道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計講義演示文稿

道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計講義演示文稿當(dāng)前1頁，總共55頁。優(yōu)選PPT道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計講義ppt當(dāng)前2頁，總共55頁。授課內(nèi)容Chp1概論Chp2車輛與交通Chp3氣候與環(huán)境Chp6瀝青路面應(yīng)力分析Chp7水泥混凝土路面應(yīng)力分析Chp11公路瀝青路面設(shè)計方法Chp12公路水泥混凝土路面設(shè)計方法當(dāng)前3頁，總共55頁。Chp1概論§1我國干線公路及高速公路的發(fā)展

國家干線公路網(wǎng)（1979年）國道主干線（1992年）西部開發(fā)公路建設(shè)規(guī)劃（1999年）國家重點(diǎn)公路（2001年）國家高速公路網(wǎng)（2004年）當(dāng)前4頁，總共55頁。當(dāng)前5頁，總共55頁。規(guī)劃方案：五縱七橫

共12條線路總里程：約3.5萬公里實(shí)施年限：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：以汽車專用公路為主幾個五年計劃時間國道主干線規(guī)劃方案當(dāng)前6頁，總共55頁。國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃2004年底完成的“7918”國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃，總規(guī)模達(dá)8.5萬公里，覆蓋10多億人口，連接所有20萬以上人口的城市。各個省（區(qū)、市）在國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃框架下編制地方高速公路網(wǎng)規(guī)劃。未來中國的高速公路將由國家高速公路網(wǎng)和地方高速公路網(wǎng)組成，總里程將達(dá)12～13萬公里。當(dāng)前7頁，總共55頁。全國公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖當(dāng)前8頁，總共55頁。當(dāng)前9頁，總共55頁。§2路面類型與結(jié)構(gòu)分層一、路面分類1.路面分類體系框架當(dāng)前10頁，總共55頁。當(dāng)前11頁，總共55頁。柔性基層瀝青路面半剛性基層瀝青路面剛性基層瀝青路面組合式基層瀝青路面瀝青路面分類當(dāng)前12頁，總共55頁。2.路面等級、適用類型與道路等級路面等級面層類型設(shè)計年限（年）公路等級城市道路等級高級路面瀝青混凝土15高速公路一級公路城市快速路主干路水泥混凝土20-30高級路面瀝青混凝土12二級公路次高級路面熱拌瀝青碎石混合料瀝青貫入式10城市主干路次干路次高級路面乳化瀝青碎石混合料瀝青表面處治8三級公路中級路面水（泥）結(jié)碎石級配碎（礫）石半整齊石塊路面5四級公路城市支路低級路面粒料改善土5當(dāng)前13頁，總共55頁。瀝青路面適應(yīng)的累計當(dāng)量軸次當(dāng)前14頁，總共55頁。高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路等外公路3.公路等級根據(jù)交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》當(dāng)前15頁，總共55頁。當(dāng)前16頁，總共55頁。當(dāng)前17頁，總共55頁。二、路面結(jié)構(gòu)分層路緣石面層硬路肩土路肩攔水帶基層墊層縱向排水滲溝路緣帶路基槽式全鋪式當(dāng)前18頁，總共55頁。二、路面結(jié)構(gòu)分層路緣石面層硬路肩土路肩攔水帶基層墊層縱向排水滲溝路緣帶路基路床——路面結(jié)構(gòu)層以下80cm的路基部分，0～30cm為上路床，30～80cm為下路床上路堤——距路面底部80～150cm的填方部分，以下的填方部分為下路堤當(dāng)前19頁，總共55頁。當(dāng)前20頁，總共55頁。當(dāng)前21頁，總共55頁。路面結(jié)構(gòu)層次劃分當(dāng)前22頁，總共55頁?！?路面的使用性能一、結(jié)構(gòu)性能1.承載能力2.穩(wěn)定性3.耐久性二、功能性能1.平整舒適性能2.抗滑性能三、環(huán)保性能當(dāng)前23頁，總共55頁。路面表面不平整與輪胎或車輛性狀的相互作用當(dāng)前24頁，總共55頁。路面功能性損壞和結(jié)構(gòu)性損壞結(jié)構(gòu)性損壞：路面的整體、一個或幾個組成部分的破壞。功能性損壞：由于路面的不平整或太光滑，使其不再具有預(yù)期的功能。路面結(jié)構(gòu)在使用過程中，在荷載和自然因素多種循環(huán)重復(fù)作用而出現(xiàn)的使用品質(zhì)的逐漸破壞，功能性損壞發(fā)展到一定程度就成為結(jié)構(gòu)性損壞。當(dāng)前25頁，總共55頁。瀝青路面疲勞開裂當(dāng)前26頁，總共55頁。瀝青路面永久變形當(dāng)前27頁，總共55頁。裂縫產(chǎn)生與發(fā)展示意圖當(dāng)前28頁，總共55頁。半剛性基層反射裂縫當(dāng)前29頁，總共55頁。南非半剛性路面三階段當(dāng)前30頁，總共55頁。松散的半剛性基層當(dāng)前31頁，總共55頁。半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理當(dāng)前32頁，總共55頁。行車道下基層開裂當(dāng)前33頁，總共55頁?；鶎觾?nèi)水可以積聚當(dāng)前34頁，總共55頁。路面唧漿當(dāng)前35頁，總共55頁。美國全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)當(dāng)前36頁，總共55頁。廣深高速公路路面結(jié)構(gòu)當(dāng)前37頁，總共55頁。路面開裂率隨瀝青層總厚度變化情況當(dāng)前38頁，總共55頁。法國國家公路網(wǎng)路面結(jié)構(gòu)形式當(dāng)前39頁，總共55頁。英國長壽命瀝青路面典型結(jié)構(gòu)當(dāng)前40頁，總共55頁。剛性基層耐久性瀝青路面結(jié)構(gòu)當(dāng)前41頁，總共55頁?！?路面設(shè)計的任務(wù)、內(nèi)容與方法一、路面設(shè)計的任務(wù)

以最低的壽命周期費(fèi)用，提供一種在設(shè)計使用期內(nèi)滿足預(yù)定使用性能要求的路面結(jié)構(gòu)。1.路面設(shè)計任務(wù)2.設(shè)計使用期設(shè)計使用期是指新建或改建的路面從開始使用到使用性能衰變到預(yù)定的最低標(biāo)準(zhǔn)時的時段。使用期末，路面不一定損壞到無法使用的程度，而是必須采取重大的措施恢復(fù)其使用性能，使之達(dá)到要求的水平。當(dāng)前42頁，總共55頁。水泥混凝土路面使用性能衰變曲線當(dāng)前43頁，總共55頁。二、路面設(shè)計內(nèi)容（1）路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計（2）各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計（3）路面厚度計算（4）路面排水設(shè)計（5）技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析當(dāng)前44頁，總共55頁。三、路面設(shè)計方法歐爾德和哥爾德貝克首先提出以懸臂變截面梁體系的抗彎強(qiáng)度為控制指標(biāo)設(shè)計水泥混凝土板的厚度。1925年，美國威斯特卡德首先提出了以彈性地基板的抗彎強(qiáng)度為控制指標(biāo)設(shè)計水泥混凝土路面厚度的方法。1929年，太沙基等提出采用公路土分類確定路面厚度；美國加利福尼亞公路局提出通過壓入試驗(yàn)測定土基承載比CBR值，從而確定路面厚度。當(dāng)前45頁，總共55頁。1.路面結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)法通過試驗(yàn)路長期觀測或者通過重要工程長期觀測積累的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立起車輛荷載、通行次數(shù)、地基支承和路面結(jié)構(gòu)厚度之間的統(tǒng)計數(shù)學(xué)關(guān)系式或者關(guān)系曲線，用于設(shè)計新建或改建公路路面結(jié)構(gòu)的方法稱為經(jīng)驗(yàn)法。世界最著名、最有代表性的瀝青路面經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法有美國CBR法、美國AASHTO法、加拿大運(yùn)輸部（CDOT）法等。

當(dāng)前46頁，總共55頁。（1）CBR設(shè)計法1929年，美國加利福尼亞交通部提出CBR指標(biāo)表征道路材料抗力，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果提出CBR設(shè)計法，給出經(jīng)驗(yàn)設(shè)計曲線，以控制路基的剪切破壞。美國陸軍工程師兵團(tuán)采用CBR方法，按照“等剪切”的原則將設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)外延到各類飛機(jī)荷載范圍，1956年提出路面厚度與輪載、輪胎壓力的關(guān)系式，之后又多次修正。CBR設(shè)汁法是一種經(jīng)驗(yàn)性方法，設(shè)計過程簡單、概念明確，適用于重載、低等級的路面設(shè)計，所提出的CBR指標(biāo)已得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前47頁，總共55頁。（2）AASHTO設(shè)計法產(chǎn)生于1958～1962年間的AASHO道路試驗(yàn)，建立了路面結(jié)構(gòu)、軸載級位和作用次數(shù)與路面使用性能之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型。當(dāng)前48頁，總共55頁。（2）AASHTO設(shè)計法產(chǎn)生于1958～1962年間的AASHO道路試驗(yàn)，建立了路面結(jié)構(gòu)、軸載級位和作用次數(shù)與路面使用性能之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系模型。首次提出了使用性能概念，采用現(xiàn)時服務(wù)能力指數(shù)PSI評定路面的服務(wù)質(zhì)量。AASHTO設(shè)計方法是以AASHO試驗(yàn)路的試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，以服務(wù)能力指數(shù)PSI為設(shè)計指標(biāo)建立起來。當(dāng)前49頁，總共55頁。AASHO設(shè)計過程《AASHTO路面設(shè)計指南》已經(jīng)過1986、1993和2002年三次修訂。當(dāng)前50頁，總共55頁。AASHO設(shè)計方法的特點(diǎn)（1）路面服務(wù)水平提出了路面耐用性和工作狀態(tài)的概念，對路面使用狀況提出了評價標(biāo)準(zhǔn)（PSI）（2）瀝青路面設(shè)計基本方程式提出了現(xiàn)時服務(wù)指數(shù)－荷載－路面各因素之間的關(guān)系（3）路面結(jié)構(gòu)數(shù)與荷載作用次數(shù)的關(guān)系（4）基于設(shè)計方程的車輛當(dāng)量換算方法，其中包括：單軸和雙軸的等效關(guān)系（5）可靠度概念考慮了路面設(shè)計過程的不確定性（6）排水系數(shù)考慮了水對路面結(jié)構(gòu)和材料的影響當(dāng)前51頁，總共55頁。（3）LTPP研究美國在SHRP后續(xù)研究中列入了路面長期使用性能觀測計劃（LTPP），對路面結(jié)構(gòu)、荷載和環(huán)境因素作用與路面使用性能之間的關(guān)系，進(jìn)行了長期、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，建立了可靠的使用性能預(yù)估模型。1994年開始，美國進(jìn)行西部環(huán)道試驗(yàn)（Westrack），驗(yàn)證Superpave瀝青混合料設(shè)計方法的合理性，并為水平2和水平3提供模型數(shù)據(jù)。

當(dāng)前52頁，總共55頁。2.路面結(jié)構(gòu)設(shè)計力學(xué)－經(jīng)驗(yàn)法首先將行車荷載和環(huán)境因素作用典型化，采用彈性地基板或彈性層狀體系等結(jié)構(gòu)分析理論和有效的計算方法，建立起荷載和環(huán)境的作用與路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和撓度響應(yīng)之間的計算模型和公式。再通過大量試驗(yàn)測試和室內(nèi)的路面材料力學(xué)性能試驗(yàn)，確定不同材料、不同環(huán)