加鋪層設(shè)計(jì)課件

1、加鋪層設(shè)計(jì)袁銀峰sx1201176JTG D40-2011公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范宣講1、加鋪層類型2、加鋪層設(shè)計(jì)方法3、地瀝青協(xié)會(huì)法4、波特蘭水泥協(xié)會(huì)法5、AASHTO法提綱隨著公路達(dá)到使用年限逐漸產(chǎn)生破壞，最終需要做某些處理，為使用者提供安全和適用的條件。對(duì)于承受中等和繁重交通的路面，最普遍的處理方法是在舊路面上設(shè)置加鋪層。1 加鋪層類型加鋪層類型1、瀝青路面上的HMA加鋪層2、PCC路面上的HMA加鋪層3、瀝青路面上的PCC加鋪層4、PCC路面上的PCC加鋪層-(Hot Mixture Asphalt Portland cement concrete) HNA加鋪層是瀝青路面翻修的主要

2、形式。由于舊路面和加鋪層都采用柔性類材料，加鋪層設(shè)計(jì)可以應(yīng)用彈性層狀體程序。1 .1瀝青路面HMA加鋪層PCC路面的HMA覆蓋上的設(shè)計(jì)的一個(gè)主要問(wèn)題是反射裂縫，它是由下層裂縫或接縫的反射引起的加鋪層或面層的斷裂。一般認(rèn)為，在PCC路面上的HMA加鋪層產(chǎn)生反射裂縫的主要機(jī)理是因?yàn)闇囟群蜐穸鹊淖兓a(chǎn)生的水平位移，以及因?yàn)榻煌ê奢d作用而產(chǎn)生的豎向位移差。減少PCC路面上HMA加鋪層反射裂縫的方法：1、設(shè)計(jì)較厚HMA加鋪層。2、將舊PCC板斷開成小塊并穩(wěn)固。3、采用設(shè)置排水系統(tǒng)的裂縫松弛層。4、在HMA加鋪層鋸縫和灌縫。5、加鋪層中采用應(yīng)力吸收薄膜夾層。6、加鋪層中應(yīng)用纖維薄膜夾層。1.4PCC路面

3、上的PCC加鋪層 主要有三種形式：分離式，結(jié)合式和部分結(jié)合式。其中分離式加鋪層通常用于嚴(yán)重開裂的路面上；結(jié)合式用于舊路面處于良好的狀況，或?qū)?yán)重?fù)p壞已做過(guò)修補(bǔ)的情況；部分結(jié)合式則是新混凝土直接鋪設(shè)在較為完整和干凈的舊路面板上。2 設(shè)計(jì)方法主要有三種設(shè)計(jì)方法：1、有效厚度法2、撓度法3、力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法2.1 有效厚度法加鋪層所需厚度=新路面所需厚度-舊路面有效厚度 (13.1 ) 所有新的和舊的材料厚度必須根據(jù)其類型和狀況換算成HMA或PCC當(dāng)量厚度。地瀝青協(xié)會(huì)（3.1節(jié)）和AASHTO（5節(jié)）均采用這一方法。 美國(guó)工程兵為PCC機(jī)場(chǎng)道面上PCC加鋪層設(shè)計(jì)，對(duì)（13.1）作了修正。 （13.2）式中

4、，舊路面厚度代替原來(lái)的舊路面有效厚度；對(duì)分離式加鋪層n=2,直接式加鋪層n=1.4,完全結(jié)合的加鋪層n=1；C為狀況系數(shù)。2.2撓度法 這一方法的基本概念是：路面表面撓度較大，說(shuō)明路面和土基強(qiáng)度較弱，因而需要厚一些的加鋪層。加鋪層必須有足夠的厚度使撓度減少到允許的限度。2.3力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法 需要用力學(xué)方法確定路面中的不利應(yīng)力、應(yīng)變或撓度，和用一些經(jīng)驗(yàn)破壞準(zhǔn)則預(yù)估產(chǎn)生的損傷。 首先，必須評(píng)定舊路面的狀況或剩余壽命。 對(duì)柔性加鋪層，最常用的破壞準(zhǔn)則為疲勞開裂和永久變形，而對(duì)剛性加鋪層，只考慮疲勞開裂。對(duì)PCC加鋪層設(shè)計(jì)，一般不考慮沖刷準(zhǔn)則，而且舊路面可以看作是不沖刷的地基。舊路面的剩余壽命計(jì)算式為：

5、（13.4） 式中nr為加鋪后，舊路面能承擔(dān)的荷載重復(fù)作用次數(shù)，Na為舊路面加鋪前允許荷載重復(fù)作用次數(shù)，ne為舊路面加鋪前實(shí)際荷載重復(fù)作用次數(shù)。由于是舊路面剩余壽命為nr/Na，所以允許重復(fù)作用次數(shù)必須乘以比值nr/Na，得到加鋪后的允許重復(fù)作用次數(shù)。 若加鋪層與舊路面是分離式的，也應(yīng)校核新加鋪層的疲勞損傷。 若舊路面有車轍存在，假設(shè)在加鋪面層時(shí)被回填，則車轍的發(fā)展與過(guò)去的交通無(wú)關(guān)，而只是作用在加鋪層的新路面結(jié)構(gòu)上附加交通的函數(shù)。如果用土基頂面豎向壓應(yīng)變來(lái)控制永久變形，則加鋪前土基的應(yīng)變不考慮，只用加鋪后的應(yīng)變來(lái)確定允許的附加交通。3.1瀝青路面上的瀝青加鋪層 有兩種可用的方法：有效厚度法和撓

6、度法。1、有效厚度法為確定HMA的厚度表示的舊路面有效厚度，必須求出一個(gè)或多個(gè)換算系數(shù)。如果舊路面為全厚式，可根據(jù)舊路面現(xiàn)實(shí)服務(wù)能力指數(shù)（PSI）應(yīng)用方法1確定換算系數(shù)。否則根據(jù)每一層的狀況，應(yīng)用方法2確定各層的換算系數(shù)。（一）方法一若為HMA路面，根據(jù)服務(wù)能力指數(shù)查圖13.2得到換算系數(shù)，若路面采用乳化瀝青混合料，還需要表13.2的當(dāng)量系數(shù)。圖13.2全厚式路面換算系數(shù)總的有效厚度公式： （13.5）式中h,C,E分別為第i層的厚度，換算系數(shù)和當(dāng)量系數(shù)。（二）方法二按表13.3選用換算系數(shù)，然后帶入公式：（三）加鋪層厚度計(jì)算加鋪層所需厚度=新路面所需厚度-舊路面有效厚度舊路面有效厚度已由方法

7、一、二求出，而新路面所需厚度可查圖11.11。（二）用有代表性的回彈撓度求舊路面的模量 （13.8）q為接觸壓力，a為代表雙輪荷載的當(dāng)量單輪荷載面積的半徑。（三）求設(shè)計(jì)回彈撓度 （13.9）式中，h1為HMA加鋪層厚度，E1為加鋪層模量，并假設(shè)為3.5GPa（5000 000psi）（三）加鋪層厚度設(shè)計(jì)已知加鋪層的ESAL,根據(jù)設(shè)計(jì)回彈撓度和允許當(dāng)量單輪荷載ESAL之間的關(guān)系圖13.4可得到設(shè)計(jì)回彈撓度。表6.13 總增長(zhǎng)系數(shù)3.2 PCC路面上的瀝青加鋪層 有兩種可用的方法：有效厚度法和撓度法。1、有效厚度法由表13.3查出換算系數(shù)代入式13.6得到有效厚度，所需厚度查圖11.11得到，然后

8、加鋪層所需厚度=新路面所需厚度-舊路面有效厚度。2、撓度法地瀝青學(xué)會(huì)的撓度法強(qiáng)調(diào)在加鋪前要發(fā)現(xiàn)和修補(bǔ)已損壞的路段。路面狀況調(diào)查以及撓度測(cè)試有助于發(fā)現(xiàn)這些損壞狀況。根據(jù)板長(zhǎng)以及溫度差，可以在加鋪層厚度設(shè)計(jì)用圖圖（13.7）上查到所需加鋪層的厚度。圖13.7PCC路面的瀝青加鋪層厚度設(shè)計(jì)用圖4波特蘭水泥協(xié)會(huì)法 PCC路面上的PCC加鋪層有三種類型：分離式，結(jié)合式和部分結(jié)合式。本節(jié)介紹PCA加鋪層設(shè)計(jì)方法包括舊路面的評(píng)定和分離式及結(jié)合式加鋪層的設(shè)計(jì)。4.1現(xiàn)有路面的評(píng)定 包括路面狀況調(diào)查、非破損撓度測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)材料評(píng)定。4.2結(jié)合式加鋪層設(shè)計(jì) 包括路面狀況調(diào)查，非破損撓度測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)材料評(píng)定。5 AASHTO法 這一方法是基于剩余壽命概念，并可用于任何一種加鋪層。建議應(yīng)用非破損測(cè)試作為加鋪層修復(fù)工作的一部分，現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定土基和各層的模量及結(jié)構(gòu)承載能力。5 .1基本概念、基本方程式 式中FRL為剩余壽命系數(shù)，n為與分析中所用路面體系類型有關(guān)的常數(shù)。5 .2設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)的確定步驟：1、分析路段的劃分2、交通分析3、材料和環(huán)境研