長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)

長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1、長壽命路面標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求

2、新舊規(guī)范對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響分析長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1、長壽命路面標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求1.1長壽命路面概述1.2長壽命路面理念1.3長壽命路面設(shè)計要求1.4長壽命路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1.1、長壽命路面概述1．定義長壽命路面（Longlifeasphaltpavement，簡稱LLAP），是指路面設(shè)計壽命超過40年，相對于現(xiàn)有的路面其日常養(yǎng)護(hù)要求總費用更低的路面結(jié)構(gòu)。長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1.1、長壽命路面概述特點：a)設(shè)計壽命達(dá)到40年以上;b)在設(shè)計壽命期間不發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞,路面的損壞只發(fā)生在表面功能層;c)只進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù),不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修,即不

需要對主要承重層進(jìn)行大修;d)路面厚度較大,因此,初期費用可能偏高,但維修費用低,在壽命周期內(nèi)最為經(jīng)濟.長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1.1、長壽命路面概述2．國外研究概述長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1.1、長壽命路面概述2．國外研究概述長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)2．國外研究概述（1）NewJersey：NewJersey運輸部對I-287州際道路的路面損害情況進(jìn)行調(diào)查。該道路1993年年平均日交通量為11.1019萬次，貨車占22％，重貨車占9％。20年累計當(dāng)量荷載5000萬次。由于是重載交通，因此經(jīng)常出現(xiàn)停車、慢速行車。1963年修建，原結(jié)構(gòu)為3inHMA面層+7in基層+8in密級配的級配碎石+10in級配砂礫底基層，路基為粉質(zhì)砂土。該工程1994年完工，2001年調(diào)查時沒有發(fā)現(xiàn)任何開裂、車轍，預(yù)計結(jié)構(gòu)能夠使用40年以上。長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)2．國外研究概述德國：1977年德國A5高速公路FrankfurterKreuz采用的結(jié)構(gòu)是37mm澆注瀝青砼面層+200mm瀝青砼基層+150mm穩(wěn)定底基層。該高速公路雙向日交通量152000輛/d，重載貨車比例為10％～20％，使用17年后標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)為125百萬次，到現(xiàn)在仍然使用良好

長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)3.國內(nèi)研究概述長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)3.國內(nèi)研究概述長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)3.國內(nèi)研究概述國內(nèi)研究尚處于起步階段國內(nèi)最接近長壽命路面研究思路的是復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)。長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)復(fù)合式路面指面層由水泥混凝土板(CC)及板上瀝青混凝土層(AC)構(gòu)成,或由水泥混凝土復(fù)合板構(gòu)成的路面結(jié)構(gòu)。水泥混凝土包括普通水泥混凝土(PCC)、碾壓水泥混凝土(RCC)、鋼筋混凝土(JRC)及連續(xù)配筋混凝土(CRC)等長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)實踐表明，正確的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制和適當(dāng)?shù)木S修，路面一定能夠使用很長時間長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)在瀝青層層底存在一個極限彎拉應(yīng)變水平,當(dāng)路面在荷載作用下應(yīng)變低于這個水平時,不會發(fā)生疲勞損壞,這一應(yīng)變水平即為疲勞極限。因此,研究認(rèn)為瀝青路面存在一個面層厚度極限,當(dāng)瀝青厚度超過此限值后,路面結(jié)構(gòu)將不會出現(xiàn)由下到上的疲勞開裂和結(jié)構(gòu)性的車轍1.2長壽命路面設(shè)計理念長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)設(shè)計面層較厚的路面結(jié)構(gòu),控制住面層底部拉應(yīng)變水平,從而使路面使用年限大為提高1.2長壽命路面理念長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1.3長壽命路面設(shè)計要求1.較高的路基穩(wěn)定性2.良好的材料性能。3.合理的路面結(jié)構(gòu)組成設(shè)計。4.一定的結(jié)構(gòu)層厚度5.較低的層底應(yīng)力6.與排水相結(jié)合提高路基的承載能力盡可能小的不均勻變形提供長期穩(wěn)定均勻的支撐較高的強度、溫度和水穩(wěn)定性,延緩或者防止路面的結(jié)構(gòu)性破壞,確保路面結(jié)構(gòu)的長壽命,實現(xiàn)路面只有表層損壞,維修只需銑刨表面層,再重新加鋪罩面,就能保證路面長時間地使用下去。控制結(jié)構(gòu)層底的拉應(yīng)力防止出現(xiàn)一次性破壞和疲勞開裂現(xiàn)象。防排相結(jié)合長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)1.4長壽命路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于長壽命路面結(jié)構(gòu)形式，國內(nèi)外并不統(tǒng)一，相關(guān)設(shè)計指標(biāo)多樣化，但最終目標(biāo)是統(tǒng)一的，即保證主要承重結(jié)構(gòu)達(dá)到長壽命的設(shè)計目的（如下圖）

長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)長壽命路面壽命示意圖長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)長壽命路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下：表面功能層壽命應(yīng)達(dá)8年以上主要承重層壽命應(yīng)達(dá)到40年以上各層強度控制指標(biāo)選用相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行驗算；長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)設(shè)計流程圖長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)2、新舊規(guī)范對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響分析2.1修訂內(nèi)容2.2新舊規(guī)范方法應(yīng)力計算2.3新舊規(guī)范結(jié)果分析2.4小結(jié)長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)2.1修訂內(nèi)容02版規(guī)范主要修訂內(nèi)容：增添路面結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法和參數(shù)修正應(yīng)力計算公式，拓展應(yīng)力分析適用范圍強化路面組合和材料組成要求整理路基和基墊層材料設(shè)計參數(shù)改進(jìn)連續(xù)配筋混凝土面層的配筋計算方法補充瀝青加鋪層設(shè)計修改就混凝土路面評定方法擬定交通分析法長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40—2011），由交通運輸部于2011年9月20日發(fā)布，自2011年12月1日起施行。

長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)11版規(guī)范修改內(nèi)容增加混凝土板極限斷裂的驗算標(biāo)準(zhǔn)和貧混凝土及碾壓混凝土基層的疲勞斷裂設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；考慮特種車輛和專用道路結(jié)構(gòu)設(shè)計增加極重交通荷載等級；改進(jìn)接縫設(shè)計及填縫材料的選型；完善連續(xù)配筋的裂縫間距和裂縫寬度兩個設(shè)計指標(biāo)的計算公式；長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)2.2新舊規(guī)范方法應(yīng)力計算1、荷載應(yīng)力計算2、溫度應(yīng)力計算長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)荷載應(yīng)力計算長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)溫度應(yīng)力計算94版σtm——最大溫度梯度時的溫度翹曲應(yīng)力kt——溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)由σtm/fcm

查表確定kx——溫度翹曲應(yīng)力系數(shù)，由L/r比值查圖長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)02版kt——溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)

a、b、c——回歸系數(shù)，由表確定長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)2.3新舊規(guī)范結(jié)果分析1．示例假設(shè)：砼路面各計算參數(shù)如下：砼彎拉強度fr=5.0PCC板Ec=31000MPa二灰碎石基層E2=1400MPah2=15cm固化土處理土基E1=150MPah1=20cm路基回填模量E0=40MPa方案Ⅰ

：4m×5m板，方案Ⅱ

：

為3m×4m板長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)方案

PCC板厚度hc

（cm）

AC層厚度ha

（cm）荷載應(yīng)力（MPa）94規(guī)范02規(guī)范Ⅰ2601.301.00641.220.94361.170.91181.130.8802801.140.90741.070.85261.030.82481.000.7973001.080.82341.010.77560.980.75180.950.728Ⅱ2601.300.99941.220.93861.170.90881.130.8782801.140.90141.070.84661.030.81981.000.7913001.080.81841.010.76860.980.74380.950.719長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)方案

應(yīng)力

PCC板厚度hc

（cm）

AC層厚度ha

（cm）溫度翹曲應(yīng)力（MPa）94規(guī)范02規(guī)范Ⅰ2602.271.93541.601.37861.351.17281.120.9652802.171.92641.531.35961.291.15581.070.9523002.031.85841.431.31161.211.11581.000.918Ⅱ2601.871.74741.321.23361.111.04880.930.8632801.811.65241.271.16761.070.99280.890.8173001.741.48441.1391.06160.9480.93280.8050.773長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及要求(含新舊規(guī)范對應(yīng)力分析)11版規(guī)范修改內(nèi)容增加混凝土板極限斷裂的驗算標(biāo)準(zhǔn)和貧混凝土及碾壓混凝土基層的疲勞斷裂設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；考慮特種車輛和專用道路結(jié)構(gòu)設(shè)計增加極重交通荷載等級；改進(jìn)接縫設(shè)計及填縫材料的選型；完善連續(xù)配筋的裂縫