[PPT]瀝青路面結(jié)構(gòu)設計_ppt

1、瀝青路面結(jié)構(gòu)設計第一節(jié) 彈性層狀理論體系第二節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)與設計標準第四節(jié) 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度計算第五節(jié) 改建瀝青路面第三節(jié) 瀝青路面的結(jié)構(gòu)設計第一節(jié) 彈性層狀體系理論概述一 基本假設與解題方法彈性層狀體系是由若干個彈性層組成，上面各層具有一定厚度，最下一層為彈性半空間體，如圖14-1所示。 應用彈性力學方法求解彈性層狀體系的應力、變形和位移等分量時，引入如下一些假設： (1)各層是連續(xù)的、完全彈性的、均勻的、各向同性的，以及位移和形變是微小的； (2)最下一層在水平方向和垂直向下方向為無限大，其上各層厚度為有限、水平方向為無限大； (3)各層在水平方向無限遠處及最下一層向下無限深處

2、，其應力、形變和位移為零； (4)層間接觸情況，或者位移完全連續(xù)(稱連續(xù)體系)，或者層間僅豎向應力和位移連續(xù)而無摩阻力(稱滑動體系)： (5)不計自重第二節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)與設計標準瀝青路面由于環(huán)境因素的不斷影響和行車荷載的反復作用，經(jīng)過一段時間的使用，便會產(chǎn)生破壞而失去原有的使用能力。下面著重敘述瀝青路面的結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)與設計標準。一、沉陷 是路面在車輪作用下表面產(chǎn)生的較大凹陷變形，有時凹陷兩側(cè)伴有隆起現(xiàn)象出現(xiàn)，如圖14-6所示造成路面沉陷的主要原因是路基土的壓縮。當路基土的承載能力較低，不能承受從路面?zhèn)髦谅坊砻娴能囕唹毫?，便產(chǎn)生較大的垂直變形即沉陷。 為控制路基土的壓縮引起路面的沉陷，

3、可選用路基土的垂直壓應力或垂直壓應變作為設計標準車轍 車轍是路面的結(jié)構(gòu)層及土基在行車重復荷載作用下的補充壓實，以及結(jié)構(gòu)層材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。這種變形出現(xiàn)在行車輪帶處，即形成路面的縱向帶狀凹陷 車轍是高級瀝青路面的主要破壞型式。因為這類路面的使用壽命較長，即使每一次行車荷載作用產(chǎn)生的殘余變形量很小，而多次重復作用累積起來的殘余變形總和也將會較大，足以影響車輛的正常行使。 路面的車轍同荷載應力大小，重復作用次數(shù)以及結(jié)構(gòu)層和土基的性質(zhì)有關(guān)。有代表性的控制車轍深度的指標有兩種：一種是路面各結(jié)構(gòu)層包括土基的殘余變形總和；另一種是路基表面的垂直變形。 L(14-16)路基表面的垂直應變標準，

4、可表示為： (14-17) 三、疲勞開裂開裂是路面在正常使用情況下，由行車荷載的多次反復作用引起的。疲勞開裂的特點是，路面無顯著的永久變形，開裂開始大都是形成細而短的橫向開裂，繼而逐漸擴展成網(wǎng)狀，開裂的寬度和范圍不斷擴大。產(chǎn)生疲勞開裂的原因，是瀝青結(jié)構(gòu)層受車輪荷載的反復彎曲作用，使結(jié)構(gòu)層底面產(chǎn)生的拉應變(或拉應力)值超過材料的疲勞強度(它較一次荷載作用的極限值小很多)，底面便開裂，并逐漸向表面發(fā)展。經(jīng)水硬性結(jié)合料穩(wěn)定而形成的整體性基層也會產(chǎn)生出疲勞開裂，甚至導致面層破壞。結(jié)構(gòu)層達到臨界疲勞狀態(tài)時所承受的荷載重復次數(shù)稱為疲勞壽命。某一種路面結(jié)構(gòu)層疲勞壽命的大小，主要取決于所受到的重復應變(或應力

5、)大小，同時也與路面的環(huán)境因素有關(guān)。 以疲勞開裂作為設計標準時，用結(jié)構(gòu)層底面的拉應變或拉應力不超過相應的容許值控制設計，即： (14-18)(14-19)四、推 移 當瀝青路面受到較大的車輪水平荷載作用時(例如經(jīng)常啟動或制動路段及彎道、坡度變化處等)，路面表面可能出現(xiàn)推移和擁起。造成這種破壞的原因是，車輪荷載引起的垂直力和水平力的綜合作用，使結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生的剪應力超過材料的抗剪強度。同時也與行駛車輪的沖擊振動有關(guān)。為防止瀝青面層表面產(chǎn)生推移和擁起，可用面層抗剪強度標準控制設計。 五、低溫縮裂 路面結(jié)構(gòu)中某些整體性結(jié)構(gòu)層在低溫(通常為負溫度)時由于材料收縮受限制而產(chǎn)生較大的拉應力，當它超過材料相應

6、條件下的抗拉強度時便產(chǎn)生開裂。由于路面的縱向尺度遠大于橫向，低溫收縮時側(cè)向約束不大，故這種開裂一般為橫向間隔性的裂縫，嚴重時才發(fā)展為縱向裂縫。在冰凍地區(qū)，瀝青面層和用無機結(jié)合料穩(wěn)定的整體性基層，冬季可能出現(xiàn)這種開裂。低溫縮裂是一項同荷載因素無關(guān)的設計指標，即低溫時結(jié)構(gòu)層材料因收縮受約束而產(chǎn)生的溫度應力 應不大于該溫度時材料的容許拉應力。即：六、路面彎沉設計標準 路面彎沉是路面在垂直荷載作用下，產(chǎn)生的垂直變形。一般認為，路面彎沉不僅能夠反映路面各結(jié)構(gòu)層及土基的整體強度和剛度，而且與路面的使用狀態(tài)存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，同時彎沉值的測定也比較方便。所以我國現(xiàn)行的瀝青路面設計方法采用設計彎沉作為路面整體

7、剛度的設計指標。 高速公路、一級公路和二級公路的瀝青路面除了按彎沉設計路面結(jié)構(gòu)之外，還須對瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層進行層底拉應力的驗算。城市道路路面設計尚須進行瀝青混合料面層的剪應力驗算。 路面設計彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標，它是根據(jù)設計年限內(nèi)一個車道上預測通過的累計當量軸次、公路等級、面層和基層類型而確定的路面彎沉設計值，是路面厚度計算的主要依據(jù)。路面設計彎沉值可以作為路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面溫度為20時在標準軸載100kN作用下，竣工驗收的最大回彈彎沉值，它與交通量、公路等級、面層和基層類型有關(guān)。 第三節(jié) 瀝青路面的結(jié)構(gòu)設計1、路面結(jié)構(gòu)組成 1瀝青路而結(jié)構(gòu)層可由面層

8、、基層、底基層、墊層組成。 2面層是直接承受車輪荷載反復作用和自然因素影響的結(jié)構(gòu)層，可由一至三層組成。表面層應根據(jù)使用要求設置抗滑耐磨、密實穩(wěn)定的瀝青層；中面層、下面層應根據(jù)公路等級、瀝青層厚度、氣候條件等選擇適當?shù)臑r青結(jié)構(gòu)層。 3基層是設置在面層之下，并與面層一起將車輪荷載的反復作用傳布到底基層、墊層、土基，起主要承重作用的層次。基層材料的強度指標應有較高的要求。 4底基層是設置在基層之下，并與面層、基層一起承受車輪荷載反復作用，起次要承重作用的層次。底基層材料的強度指標要求可比基層材料略低。 5基層、底基層視公路等級或交通量的需要可設置一層或兩層。當基層或底基層較厚需分兩層施工時，可分別稱

9、為上基層、下基層，或上底基層、下底基層。 6墊層是設置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排水、隔水、防凍、防污等作用。4 瀝青面層4.1一般規(guī)定4.1.1瀝青面層的技術(shù)要求 為了給汽車運輸提供安全、快速、舒適的行車條件，瀝青路面應具有堅實、平整、抗滑、耐久的品質(zhì)，同時，還應具有高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗水損害以及防止雨水滲入基層的功能。4.1.2 瀝青面層分類及適用范圍 瀝青面層分為瀝青混凝土、熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石混合料、瀝青貫入式、瀝青表面處治五種類型。 瀝青混凝土適用于做各級公路的瀝青路面面層。對高速公路、一級公路的表面層、中面層、下面層應采用瀝青混凝土：二級公路的表面層宜用瀝青混凝土。

10、 熱拌瀝青碎石適用于做二級及二級以下公路的面層、柔性路面的上基層以及調(diào)平層 乳化瀝青碎石混合料適用于做三級、四級公路的瀝青面層、二級公路養(yǎng)護罩面以及各級公路的調(diào)平層。 瀝青貫入式碎石(含上拌下貫式)適用于做二級及二級以下公路的瀝青面層。若瀝青貫入碎石設在瀝青混凝土層與半剛性基層、粒料基層之間時，瀝青貫入式碎石應不撤封層料，也不做上封層。 瀝青表面處治適用于三級、四級公路的面層、舊瀝青面層上加鋪罩面或抗滑層、磨耗層等。4.1.3、選擇瀝青 高速公路、一級公路的瀝青路面，應選用符合“重交通道路石油瀝青技術(shù)要求”的瀝青，以及經(jīng)過試驗論證、行之有效的改性瀝青。二級及二級以下公路的瀝青路面，可采用符合“

11、中、輕交通道路石油瀝青技術(shù)要求”的瀝青或改性瀝青.瀝青路面所用瀝青標號，應根據(jù)氣候條件、面層結(jié)構(gòu)類型、施工方法和施工季節(jié)等按表413選用。4.1.4、集料的技術(shù)要求各種瀝青面層的粗集料、細集料、填料應符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 032)的有關(guān)規(guī)定。4.1.5、 瀝青路面抗滑性能高速公路、一級公路的瀝青路面應具有良好的抗滑性能，其抗滑性能應符合表415的要求。二級及三級公路應根據(jù)各路段的具體情況采取必要的技術(shù)措施，以提高路面抗滑性能。公路等級竣工驗收值橫向力系數(shù)SFC擺值Fb（BPN）構(gòu)造深度TC（mm）高速公路一級公路54450.55表415 抗滑標準(p519) (1)摩擦系數(shù)：高

12、速公路、一級公路宜在竣工后第一個夏季采用摩擦系數(shù)測定車，以(50土1)kmh的車速測定橫向力系數(shù)(SFC)。 (2)路面宏觀構(gòu)造深度：路面宏觀構(gòu)造深度，應在竣工后第一個夏季用鋪砂法或激光構(gòu)造深度儀測定。 (3)竣工后第一個夏季測定瀝青面層橫向力系數(shù)(或擺值)、路面宏觀構(gòu)造深度，應符合表415規(guī)定的竣工驗收值的要求。4.2 高級路面421瀝青混凝土1瀝青面層可由單層或雙層或三層瀝青混合料組成，各層混合料的組成設計應根據(jù)其層厚和層位、氣溫和降雨量等氣候條件、交通量和交通組成等因素，按表421選用適當?shù)淖畲罅郊凹壟漕愋?，使之滿足對瀝青面層使用功能的要求。表421 瀝青混合料類型的選擇(方孔篩)層位

13、瀝青層厚度混合料類別高速公路、一級公路二級及二級以下三層式雙層式表面層2.5-44-5細粒式中粒式AC-13AC-16AC-13AC-16AC-13AM-13AC-16中面層4-65-6中粒式粗粒式AC-20AC-25-下面層4-55-66-8中粒式粗粒式粗粒式AC-25AC-30AC-20AC-25AC-30AC-20AM-25AC-25AM-30AC-30上基層調(diào)平層5-66-88-10粗粒式粗粒式特粗粒式AM-25AM-30AM-40AM-25AM-30AM-40AM-25AM-30抗滑表層2.5-4細粒式中粒式AK-13AAK-13BAK-16AAK-16BAK-13AAK-13BAK

14、-16AAK-16BAK-13AAK-16A2 選擇瀝青面層各層級配時，應至少有一層是I型密級配瀝青混凝土，以防止雨水下滲。三層式瀝青面層的表面層采用抗滑表層時，中面層應用I型密級配瀝青混凝土，下面層宜根據(jù)當?shù)貧夂颉⒔煌坎捎肐型或II型瀝青混凝土。 雙層式瀝青面層的表面層采用抗滑層時，下面層應用I型密級配瀝青混凝土；若采用半開級配或開級配熱拌瀝青碎石做表面層時，應在瀝青面層下設下封層。多雨地區(qū)采用乳化瀝青碎石混合料作面層時，必須設置上封層或下封層。3、各種類型的瀝青混合料級配組成可參考附錄 B 表B1選用。423瀝青混凝土的穩(wěn)定性 對高速公路、一級公路的表面層和中面層的瀝青混凝土作配合比設計

15、時，應進行車轍試驗，以檢驗瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性。高溫穩(wěn)定性是以溫度60、07MPa輪壓條件下進行車轍試驗所獲得的動穩(wěn)定度表示，對高速公路的表面層、中面層瀝青混合料，其動穩(wěn)定度不應低于800次mm；對一級公路的表面層、中面層瀝青混合料不應低于600次mm。表424 瀝青混合料水穩(wěn)性指標年 降 雨 量 （mm）10005001000250500400二級公路高級路面瀝青混凝土12200 次高級路面熱拌瀝青碎石混合料瀝青貫入式10100200 三級公路次高級乳化瀝青碎石混合料瀝青表面處治810100四級公路中級路面水結(jié)碎石、泥結(jié)碎石、 級配碎(礫)石、半整齊石塊路面510低級路面 粒料改善土 5對

16、有特殊使用要求的公路，其路面等級與面層類型的選擇可根據(jù)實際情況選用 3、標準軸載及軸載換算 路面設計以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，以BZZ100表示。標準軸載的計算參數(shù)按表30.3確定。表303 標準軸載計算參數(shù) 標 準 軸 載 BZZ-100 標 準 軸 載 BZZ-100 標準軸載P(kN) 100 單輪傳壓面當量圓直徑d (cm) 2130輪胎接地壓強p(MPa) 0.70 兩輪中心距(cm) 15d （ 1 ）當以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時，凡軸載大于25kN的各級軸載(包括車輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)Ni均應按公式(3031)換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N。式

17、中： N-標準軸載的當量軸次(次日)；Ni-被換算車型的各級軸載作用次數(shù)(次日)P-標準軸載(kN)；Pi-被換算車型的各級軸載(kN)C1-軸數(shù)系數(shù)；C2-輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為l.0,四輪組為0.38； 當軸間距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)為1m；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按公式(3.0.32)計算。 c1=1+1.2(m1)式中：m-軸數(shù)。（2）當進行半剛性基層層底拉應力驗算時，凡軸載大于50kN的各級軸載(包括車輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)ni，均應按公式(3033)換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N.式中：C1- 軸數(shù)系數(shù)； C2-

18、輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09 當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按公式(3034)計算。 C1=1+2(m1) 式中：m-軸數(shù)。 （3）上述軸載換算公式，僅適用于單軸軸載小于130kN的各種車型的軸載換算四、累計當量軸次 設計時應按公式(3.0.41)或(3.0.42)計算設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次Ne。式中：Ne-設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次(次) t -設計年限(年)； N1-路面竣工后第一年雙向日平均當量軸次(次日)； Nt-設計年限末年雙向日平均當量軸次(次日)； -設計年限內(nèi)交通量的平均年增長率()應根據(jù)實 際情況調(diào)查，預測交

19、通量增長，經(jīng)分析確定； 車道系數(shù)，應根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果或參照表3.0.41確定。公路無分 隔時路面窄宜選高值，路面寬宜選低值。車道特征車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)單車道10四 車 道0.1-0.5雙車道有分隔0.5六車道0.3-0.4無分隔0.6-0.7表3.0.4.1 車道系數(shù)（p379） 當上下行交通或輕、重車比例有明顯差異時，應區(qū)別對待按實際情況進行厚度設計，當交通流出現(xiàn)明顯的超載時，設計人員應根據(jù)調(diào)查資料對累計當量軸次進行修正。 5、瀝青層厚度 設計時應根據(jù)公路等級、交通量及其組成、瀝青品種和質(zhì)量以及氣候條件等因素，按照半剛性基層上瀝青層推薦厚度表305-1，綜合論證地選用。若交通量較小或選

20、用經(jīng)實踐證明行之有效的改性瀝青，可選用推薦瀝青層厚度的低值或中值。 表305-1 半剛性基層上瀝青層推薦厚度公 路 等 級 瀝青層推薦厚度(cm)公 路 等 級 瀝青層推薦厚度(cm) 高速公路 1218 三級公路 24 一級公路 1015 四級公路 125 二級公路 5l0 6、高級路面的基層選擇原則 高速公路、一級公路應采用水泥或石灰、粉煤灰穩(wěn)定粒料類半剛性基層，以增強基層的強度和穩(wěn)定性，減少低溫收縮裂縫。條件允許時，底基層宜采用水泥或石灰、粉煤灰或石灰穩(wěn)定各種集料或土類做半剛性底基層。若當?shù)厥县S富，也可采用級配碎石或填隙碎石或天然砂礫等粒料做底基層。 當采用半剛性基層有困難時，可選用熱

21、拌或冷拌瀝青碎石混合料或瀝青貫入碎石做柔性基層。7、結(jié)構(gòu)層厚度1路面面層、基層、底基層的結(jié)構(gòu)和厚度，應與公路等級、氣候、水文、筑路材料、交通量及其組成等相適應。為了方便施工組織和管理，路面結(jié)構(gòu)層次不宜太多，材料變化不宜頻繁。 2基層或底基層厚度應根據(jù)交通量大小、材料的力學性能和擴散應力的效果、壓實機具的功能以及有利于施工等因素選擇各結(jié)構(gòu)層的厚度。表307-1中各種結(jié)構(gòu)層的適宜厚度以及施工的最小厚度，可供設計時參考。 表307-1 各類結(jié)構(gòu)層的最小厚度結(jié)構(gòu)層類型施工最小厚度 cm結(jié)構(gòu)層適宜厚度cm瀝青混凝土、熱拌瀝青碎石粗粒式5.05-8中粒式4.04-6細粒式2.52.5-4瀝 青 石 屑1.

22、51.5-2.5瀝 青 砂1.01-1.5瀝青貫入式4.04-8瀝青上拌下貫式6.06-10瀝青表面處置1.0層鋪1-3，拌和2-4水泥穩(wěn)定類15.016-20石灰穩(wěn)定類15.016-20石灰工業(yè)廢渣類15.016-20級配碎、礫石810-15泥結(jié)碎石810-15填隙碎石1010-128、推薦結(jié)構(gòu)根據(jù)使用經(jīng)驗和理論計算，附錄A推薦了高速公路、一級公路、二、三級公路的路面結(jié)構(gòu)，可供各地區(qū)參考。各地區(qū)應結(jié)合當?shù)氐慕煌?、筑路材料、自然條件、施工條件等因素選用適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型，其結(jié)構(gòu)厚度應按本規(guī)范的方法進行計算。9、層間結(jié)合 設計時，應采取以下的技術(shù)措施，加強路面結(jié)構(gòu)各層之間的緊密結(jié)合，提高路面結(jié)構(gòu)整

23、體性，應使各結(jié)構(gòu)層之間不產(chǎn)生層間滑移。 1在瀝青面層與半剛性基層或粒料基層之間應設置透層瀝青；當半剛性基層表面有可能出現(xiàn)細集料松散現(xiàn)象或因不能立即加鋪瀝青層且有施工車輛通行時，還應在透層瀝青上增撒(23)m31000m2的粗砂或石屑；在多雨地區(qū)或多雨季節(jié)施工，宜用層鋪法的單層表面處治做下封層，以防止雨水滲入基層。 2當瀝青層由雙層或三層組成時，若不能連續(xù)施工而瀝青層表面被污染，或在舊瀝青面層及水泥混凝土面層上加鋪瀝青層時，均應在層間設粘層瀝青。 3透層瀝青、粘層瀝青、下封層的材料規(guī)格和用量應符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 032)的要求。10、半剛性基層瀝青路面減少縮裂的措施 1根據(jù)實踐

24、經(jīng)驗，應選用符合“重交通道路石油瀝青技術(shù)要求”或改性瀝青，以減少半剛性基層瀝青路面的低溫縮裂。 2各地區(qū)宜結(jié)合當?shù)夭牧?、氣候條件和使用要求，在瀝青層與半剛性層之間設瀝青貫入碎石或級配碎石層，或在半剛性基層頂面鋪設耐高溫的土工合成材料等，經(jīng)鋪筑試驗路，總結(jié)減裂效果，逐步完善、提高和推廣。第四節(jié) 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度設計 路面彎沉、圖14-7中，A點是路表彎沉的計算點，位于雙圓均布荷載的輪隙中間。 驗算瀝青混凝土層底部拉應力時，應力最大點在B和C兩點之間，可分別計算圖14-8中點B、D、C、E的應力，然后確定最大應力。一、計算圖式 回彈彎沉值大的路面，在經(jīng)受了輪載不太多次的重復作用后，即呈現(xiàn)出某種

25、形態(tài)的破壞；而回彈彎沉值小的路面，能經(jīng)受輪載較多次重復作用才能達到這種形態(tài)的破壞。就是說，在達到相同程度的破壞時，回彈彎沉大小同該路面的使用壽命即輪載累計重復作用次數(shù)成反比關(guān)系。 二、路面容許彎沉和設計彎沉值路面容許彎沉值的確切含義是：路面在使用期末的不利季節(jié)，在設計標準軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。我國對公路瀝青路面按外觀特征分為五個等級，如表14-4所示，并把第四外觀等級作為路面臨界破壞狀態(tài)，以第四級路面的彎沉值的低限作為臨界狀態(tài)的劃界標準。 外觀等級外觀狀況路面表面外觀特征一好堅實、平整、無裂紋、無變形二較好平整、無變形、少量發(fā)裂三中平整、無變形、有少量縱向或不規(guī)則裂紋四較壞無明顯

26、變形，有較多縱橫向裂紋或局部網(wǎng)裂五壞連片嚴重龜(網(wǎng))裂或拌有車轍、沉陷 從表中所列的外觀特征可知，這樣的臨界狀態(tài)相當于路面已經(jīng)出現(xiàn)疲勞開裂并伴有少量永久變形。對相同路面結(jié)構(gòu)不同外觀特征的路段進行測定后發(fā)現(xiàn)，外觀等級數(shù)愈高，彎沉值愈大，并且外觀等級同彎沉值大小有著明顯的聯(lián)系。這樣，便可確定路面處于不同極限狀態(tài)時的容許彎沉值，并將此彎沉值同該路面在以前使用期間的累計交通量建立聯(lián)系。 國內(nèi)外的大量調(diào)查測定資料表明，路面達到某種臨界狀態(tài)時，累計交通量同容許彎沉值之間存在良好的雙對數(shù)關(guān)系.這種關(guān)系可以表示為:容許回彈彎沉值cm累計當量軸載作用次數(shù)LR隨N改變的變化率回歸系數(shù)將不同路面外觀狀態(tài)的實測路面彎

27、沉值，分別按二倍標準差原則舍棄異常點后，計算其代表彎沉值，并考慮測點數(shù)的影響，進行加權(quán)平均求得各路段的容許彎沉值。容許彎沉值。與累計標準當量軸次的計算回歸可以得到路面設計彎沉值是根椐設計年限內(nèi)每個車道通過的累計當量軸次、公路等級、面層和基層類型確定的，相當于路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面在標準軸載100kN作用下，測得的最大回彈彎沉值。 路基路面結(jié)構(gòu)層的材料特性、壓實程度、干濕狀況、溫度環(huán)境、結(jié)構(gòu)類型、氣候條件、交通組成、檢測時的環(huán)境條件以及所使用的儀器設備等將對彎沉的變化產(chǎn)生很大的影響。 (r=077，n=50) 經(jīng)過大量的測試和分析，得到路面設計彎沉值計算公式如下： 式中：L d -路面設

28、計彎沉值，0.01mm，該值是在標準溫度，標準軸載作用下，測定的路表回彈彎沉值，對半剛性基層用5.4m彎沉儀，對柔性基層為3.6m彎沉儀；若用自動彎沉車或落錘式彎沉儀測定時，應建立相應的換算關(guān)系進行換算； Ne設計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次； A 公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2； As面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0；熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、上拌下貫或貫人式路面為1.1；瀝青表面處治為1.2；中低級路面為1.3； Ab 基層類型系數(shù)，對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時，Ab=1.0，若面層與半剛性基層之間設置等于或小于15

29、cm級配碎石層、瀝青貫人碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時，仍為1.0；柔性基層、底基層或柔性基層厚度大于15cm，底基層為半剛性下臥層時為1.6。實測彎沉和理論彎沉的關(guān)系式式中：LS 路面實測彎沉值，0.01mm P、 接地壓強和當量圓半徑 F彎沉綜合修正系數(shù) ac 理論彎沉系數(shù)三、標準軸載及軸載換算 路面設計以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，以BZZ100表示。標準軸載的計算參數(shù)按表30.3確定。表303 標準軸載計算參數(shù) 標 準 軸 載 BZZ-100 標 準 軸 載 BZZ-100 標準軸載P(kN) 100 單輪傳壓面當量圓直徑d (cm) 2130輪胎接地壓強p(MPa) 0.70

30、 兩輪中心距(cm) 15d 1當以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時，凡軸載大于25kN的各級軸載(包括車輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)Ni均應按公式(3.0.31)換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N。式中： N-標準軸載的當量軸次(次日)；Ni-被換算車型的各級軸載作用次數(shù)(次日)P-標準軸載(kN)；Pi-被換算車型的各級軸載(kN)C1-軸數(shù)系數(shù)；C2-輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為l.0,四輪組為0.38； 當軸間距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)為m；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按公式(3.0.32)計算。 c1=1+1.2(m1)式中：m-

31、軸數(shù)。2當進行半剛性基層層底拉應力驗算時，凡軸載大于50kN的各級軸載(包括車輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)ni，均應按公式(3.0.33)換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N.式中：C1- 軸數(shù)系數(shù)； C2- 輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09 當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按公式(3.0.34)計算。 C1=1+2(m1) 式中：m-軸數(shù)。 3上述軸載換算公式，僅適用于單軸軸載小于130kN的各種車型的軸載換算四、土基回彈模量的確定 查表法P393五、路面材料設計參數(shù)(EK, ) 現(xiàn)行公路瀝青路面設計規(guī)范規(guī)定:以設計彎沉值計算路面厚度,對高速公路、一級公

32、路、二級公路瀝青路面和半剛性材料的基層、底基層應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求，各層材料的計算模量采用抗壓回彈模量，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強度采用劈裂實驗測得的劈裂強度。 以路面設計彎沉值計算路面結(jié)構(gòu)厚度時，采用20度的抗壓模量。驗算層底拉應力是以15度的抗壓模量為標準。 數(shù)值見表六、結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力我國瀝青路面設計除了以路面設計彎沉為控制指標外,對高等級道路路面還要驗算瀝青混凝土面層和整體性材料基層的拉應力。要求結(jié)構(gòu)層底面的最大拉應力不大于結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應力，表示為對無機結(jié)合料穩(wěn)定集料 對無機結(jié)合料穩(wěn)定土料 Aa 混合料級配的系數(shù)Ac 公路等級系數(shù) 七 查圖法計算理論彎沉

33、和結(jié)構(gòu)層底拉應力（看書講解） 雙層雙圓荷載輪隙理論彎沉三層雙圓荷載輪隙理論彎沉理論彎沉計算公式層底拉應力計算公式輻向應力切向應力八、多層路面的等效換算方法 1、彎沉等效換算法當采用三層體系為計算體系時，需將多層體系按照彎沉等效的原則換算為三層體系。換算時將第一層作為上層，厚度和摸量保持不變，將第2至N-1層做為中層并換算為第二層摸量的等效厚度，再加上模量不變的下層半空間體則得一個彎沉等效的三層體系。2、彎拉應力等效換算法當采用三層體系計算多層路面的結(jié)構(gòu)層底部拉應力時，須將多層體系按照拉應力相等的原則換算為有上、中、下層半空間體的彈性三層體系。換算后使用三層體系相應層的拉應力計算諾謨圖求算拉應力

34、。（1）計算上層底面彎拉應力的換算方法 當計算第i層底面的彎拉應力時，需將i層以上各層換算為摸量Ei、厚h的一層即上層，換算公式將i+1至 n-1換算為摸量Ei+1, 厚度為H的一層即中層，換算公式為：（2）計算中層底面彎拉應力 此時即為計算路基之上的N-1層的彎拉應力，就是中層為H=hn-1 而上層則為n-2層以上各層換算為摸量EN-2的換算厚度，換算公式為 九 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)設計步驟設計步驟1根據(jù)設計任務書的要求，確定路面等級和面層類型、計算設計年限內(nèi)一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。2按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段(在一般情況下路段長度不宜小于500m，若為大規(guī)模機械化施

35、工，不宜小于1km)，確定各路段土基回彈模量值。3可參考附錄A推薦結(jié)構(gòu)，擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，根據(jù)選用的材料進行配合比試驗及測定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結(jié)構(gòu)層材料設計參數(shù)。4根據(jù)設計彎沉值讓算路面厚度。對高速公路、一級公路、二級公路瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求如不滿足要求，或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，或調(diào)整材料配合比、提高極限抗拉強度，再重新計算上述計算應采用多層彈性體系理論編制的專用設計程序進行對于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級和次高級路面，尚應驗算防凍厚度是否符合要求。 第五節(jié) 改建路面設計80. 1

36、 改建設計原則1當原有路面需要提高等級時，對不符合技術(shù)標準的路段，應先進行線形改善，使其符合交通部頒發(fā)的(公路工程技術(shù)標準)（JTJ 01)的規(guī)定。2改線路段應按新建路面設計。加寬路面、提高路基、調(diào)整縱坡的路段應視具體情況按新建或改建路面設計。在原有路面上補強時，按改建路面設計。802 中、低級路面改建為瀝青路面1原路面的水穩(wěn)性不良時，不宜直接加鋪瀝青面層，而應將原路面翻松，摻入石灰或增加粒料以改善其水穩(wěn)性，并做好排水設計。2原路面的強度和穩(wěn)定性基本符合要求時，可視表面狀況選用以下方法改善：1）路拱不符合要求或嚴重松散、坑槽和搓板的路段，可將原有路面翻松或加鋪整平層，調(diào)整路拱。2）路拱基本符合

37、要求，路面局部有坑槽或松散的路段，可作局部處理。3）原有路面的強度、穩(wěn)定性、路拱、平整度均符合要求時，可直接鋪筑瀝青路面。803 瀝青路面的改建1瀝青路面因整體強度不足需加鋪補強層時，原有瀝青面層除回收再生利用外，一般可不鏟除，但應對局部的松散、坑槽進行修補，裂縫嚴重的路段應在采取防止反射裂縫產(chǎn)生的措施后，再進行補強。 2瀝青路面的整體強度符合要求，但平整度差，或路面產(chǎn)生車轍，或瀝青老化開裂等可進行瀝青罩面；當路面光滑屬交通事故多發(fā)路段，可通過加鋪抗滑表層等措施，恢復和改善路面的使用性能 804 原有路面加寬 鋪筑路面以前應檢查加寬部分路基土的密實度，并視情況采取措施，使加寬部分的整體強度與原

38、有路面的整體強度相同，然后再進行全幅補強。 805 補強設計步驟1對原有公路進行技術(shù)調(diào)查，掌握設計資料。2按設計任務書的要求或調(diào)查交通量的有關(guān)資料，確定公路等級、面層與基層類型，計算設計彎沉值與各補強層的容許拉應力。3按本規(guī)范8010條規(guī)定的方法確定改建路段中原路面的當量回彈模量。4擬定幾種可能的結(jié)構(gòu)組合與設計層，并確定各補強層的材料參數(shù)。5根據(jù)補強的設計方法計算設計層厚度。對季節(jié)性冰凍地區(qū)的潮濕、過濕路段還應驗算防凍厚度。6根據(jù)各方案的計算結(jié)果，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定采用的補強方案。806 原有公路的路況調(diào)查 原路面的改建工程，除按公路路線勘測規(guī)程(JTJ 061)的有關(guān)規(guī)定進行調(diào)查外，還應

39、補充下列內(nèi)容；1年平均雙向日交通量，交通組成與交通量增長率等。2公路新建和養(yǎng)護的有關(guān)技術(shù)資料、現(xiàn)有路況、病害種類與程度、排水與積水狀況以及有無積雪、積沙等。3路面結(jié)構(gòu)、寬度、各層厚度。對瀝青混合料和基層、底基層應按層取樣試驗，判斷其結(jié)構(gòu)層或材料是否可以利用。4路床范圍內(nèi)路基土的壓實度、分層含水量與土質(zhì)類型等807原路面的分段在確定原路面的計算彎沉值時，應將全線分段。分段時，應考慮下列因素：1同一路段路基的干濕類型與土質(zhì)基本相同。2在同一路段內(nèi)，各測點的彎沉值比較接近。若局部路段彎沉值很大，應先進行修補處理，再進行補強。3各路段的最小長度應與施工方法相適應，除改建路面外，一般不應小于500m，機