備這些知識(shí)后我就以具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算和方案比選確定合理的路面結(jié)構(gòu)組

17、合方案；最后就是路面的施工了，路面的每一層次所用的施工方法都不大相同，通過(guò)閱讀相關(guān)方面的資料對(duì)每一層次的施工方法有了一定的認(rèn)識(shí)。2.路面基本理論道路路面是在路基表面上用各種不同材料或混合料分層鋪筑而成的一種層狀結(jié)構(gòu)物，其功能不僅是提供汽車(chē)在道路上能全天候地行駛，而且要保證汽車(chē)以一定的速度，安全、舒適而經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。本章主要從以下幾個(gè)方面闡述路面基本理論：路面分級(jí)與分類(lèi)、路面結(jié)構(gòu)層次劃分、路面必須滿(mǎn)足的基本要求。2.1 路面的分級(jí)與分類(lèi)2.1.1 路面的分級(jí)通常按照路面面層的使用性質(zhì)、材料組成和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的不同把路面分成以下四個(gè)等級(jí)2：1.高級(jí)路面 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，能適應(yīng)較大的交通

18、量，平整無(wú)塵，能保證高速、安全、舒適的行車(chē)要求。它的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，運(yùn)輸成本低，但建設(shè)投資大，需要質(zhì)量較高的材料來(lái)修筑。2.次高級(jí)路面 與高級(jí)路面相比，它的強(qiáng)度和剛度較差，使用壽命較短，所適應(yīng)的交通量較小，行車(chē)速度也較低。它的造價(jià)雖較高級(jí)路面低些，但要定期修理，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和運(yùn)輸成本也較高。3.中級(jí)路面 它的強(qiáng)度和剛度低，穩(wěn)定性差，使用壽命短，平整度差，易揚(yáng)塵，只能適應(yīng)較小的交通量，行車(chē)速度低，它需要經(jīng)常維修和補(bǔ)充材料才能延長(zhǎng)使用年限。行車(chē)噪聲大，不能保證行車(chē)舒適，造價(jià)雖低，但養(yǎng)護(hù)工作量大，運(yùn)輸成本也高。4.低級(jí)路面 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很低，水穩(wěn)性、平整度和不透水性都差，晴天揚(yáng)塵，雨天泥濘，只能適應(yīng)低交通量下的

19、低速行車(chē)，同時(shí)雨季不能保證正常行車(chē)。造價(jià)低，但養(yǎng)護(hù)工作量大，運(yùn)輸成本最高。各級(jí)路面相適應(yīng)的面層類(lèi)型見(jiàn)表1-1。路面等級(jí)同時(shí)應(yīng)與道路的技術(shù)等級(jí)相適應(yīng)，通常等級(jí)較高的道路一般都應(yīng)采用較高級(jí)的路面。各等級(jí)路面所具有的面層類(lèi)型及其所適用的公路等級(jí) 表1-1路面等級(jí)面 層 類(lèi) 型適用的公路等級(jí)高級(jí)路面水泥混凝土、瀝青混凝土、廠拌瀝青碎石、整齊石塊或條石高速公路、一級(jí)和二級(jí)公路次高級(jí)路面瀝青貫入式、路拌瀝青碎（礫）石瀝青表面處治、半整齊石塊二級(jí)和三級(jí)公路中級(jí)路面碎（礫）石（泥結(jié)或級(jí)配）、不整齊石塊、其他粒料三級(jí)和四級(jí)公路低級(jí)路面各種粒料或當(dāng)?shù)夭牧细纳仆?，如爐渣土礫石土和砂礫土等四級(jí)公路2.1.2 路面的分

20、類(lèi)根據(jù)路面的力學(xué)特性，可把路面分為柔性路面和剛性路面兩類(lèi)2。1.柔性路面 主要包括用各種基層（水泥混凝土除外）和各種瀝青面層、碎（礫）石面層或塊石面層所組成的面層結(jié)構(gòu)。力學(xué)特點(diǎn)：剛度小，在荷載作用下所產(chǎn)生的彎沉變形較大，路面結(jié)構(gòu)本身抗彎拉強(qiáng)度較低。2.剛性路面 主要指用水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。力學(xué)特點(diǎn)：水泥混凝土的強(qiáng)度很高，在車(chē)輪荷載作用下的彎沉變形小，荷載通過(guò)混凝土板體的擴(kuò)散分布作用傳遞到基礎(chǔ)上的單位壓力較小。此外，對(duì)于用石灰或水泥穩(wěn)定土或處治碎（礫）石，特別是用含水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣做的基層，前期具有柔性路面的力學(xué)特性，后期強(qiáng)度和剛度較大，但最終剛度和強(qiáng)度較剛性基層低，這類(lèi)路面

21、基層結(jié)構(gòu)稱(chēng)為半剛性基層，用半剛性基層修筑的瀝青路面稱(chēng)為半剛性基層瀝青路面。2.2 路面結(jié)構(gòu)層次劃分路面結(jié)構(gòu)層由面層、基層、墊層三部分組成3。一.面層路面面層是直接同行車(chē)和大氣相接觸的表面層次，直接承受行車(chē)荷載的豎向力作用。面層應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性，耐磨性和不透水性，良好的抗滑性和平整度。修筑面層所用的材料主要有：水泥混凝土、瀝青混凝土及其他瀝青混合料等。二.基層基層位于面層之下，它是路面結(jié)構(gòu)中的主要承重層，主要承受由面層傳遞下來(lái)的車(chē)輪荷載的豎向力，并將其擴(kuò)散到下面的層次中。基層應(yīng)具有足夠的抗壓強(qiáng)度、剛度和水穩(wěn)性，此外水泥混凝土面層下的基層應(yīng)具有足夠的耐沖

22、刷性。修筑基層所用的材料主要有：各種結(jié)合料穩(wěn)定土或碎（礫）石混合料、貧水泥混凝土、天然砂礫、各種碎石或礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣混合料。三.墊層墊層是介于基層和土基之間的層次。其主要作用是調(diào)節(jié)和改善土基的濕度和溫度狀況，以保證路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗凍能力。墊層材料強(qiáng)度不一定要高，但水穩(wěn)定性和隔熱性要好。常用的材料有兩類(lèi)：一類(lèi)是松散粒料，如砂、礫石、爐渣、片石或圓石等材料；另一類(lèi)是有整體性材料，如石灰土、爐渣石灰土等3.3 對(duì)路面的基本要求汽車(chē)直接行駛于路面表面，因此路面的作用是能夠擔(dān)負(fù)汽車(chē)的荷載而不破壞；保證道路全天候安全通車(chē)；能夠保證車(chē)輛以一定的行駛速度在道路上行駛。對(duì)路面提出以下幾

23、項(xiàng)基本要求4：一.具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性路面應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受行車(chē)荷載的作用，而不產(chǎn)生導(dǎo)致路面破壞的形變和磨損。同時(shí)這種強(qiáng)度和剛度又應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，在不利的自然因素（水、溫度等）作用下，其變化幅度減少到最低限度。二.具有足夠的平整度路面的平整度是反映路面使用質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。路面平整度差會(huì)加速汽車(chē)的磨損，還會(huì)影響行車(chē)安全。為保證高速行車(chē)，提高安全性和舒適性，路面應(yīng)保持足夠的平整度。三.具有足夠的抗滑性路面要平整，但不宜光滑，一方面光滑的路面不能保證高速行車(chē)；另一方面容易引起交通事故。行車(chē)速度越高，對(duì)抗滑性的要求越高，越是高級(jí)路面，越應(yīng)重視抗滑性問(wèn)題四.具有足夠的不透水性對(duì)

24、于水穩(wěn)定性差的基層和土基，應(yīng)特別重視路面的不透水性。路面透水會(huì)導(dǎo)致土基和路面強(qiáng)度降低而產(chǎn)生破壞。五.具有足夠的耐久性路面結(jié)構(gòu)在行車(chē)荷載和氣候因素的重復(fù)作用下會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞和塑性形變累積。另外，路面材料還可能由于老化衰變而導(dǎo)致破壞。因此，路面結(jié)構(gòu)必須具備足夠的抗疲勞強(qiáng)度以及抗老化和抗形變累積的能力。六.具有低噪聲及低揚(yáng)塵性噪聲與揚(yáng)塵會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，影響正常的行車(chē)秩序。因此對(duì)于行車(chē)噪聲和揚(yáng)塵，應(yīng)當(dāng)從道路工程的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和管理等方面統(tǒng)籌考慮，才能保證路面具有盡可能低的揚(yáng)塵性和盡可能小的噪聲。3.行車(chē)荷載、環(huán)境因素對(duì)路面的影響路面直接暴露在大氣中，經(jīng)受著大自然中各種不同因素的影響，這些因素勢(shì)必

25、對(duì)路面穩(wěn)定性等相關(guān)方面造成一定的影響。本章主要從行車(chē)荷載和環(huán)境因素兩個(gè)方面分析其對(duì)路面體系的影響。3.1行車(chē)荷載由第2章的相關(guān)內(nèi)容我們已知，道路路面主要是提供汽車(chē)以一定的速度，在道路上安全而舒適地行駛，因此在路面設(shè)計(jì)與施工中，首先要研究汽車(chē)的特性及其對(duì)路面的作用。3.1.1車(chē)輛的種類(lèi)通常在道路上行駛的車(chē)輛有以下幾種5：1.小客車(chē) 行駛速度高，自身重量與滿(mǎn)載重量都比較小。 2.大客車(chē) 供城間客運(yùn)和城市公共交通用，滿(mǎn)載總重一般為100KN。3.貨車(chē) 按照用途的不同又分為載重汽車(chē)、傾卸汽車(chē)與牽引汽車(chē)三種。載重汽車(chē)總重量為50-150KN；傾卸汽車(chē)主要用于礦山內(nèi)部運(yùn)輸與工地施工材料運(yùn)輸，總重150-5

26、00KN以上；牽引汽車(chē)用于牽引掛車(chē)、平板車(chē)、集裝箱車(chē)等。牽引汽車(chē)本身自重50KN左右，被牽引的掛車(chē)重量最重的可達(dá)1000KN以上。3.1.2汽車(chē)荷載作用力汽車(chē)荷載對(duì)路面施加的作用力的大小和性質(zhì)，隨汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而變化。當(dāng)汽車(chē)停在路面上時(shí)，只有車(chē)輪對(duì)路面的垂直力作用；行駛時(shí)，除垂直力外還有車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)路面產(chǎn)生的縱向水平切向力；轉(zhuǎn)向時(shí)又增加了橫向水平力。由此可見(jiàn)，汽車(chē)在任何一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下垂直力都是最基本的作用力，其次是水平力。柔性路面主要考慮了汽車(chē)荷載對(duì)路面作用的垂直力和水平力。1.車(chē)輪作用在路面上的垂直力3軸荷載通過(guò)充氣輪胎傳給路面，車(chē)輪與路面的接觸面積稱(chēng)為輪印面積，其形狀為帶有輪胎花紋的近似橢圓

27、，在柔性路面設(shè)計(jì)中，用等面積圓來(lái)代替，稱(chēng)為輪印的當(dāng)量圓。汽車(chē)后軸一側(cè)輪胎多為雙輪（即雙輪組），將雙輪輪印化為一個(gè)當(dāng)量圓，稱(chēng)為單圓荷載圖式；若化為兩個(gè)當(dāng)量圓，稱(chēng)為雙圓荷載圖式?，F(xiàn)行的柔性路面設(shè)計(jì)方法，采用雙圓荷載圖式。若已知一側(cè)單輪荷載為 (MN)，車(chē)輪對(duì)路面的單位垂直壓強(qiáng)為(MPa，約為輪胎充氣壓強(qiáng))，則當(dāng)量圓直徑(m)為： （2-1）式中 ：雙圓荷載圖式的當(dāng)量圓半徑（m）； （2-2）2.車(chē)輪作用于路面的水平力由汽車(chē)的行駛條件可知，水平力的最大值不能超過(guò)垂直力與路面車(chē)輪間的附著系數(shù)的乘積，即： (2-3)單位面積上的水平力，相應(yīng)的有： (2-4)的最大值一般不超過(guò)0.7-0.8。試驗(yàn)證明：汽

28、車(chē)正常行駛時(shí)=（0.25-0.30）；一般加速或減速時(shí)， =（0.5-0.6）；緊急制動(dòng)或驟然加速事， =（0.75-0.80）。3.2環(huán)境因素對(duì)路面體系的影響3.2.1環(huán)境因素1.大氣水分與路基的濕度狀況路基濕度狀況的變化是影響路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性的重要因素之一。影響路基濕度的有以下幾個(gè)主要因素:大氣降水和蒸發(fā)、地面水的滲透、地下水的影響、溫差引起的濕度變化。2.氣溫變化對(duì)路面的影響大氣溫度在一年四季出現(xiàn)周期性的變化，每一天的晝夜氣溫也出現(xiàn)一定幅度的周期性變化。路面直接暴露在大氣之中，經(jīng)受著這些變化的影響，特別是面層材料所受的影響最大。路面表面的溫度變化與天氣溫度的變化大致是同步的。面

29、層結(jié)構(gòu)內(nèi)不同深度處的溫度也同樣隨著大氣溫度產(chǎn)生周期性的變化，但是變化的幅度隨著深度的增加而逐漸減少。3.冰凍與融凍對(duì)路面的影響凍脹是冰凍的危害之一，它不僅影響車(chē)輛的正常行駛，有時(shí)還會(huì)使路面結(jié)構(gòu)遭到破壞。產(chǎn)生凍脹的原因有兩個(gè)：一是由于水分凍結(jié)時(shí)，體積將增加9%；二是由于路基土中的弱結(jié)合水向凍結(jié)區(qū)移動(dòng)的結(jié)果。引起路基凍脹有三個(gè)因素：路基土對(duì)冰凍的敏感性；氣溫下降緩慢；地下水不斷向冰凍區(qū)供給水源。春季來(lái)臨，冰凍的路基開(kāi)始融化，會(huì)使土失去承載力，導(dǎo)致路面損壞，這種現(xiàn)象稱(chēng)為春融翻漿，翻漿的主要原因是由于融化的過(guò)程是自上而下進(jìn)行的，當(dāng)路基頂面土開(kāi)始融化時(shí)，水分無(wú)法排除，使得已經(jīng)融化的土達(dá)到飽和狀態(tài)。如果此

30、時(shí)有大量重型車(chē)輛通過(guò)，路面結(jié)構(gòu)便會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。3.2.2公路自然規(guī)劃我國(guó)地域遼闊，自然因素變化極為復(fù)雜。不同地區(qū)自然條件的差異同公路的建設(shè)密切關(guān)系，因此為了區(qū)分各地自然區(qū)域的筑路特性，特此制定了公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)JTJ003-86。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，“公路自然區(qū)劃”分三級(jí)進(jìn)行區(qū)劃6：1. 一級(jí)區(qū)劃一級(jí)區(qū)劃將全國(guó)分為下列七個(gè)大區(qū)：區(qū)北部多年凍土區(qū) 區(qū)東部濕潤(rùn)季凍區(qū) 區(qū)黃土高原干濕過(guò)渡區(qū) 區(qū)東南濕熱區(qū) 區(qū)西南潮暖區(qū) 區(qū)西北干旱區(qū) 區(qū)青藏高寒區(qū) 2. 二級(jí)區(qū)劃二級(jí)區(qū)劃是在每個(gè)一級(jí)區(qū)內(nèi)，再以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為六個(gè)等級(jí)，潮濕系數(shù)為年降雨量與年蒸發(fā)量之比，即： K>2.0 1級(jí) 過(guò)濕2.0>K&g

31、t;1.5 2級(jí) 中濕1.5>K>1.0 3級(jí) 潤(rùn)濕1.0>K>0.5 4級(jí) 潤(rùn)干0.5>K>0.25 5級(jí) 中干K>0.5 6級(jí) 過(guò)干3. 三級(jí)區(qū)劃三級(jí)區(qū)劃是二級(jí)區(qū)劃的具體化。劃分的方法有兩種：一種是以水熱、地理和地貌為依據(jù)；另一種是以地表的地貌、水文和地質(zhì)為依據(jù)，由各省、自治區(qū)、直轄市自行劃定。4.柔性路面設(shè)計(jì)原理柔性路面是由具有粘性、彈塑性的結(jié)合料和顆粒礦料組成的路面，包括除用水泥混凝土作面層和基層以外的各種路面結(jié)構(gòu)。柔性路面設(shè)計(jì)內(nèi)容包括路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)計(jì)算以及路面材料配合比設(shè)計(jì)。本章主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：彈性層狀體系理論、路面

32、結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)原則、路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)參數(shù)、路面厚度計(jì)算及彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。4.1彈性層狀體系理論在現(xiàn)實(shí)中路面材料和土基并不是在任何情況下都具有線(xiàn)彈性性能。采用非線(xiàn)性彈-粘-塑性理論，在一定條件下能更準(zhǔn)確地描述路面的受力狀況，但是考慮到車(chē)輪行駛作用的瞬時(shí)性，在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力數(shù)量很小，因此可以將路面各結(jié)構(gòu)層看成是理想線(xiàn)彈性體，從而應(yīng)用多層線(xiàn)彈性理論來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。多層線(xiàn)彈性理論必須采用如下基本假定3：1.各層材料均為連續(xù)、均勻、各向同性并服從虎克定律，而且位移和形變是微小的；2.最下一層（土基）在水平方向和垂直向下方向?yàn)闊o(wú)限大，上面各彈性層則均具有一定厚度，但水平方向?yàn)闊o(wú)限大；3.各層在水平方

33、向無(wú)限遠(yuǎn)處及最下一層向下無(wú)限深處，其應(yīng)力、形變和位移等于零；4.各層間的接觸條件是完全連續(xù)的；5.不計(jì)自重。4.2柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的任務(wù)是在一般路面設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)下，根據(jù)道路等級(jí)、使用要求和設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載的累計(jì)當(dāng)量軸次，綜合考慮筑路材料的供應(yīng)情況、自然因素的影響程度以及具體的施工條件，確定合理的路面結(jié)構(gòu)層次并選擇適用、經(jīng)濟(jì)的組成材料，組合成既能經(jīng)受行車(chē)荷載和自然因素的作用，又能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)層材料最大效能的路基路面結(jié)構(gòu)體系。柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下基本原則4：一、路線(xiàn)、路基、路面要做通盤(pán)考慮總體設(shè)計(jì)；二、根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能和交通特點(diǎn)選擇結(jié)構(gòu)層次；三、適應(yīng)行車(chē)荷載作

34、用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的組合；四、注意各結(jié)構(gòu)層的自身特點(diǎn)，作好層間結(jié)合；五、適當(dāng)?shù)膶訑?shù)與厚度；六、考慮水溫狀況的影響保證穩(wěn)定性。4.3路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及參數(shù)在進(jìn)行柔性路面設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要用到如下參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)軸載及當(dāng)量軸次、路面容許彎沉值、容許彎拉應(yīng)力等。下面將依次介紹上述參數(shù)及其計(jì)算公式3。4.3.1標(biāo)準(zhǔn)軸載及當(dāng)量軸次柔性路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸軸載100kN和60kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，分別以BZZ-100及BZZ-60表示，標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表3-1。我國(guó)柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：高速公路、一級(jí)和二級(jí)公路及城市道路采用BZZ-100重型標(biāo)準(zhǔn)，三、四級(jí)公路可采用BZZ-60輕型標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于軸載大于20kN的各級(jí)軸載（包

35、括車(chē)輛的前、后軸）的作用次數(shù)均應(yīng)按式（3-1）和式（3-2）換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)當(dāng)量軸次）。 （3-1）或 （3-2）式中 ：標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量軸次（次/日）； ： 被換算的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/日）； P ： 標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）； ： 被換算的各級(jí)軸載（kN）； : 標(biāo)準(zhǔn)軸載的輪胎接地壓強(qiáng)（MPa）； ： 被換算的各級(jí)軸載的輪胎接地壓強(qiáng)（MPa）； ： 標(biāo)準(zhǔn)軸載的單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑（cm）； ： 被換算的各級(jí)軸載單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑（cm）； ： 被換算的各級(jí)軸載的輪組系數(shù)，雙輪組為1，單輪組為0.25，四輪組為4。設(shè)計(jì)年限T年內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次按式（3-3）或（3-4）

36、確定。 （3-3）或 （3-4）式中 、：分別為竣工后第一年和設(shè)計(jì)年限末年的日平均當(dāng)量軸次（次/日）；：設(shè)計(jì)年限（年）；：設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率（%）；：車(chē)道系數(shù)，應(yīng)根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果論證地確定；當(dāng)無(wú)資料或交通流分布均勻時(shí)，可參照表3-2確定。標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù) 表3-1標(biāo)準(zhǔn)軸載級(jí)別BZZ-100BZZ-60標(biāo)準(zhǔn)軸載P（kN）10060輪胎接地壓強(qiáng)p（MPa）0.700.50單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d（cm）21.3019.50兩輪中心距（cm）1.5d1.5d車(chē)道系數(shù)值 表3-2車(chē) 道 數(shù) 單 車(chē) 道 1.0 雙車(chē)道 分道行駛 0.5混合行駛 0.7 四 車(chē) 道 六 車(chē) 道4.3.2路面容許

37、彎沉值我們采用容許彎沉值作為路面整體剛度和強(qiáng)度的控制指標(biāo)。柔性路面容許彎沉值是指路面在使用年限末期的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值?？梢岳孟铝腥菰S彎沉值的計(jì)算公式： （cm） （3-5）或 (mm) （3-6）式中 ：道路等級(jí)系數(shù)，高速公路和城市快速路為0.85，一級(jí)公路和大城市主干路為1.0，二級(jí)公路和大城市次干路及中小城市主干路為1.1，三級(jí)、四級(jí)公路和大城市支路及中小城市次干路、支路為1.2； ：面層類(lèi)型系數(shù)，瀝青混凝土和熱拌瀝青碎石1.0，冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式1.1，瀝青表面處治1.2，粒料類(lèi)面層1.3； ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次（次），按式（3

38、-3）或（3-4）確定。4.3.3容許彎拉應(yīng)力整體性路面材料修筑的結(jié)構(gòu)層，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)的破壞形式主要是疲勞開(kāi)裂，所以在路面厚度設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算，使路面結(jié)構(gòu)層的計(jì)算拉應(yīng)力小于結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力，以防止過(guò)早出現(xiàn)彎拉疲勞破壞。路面結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力是路面結(jié)構(gòu)在行車(chē)荷載重復(fù)作用條件下，達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)的最大疲勞彎拉應(yīng)力?？梢岳孟率剑?-7）進(jìn)行計(jì)算： （3-7）式中 ：整體性路面結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力（MPa）； ： 材料的極限抗彎拉強(qiáng)度； ：抗彎拉強(qiáng)度系數(shù)，與材料性質(zhì)以及荷載重復(fù)作用次數(shù)有關(guān)。對(duì)瀝青混凝土面層為： （3-8）對(duì)整體性基層（半剛性基層）為： （3-9）4.4

39、以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)的路面厚度計(jì)算彎沉是在一定荷載作用下路表面的豎向變形，是反映路面整體承載能力高低和使用狀況好壞的最直觀、最簡(jiǎn)單的指標(biāo)。路面整體承載能力高，使用狀況良好時(shí)，則路面豎向變形較小，反之則較大。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定以雙輪組車(chē)輪荷載作用下，在路表面輪隙中心處的彎沉作為路面整體抗變形能力的指標(biāo)。下面就介紹如何利用彎沉進(jìn)行路面厚度計(jì)算3：1.各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量和層間接觸條件按彎沉指標(biāo)計(jì)算路面厚度或計(jì)算路面結(jié)構(gòu)表面彎沉?xí)r，各結(jié)構(gòu)層材料應(yīng)采用抗壓回彈模量，并運(yùn)用三層連續(xù)體系進(jìn)行分析，可知層間接觸條件為連續(xù)接觸。2.多層路面換算我們利用諾謨圖進(jìn)行查表計(jì)算時(shí)，應(yīng)先用當(dāng)量厚度法，按公式（3-10）

40、把多層體系換算為三層體系（圖3-1）。 （3-10）3.用彈性層狀體系理論計(jì)算路面厚度在設(shè)計(jì)柔性路面時(shí)，要求在設(shè)計(jì)荷載作用下，雙輪胎輪隙間中心處的路面表面最大的回彈彎沉值不應(yīng)大于容許彎沉值。值用彈性層狀體系理論計(jì)算。路表的理論彎沉值按式（3-11）計(jì)算： （3-11）式中 ：路表理論彎沉值（cm）； ：標(biāo)準(zhǔn)軸載的輪胎接地壓強(qiáng)（MPa）； ：標(biāo)準(zhǔn)軸載單輪傳壓面當(dāng)量圓的半徑（cm）； ：理論彎沉系數(shù)； ：上層材料的抗壓回彈模量值（MPa）。已知各路面結(jié)構(gòu)層厚度和模量時(shí)，可利用三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖計(jì)算理論彎沉值。路面實(shí)際彎沉值與理論彎沉值之間存在一定的差別。通過(guò)分析實(shí)測(cè)彎沉值與計(jì)算理論彎沉值之

41、間的關(guān)系，求得彎沉綜合修正系數(shù)。所以路表彎沉值可按式（3-12）計(jì)算： （3-12）其中，為彎沉綜合修正系數(shù)，可按式（3-13）計(jì)算： （3-13）為與標(biāo)準(zhǔn)軸載有關(guān)的系數(shù)，對(duì)于BZZ-100，=1.47；對(duì)于BZZ-60，=1.50。在進(jìn)行路面厚度計(jì)算時(shí)，通常取，從而得到理論彎沉系數(shù)為： （3-14）路面設(shè)計(jì)時(shí)，確定上層厚度后，根據(jù)、及值，即可從諾謨圖中求得值，于是可求得值。4.5彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力驗(yàn)算柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：高速公路、一級(jí)和二級(jí)公路、城市道路需要驗(yàn)算其彎拉應(yīng)力，如果彎拉應(yīng)力不滿(mǎn)足要求，則須調(diào)整路面厚度或變更路面結(jié)構(gòu)組合或調(diào)整材料配合比以提高材料的抗彎拉強(qiáng)度和模量，再重新計(jì)算，直到

42、滿(mǎn)足要求為止。那么如何對(duì)道路進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算呢？31.確定結(jié)構(gòu)層計(jì)算模量與層間接觸條件計(jì)算整體性路面材料結(jié)構(gòu)層的最大彎拉應(yīng)力時(shí)，計(jì)算層及計(jì)算層以上的結(jié)構(gòu)層采用彎拉回彈模量值，若其中某層為非整體性材料，則取抗壓回彈模量值。凡計(jì)算層以下的結(jié)構(gòu)層，均取抗壓回彈模量值。如何判斷各層間接觸條件，可以根據(jù)下述條件，并結(jié)合實(shí)際情況考慮：1）瀝青混凝土面層與其下面的瀝青層若連續(xù)施工，可作為連續(xù)接觸，反之則為滑動(dòng)接觸。2）瀝青混凝土面層與非瀝青類(lèi)結(jié)構(gòu)層之間均為滑動(dòng)接觸。3）穩(wěn)定類(lèi)材料結(jié)構(gòu)層與粒料類(lèi)材料結(jié)構(gòu)層或土基之間均為連續(xù)接觸。2.把多層路面結(jié)構(gòu)換算為三層體系，再利用三層體系圖解法求解，在這里我們需要分為兩種

43、情況進(jìn)行換算。1）計(jì)算層層時(shí)當(dāng)計(jì)算層層，利用式（3-15a）可將層及其以上各層換算成模量為計(jì)算層模量的一層（即三層體系的上層）；將層以下各層利用式（3-15b）換算成+1層模量的當(dāng)量層厚度。其換算公式為： （3-15a） （3-15b）2）計(jì)算層層時(shí)當(dāng)計(jì)算層層時(shí)，層以上各層換算為一層（即上層），層即為中層。其換算公式（式3-16）為： （3-16a） （3-16b）3.進(jìn)行最大彎拉應(yīng)力的計(jì)算。整體性路面結(jié)構(gòu)層層底部的最大彎拉應(yīng)力可通過(guò)彈性層狀體系理論計(jì)算，最大彎拉應(yīng)力的理論計(jì)算公式為： （3-17）式中 ：最大彎拉應(yīng)力（MPa） ：理論最大彎拉應(yīng)力系數(shù)通過(guò)理論計(jì)算分析表明，對(duì)于三層體系在常用路

44、面厚度的情況下，面層底面最大彎拉應(yīng)力產(chǎn)生在Z軸上。中層底面彎拉應(yīng)力通常產(chǎn)生在處。已知各層厚度、材料抗彎拉強(qiáng)度及彎拉回彈模量以及抗壓回彈模量時(shí)，就可以利用諾謨圖求解其結(jié)構(gòu)層底部的最大彎拉應(yīng)力。如果最大彎拉應(yīng)力小于容許彎拉應(yīng)力，則該路面厚度就滿(mǎn)足要求；否則需要調(diào)整路面厚度或采用其他措施，重新計(jì)算，直到滿(mǎn)足要求為止。5.柔性路面設(shè)計(jì)實(shí)例本章主要介紹柔性路面設(shè)計(jì)的具體步驟和柔性路面設(shè)計(jì)的具體實(shí)例，并對(duì)擬定的路面結(jié)構(gòu)組合方案進(jìn)行比選，從而選定比較合理的路面結(jié)構(gòu)組合方案。其中重點(diǎn)為柔性路面設(shè)計(jì)具體實(shí)例。5.1柔性路面設(shè)計(jì)的基本步驟41.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求和交通量調(diào)查資料計(jì)算的設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上標(biāo)準(zhǔn)軸載

45、的累計(jì)當(dāng)量軸次，從而確定路面的等級(jí)和面層類(lèi)型（附錄），并利用公式（3-4）計(jì)算路表容許彎沉值；高速公路、一級(jí)、二級(jí)公路和城市道路干道，還需要根據(jù)具體情況，計(jì)算整體性結(jié)構(gòu)層材料的容許彎拉應(yīng)力值和容許剪應(yīng)力。2.按不同的路基土組和干濕類(lèi)型將設(shè)計(jì)路段劃分為若干路段進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或查表并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定各段的土基回彈模量值3.根據(jù)路面強(qiáng)度要求、當(dāng)?shù)夭牧霞安牧瞎?yīng)情況和施工條件等因素，擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度的初步方案（一般基層厚度在最后計(jì)算決定），然后通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試或查表并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定路面材料抗壓回彈模量以及整體性路面材料的抗彎拉強(qiáng)度S和抗彎拉回彈模量值。4.根據(jù)容許彎沉值計(jì)算路面厚

46、度。需要驗(yàn)算彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的路面結(jié)構(gòu)，還應(yīng)驗(yàn)算其彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力能否滿(mǎn)足容許值的要求，如不能滿(mǎn)足要求就應(yīng)調(diào)整路面厚度或變更路面結(jié)構(gòu)組合或調(diào)整材料配合比以提高材料的抗彎拉強(qiáng)度和回彈模量，再重新計(jì)算，直到滿(mǎn)足要求為止。在季節(jié)性冰凍地區(qū)的瀝青路面還應(yīng)驗(yàn)算防凍層厚度是否符合規(guī)定要求。5.對(duì)擬定的幾種路面結(jié)構(gòu)組合方案進(jìn)行方案比選，選定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。5.2柔性路面設(shè)計(jì)實(shí)例在遼河平原上擬建一條一級(jí)公路，雙向六車(chē)道，并設(shè)有中央分隔帶，經(jīng)調(diào)查路線(xiàn)經(jīng)過(guò)的地區(qū)土質(zhì)為粉質(zhì)中液限粘土，地面水位離地面1.7m，多年觀測(cè)最大凍深為1.2m，填土高度為1.1m。交通量組成見(jiàn)下表（4-1），交通量年平均增長(zhǎng)率為10%，

47、擬選用瀝青混凝土面層，使用年限為15年。試設(shè)計(jì)該一級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)和厚度。交 通 量 組 成 表4-1車(chē)型躍進(jìn)NJ130交通SH141太脫拉138黃河JN150日野KB211格斯51小汽車(chē)輛/d250012009007203002402001.進(jìn)行交通分析現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：高速公路、一級(jí)、二級(jí)公路及城市道路應(yīng)采用BZZ-100重型標(biāo)準(zhǔn)，因此該一級(jí)公路選用BZZ-100重型標(biāo)準(zhǔn)。由于大客車(chē)、貨車(chē)的重量遠(yuǎn)較小客車(chē)大，因此在路面設(shè)計(jì)中主要考慮大客車(chē)與貨車(chē)的作用。將各種軸載作用次數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，計(jì)算結(jié)果如下表所示:車(chē) 型交通量（輛/日）輪壓（MPa）單輪輪跡直徑（cm）輪組系數(shù)后軸軸數(shù)前軸軸載（

48、KN）躍進(jìn)NJ13025000.4017.501115.30交通SH14112000.4519.761125.55太脫拉1389000.6020.601251.40黃河JN1507200.7021.491149.00日野KB2113000.6023.031147.55格斯512400.3518.501116.00車(chē)型后軸換算系數(shù)前軸換算系數(shù)車(chē)輛（總）軸載換算系數(shù)當(dāng)量軸次（次/日）躍進(jìn)NJ1300.0140.0020.01640交通SH1410.0630.0170.08096太脫拉1380.3600.2790.999899黃河JN1501.0690.2311.300936日野KB2110.831

49、0.2041.035311格斯510.0110.0030.0143后軸換算系數(shù)：前軸換算系數(shù)： 車(chē)輛（總）軸載換算系數(shù)=后軸軸數(shù)后軸換算系數(shù)+前軸換算系數(shù)當(dāng)量軸次=交通量車(chē)輛（總）軸載換算系數(shù)由上表得： =2285次/日設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為：查表（各種路面適應(yīng)的累計(jì)當(dāng)量軸次）可知該一級(jí)公路路面等級(jí)為高級(jí)路面。2.確定土基的回彈模量值由公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)查得遼河平原屬區(qū)。路槽底距地下水位的高度為=1.7+1.1=2.8m，查表（路基臨界高度參考值）可知介于（3.4）和（2.6）之間，接著查表（路基干濕類(lèi)型）可知該路基屬中濕路基。然后查表（分界相對(duì)含水量建議值）可得出路基平均含水量介

50、于（0.60）和（0.65）之間，取0.60，由表（二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量建議值）可知：=25Mpa。3.計(jì)算路表容許彎沉值一級(jí)公路=1，瀝青混凝土面層=1cm4.擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案，確定路面材料的相關(guān)參數(shù)第一種方案：層次結(jié)構(gòu)層名稱(chēng)厚度（cm）抗壓回彈模量（MPa）彎拉回彈模量（MPa）極限抗彎拉強(qiáng)度（MPa）1瀝青混凝土5120016002.32瀝青碎石108003石灰碎石土？40012000.44天然砂礫201405土基255.按容許彎沉值計(jì)算路面厚度1）計(jì)算綜合修正系數(shù)2）計(jì)算理論彎沉系數(shù)3）計(jì)算石灰碎石土層的厚度瀝青混凝土面層作為當(dāng)量三層體系的上層，第二、三、四層換算成當(dāng)量三

51、層體系的中層，土基作為當(dāng)量三層體系的下層。由，查（三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖中主圖）得：由，查（三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖中扇形圖）得：查（三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖中梅花圖）得：，則中層當(dāng)量厚度：，取31。6.驗(yàn)算彎拉應(yīng)力1）驗(yàn)算瀝青混凝土面層底面的彎拉應(yīng)力瀝青混凝土面層作為當(dāng)量三層體系的上層，第二、三、四層換算成當(dāng)量三層體系的中層，土基作為當(dāng)量三層體系的下層。當(dāng)量三層體系中層當(dāng)量厚度：則該路在瀝青碎石鋪筑后，要開(kāi)放交通一段時(shí)間再鋪筑瀝青混凝土面層，故層間為滑動(dòng)接觸。由，查（三層體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層、中層間滑動(dòng)）得：，最大彎拉應(yīng)力：計(jì)算瀝青混凝土抗彎拉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)：計(jì)算瀝青混

52、凝土容許彎拉應(yīng)力：可知：>，滿(mǎn)足要求2）驗(yàn)算石灰碎石土層底面的彎拉應(yīng)力由于石灰碎石土層下有天然砂礫層，故天然砂礫層作為當(dāng)量三層體系的中層，第一、二、三層換算成當(dāng)量三層體系的上層，土基作為當(dāng)量三層體系的下層。上層當(dāng)量厚度為；cm中層當(dāng)量厚度為：cm,按規(guī)范規(guī)定屬連續(xù)體系，查（三層體系上層底面彎拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層、中層間連續(xù)）得：，最大彎拉應(yīng)力：計(jì)算石灰碎石土基層抗彎拉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)：計(jì)算石灰碎石土容許彎拉應(yīng)力：可知：>,滿(mǎn)足要求。7.驗(yàn)算高溫月份緊急制動(dòng)時(shí)瀝青混凝土面層的剪應(yīng)力考慮驗(yàn)算面層剪切時(shí)，應(yīng)為夏季高溫月份，土基處于非不利季節(jié)，土基的回彈模量可比春融期提高40%，。上層采用高溫季節(jié)值