h8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、1,柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 Flexible Pavement Design,第 八 章,癬訂象削啪研透拋盔鎊瀕茨夷浴景鑼丘走入艱銥濟(jì)票塔硯熙灶涅噪鈣蛛頗H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,2,一、設(shè)計內(nèi)容：,1、路面結(jié)構(gòu)層次的選擇和組合；,2、各結(jié)構(gòu)層厚度的確定；,3、各結(jié)構(gòu)層的材料組成。,二、設(shè)計方法：有經(jīng)驗法（試驗）和理論法（力學(xué)分析）,1、力學(xué)模型：1）彈性半空間體； 2）彈性層狀體系；（AC路面） 3）粘彈性層狀體系 ； 4）彈性地基上的板。（CC路面）,2、理論解：,1）層狀體系：雙層彈性體系（有單圓式、雙圓式）,三層彈性體系（有單圓式、雙圓式）,多層體系,2）彈性地基上的板：,彈

2、性半無限地基上的板E地基,三、我國現(xiàn)行柔性路面設(shè)計規(guī)范：采用雙圓均布荷載作用下彈性層狀體系理論,Winkler地基上的板K地基,爺掙猴仲裙便奇銹索哆樂鄉(xiāng)漸巷砌楔矽那閨汀童狠響堪紫踏腎只勘拼爆變H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,3,8.1 柔性路面的損壞模式和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),路面設(shè)計目標(biāo)：在使用年限內(nèi)，路面結(jié)構(gòu)性能不惡化到某一程度（大修）,路面損壞三大類型：1.裂縫類（縱向、橫向、網(wǎng)狀、塊狀）,2.變形類（凹、凸、車轍、搓板、推擠、擁包）,3.表面缺損類（露骨、松散、剝落、坑槽、泛油）,一、瀝青路面的主要損壞模式：,1.沉陷：大變形。原因為路基水文條件差，過于濕軟，產(chǎn)生大的豎直變形。,2.車轍

3、：縱向變形。原因為荷載重復(fù)作用，永久變形積累，尤其是高溫下。,3.推移：沿行車方向發(fā)生剪切和拉裂現(xiàn)象。原因為水平荷載引起。,4.開裂：疲勞變形。原因為車輛荷載反復(fù)作用，使瀝青結(jié)構(gòu)層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于疲勞強(qiáng)度，加上水的影響。,5.低溫縮裂和反射裂縫：沿路面縱向隔一定距離出現(xiàn)。,6.松散和坑槽：大路表面集料的松動、離散現(xiàn)象。原因為面層材料粘結(jié)力不足或結(jié)合料含量少，汽車后輪的真空吸力及風(fēng)雨帶離形成坑槽。,最主要的破壞模式為疲勞開裂、低溫縮裂和車轍。,曼舟概留礬怨畫忠受謠烽嗎址抱掛眾叢諷詣?wù)爻顭熥噱F袱徘糊培墨升灸獸H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,4,二、設(shè)計指標(biāo)：,1、疲勞開裂：以疲勞開裂

4、作為臨界狀態(tài)設(shè)計，選擇層底拉應(yīng)力（拉應(yīng)變）作為指標(biāo)。以最大拉應(yīng)力（或拉應(yīng)變）小于容許拉應(yīng)力（或拉應(yīng)變）。,疲勞壽命定義：出現(xiàn)疲勞開裂前路面材料所能經(jīng)受的荷載重復(fù)作用次數(shù)。,對水泥（或石灰等）穩(wěn)定類基層，其底面的最大拉應(yīng)力（或拉應(yīng)變）小于容許拉應(yīng)力（或拉應(yīng)變）。,2、車轍（永久變形）：以車轍為臨界狀態(tài)設(shè)計方法,1）采用荷載作用下路基路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)永久變形的總和小于等于永久變形量。,2）或以路基頂面的豎向壓縮應(yīng)變作為指標(biāo)。,3、路表回彈彎沉：路表面在荷載作用下的回彈彎沉量反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度。試驗表明，它同路面使用狀態(tài)間存在一定關(guān)系，回彈彎沉大，相應(yīng)的塑性變形量也大，出現(xiàn)疲勞開裂的機(jī)率高。根

5、據(jù)路面使用狀態(tài)和使用年限要求，可以確定一次標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的路面的容許回彈彎沉量。路面以回彈彎沉作為設(shè)計指標(biāo)：,上述三項為主要設(shè)計指標(biāo)，對任一柔性路面都要滿足。除此之外，還有三項次要指標(biāo)，在特定的荷載、溫度場合使用，指導(dǎo)面層材料的設(shè)計。,肪電瞻述撕置札夜弘頁滓江把葷貸廣恫亨品激拒烴卑我號橢乃受癥躺吟袖H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,5,4、面層剪切：在豎直、水平荷載共同作用下，面層結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的,5、面層斷裂：受緊急制動產(chǎn)生的水平力作用時，產(chǎn)生很大的徑向拉應(yīng)力和水平向位移（推移）。,6、低溫縮裂：對寒冷地區(qū)低溫時，面層材料收縮受阻產(chǎn)生的溫度應(yīng)力小于等于該溫度時材料的抗拉強(qiáng)度。,8.2 彈

6、性層狀體系的應(yīng)力和位移計算,一、一般概念：,1、力學(xué)圖式：,將路基路面看作彈性層狀體系。因為層狀體系和豎直荷載都對稱于荷載軸z，可以采用圓柱坐標(biāo)來簡化計算。,憊峰癱刷蔑崖崖打舞緬慣鎬妮陶捏妒選珠癥效雖赤染腺擇濕哩媚參撫廬內(nèi)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,6,在圓柱坐標(biāo)中，體系的微分單元上作用有三個法向應(yīng)力r(徑向）、（切向）、z（豎向）及三對剪應(yīng)力rz=zr，r=r，z=z。此外，單元體還有三個位移分量：U (徑向）、 V （切向）、 W （豎向）。當(dāng)作用在層狀體系表面上的荷載為軸對稱荷載時，各應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量也對稱于對稱軸，即它們僅是r和z的函數(shù)，因而， r=r=0，z=z=0

7、，三對剪應(yīng)力簡化為一對；同理，切向位移V=0。,2、基本假定：,1）多層的，每層均質(zhì)，各向同性，無重量的線彈性材料組成。Ei,i表示；,2）最下層水平、豎向都是無限延伸的，其上各層在水平向無限，但厚度有限，為hi；,3）各層分界上的應(yīng)力和位移完全連續(xù)，層間的摩阻力為零（稱滑動體系）；,4）最下層無限深處的應(yīng)力和位移均為零。當(dāng)r,z時，、。,3、應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系式：,物理方程：,勢娘覽漁杖毖且炒勛賒撫扮鬧濤戌仍柑暗消缸著盯秉弦俊噶滅蕾胯鹼惹粘H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,7,體系內(nèi)任一點的主應(yīng)力可解下列一元三次方程求得：,其中：I1 為第一應(yīng)力狀態(tài)不變量；I1=r+z,I2 為第二應(yīng)力

8、狀態(tài)不變量；,I3 為第三應(yīng)力狀態(tài)不變量；,解出三個實根1、2、3；且123，1為最大主應(yīng)力，3為最小主應(yīng)力；并按右式確定最大剪應(yīng)力：,至于水平荷載作用下，屬非對稱問題，求解更復(fù)雜，但現(xiàn)國內(nèi)外都已求得其解，且求得了在豎向、水平荷載共同作用下的解。,二、彈性雙層體系解彈性層狀體系中最簡單的情況,將路基看成彈性將路基看成彈性半無限體，路面結(jié)構(gòu)看成E、不同于路基的均質(zhì)彈性層。,1、單圓圖式：,邢棘捏吏鴛嘶軋?zhí)韵伯牃貌冉k拭終做岡樞靶壤遼冬似茶采輯試柳博裁乖H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,8,當(dāng)求算路表面荷載中心處的彎沉W0時，r/=z/=0，彎沉系數(shù)可利用電子計算機(jī)求得0=0.35，1=0

9、.25時的值，并繪制成諾謨圖，以便使用。,2、雙圓圖式：,實用上已繪出0=0.35，1=0.25時的,二、彈性三層體系解彈將路基分為面層、基層和路基三個層次,1、單圓圖式：,喘機(jī)習(xí)營敦?zé)┬鄹茸鸺夜窕薮鏋⒙冻踣E焰若愈哄瘴皖瞳拒苛關(guān)由虱伯酶H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,9,2、雙圓圖式：,在豎向荷載作用下：,在豎向、水平荷載綜合作用下：,四、應(yīng)力和位移狀況分析：,2、路表彎沉：豎向應(yīng)變的總和，7090%系由路基提供。當(dāng)各層E定時，H、h2時，厚度增加對彎沉無顯著影響。一般，基層厚度對彎沉的影響比面層大，E0影響比E2大得多，E0增大20%相當(dāng)于E2增大100%的效果。,1、路基應(yīng)力：

10、路基頂面的豎向應(yīng)力z受路面面層和基層厚度、模量的影響。增加基層的厚度或模量（特別是模量），收效比增加面層的為大?？蓞⒁奝152圖8-18。,所以要彎沉減少，提高E0為宜，其次才是E2和H。,蝶櫥急逮歇懊貉造蘸靶騎宴叔燈蠶繡隆驅(qū)快旁澳鴨撿僥尿鴿諜探戳褐便躍H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,10,3、面層底面拉應(yīng)力1： E2對其影響極大，E2，1，H/， 1 ，當(dāng)H/2時， 1變化較大。,4、基層底面拉應(yīng)力2：隨E2 而增大，隨E0增大而減小，在h/大約0.5時， 2達(dá)最大。所以面層不宜 h =0.5(4-6cm）。,5、路面表面最大剪應(yīng)力max： 與面層、基層、路基模量比和厚度比有關(guān)，但

11、影響不大，應(yīng)主要提高面層抗剪能力，或采用 E2較大的基層。,8.3 路面結(jié)構(gòu)層次的組合,一、組合的原則和方法：,不同的路面結(jié)構(gòu)組合會產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)上和使用性能上的都不同的效果。層次多、厚度大的使用效果不一定就好，有時恰恰相反，根據(jù)實踐經(jīng)驗和理論分析，結(jié)構(gòu)層次的組合宜遵循下述幾方面原則：,1、一般考慮：,3）方便施工、便于養(yǎng)護(hù)；,1）路線、路基和路面要作總體設(shè)計；,要求：路基穩(wěn)定、基層堅實、面層耐用。,2）因地制宜、合理選材；,4）分期修建、逐步提高；,5）注意與排水設(shè)計相結(jié)合。,患愿曾垃退謀霸另犁喲唬峭冀窯批募卵埃吱倫哩貶靡恢允都袖案躺折才請H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,11,2、按各結(jié)

12、構(gòu)層的功能選擇結(jié)構(gòu)層次：,3、按各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力分布特性：,面層：高強(qiáng)、耐磨、熱穩(wěn)定性好、不透水去選擇粘結(jié)力強(qiáng)的結(jié)合料和高強(qiáng)集料。,基層：承重層，要有足夠強(qiáng)度、一定剛度和水穩(wěn)定性，現(xiàn)在水泥或石灰、粉煤灰。,路基：土基回彈模量30MPa（高速公路），其他公路25MPa,城市道路20MPa,穩(wěn)定路基最經(jīng)濟(jì)、最易辦到，也是最主要的方法是：加強(qiáng)排水和達(dá)到要求的壓實度。,輪載作用于路面表面，其豎向應(yīng)力和應(yīng)變隨深度而遞減，所以各層材料的強(qiáng)度和剛度要求也相應(yīng)降低。路面各結(jié)構(gòu)層按自上而下，強(qiáng)度、剛度遞減的方式組合。以充分利用材料，降低造價。,強(qiáng)度、剛度按深度遞減時注意各結(jié)構(gòu)層之間的E不能相差太大，否則上層底面將

13、出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，引起開裂?；鶎油鎸拥幕貜椖Ａ勘炔粦?yīng)小于0.3，土基與基層的模量比應(yīng)為0.080.4。,4、要顧及各結(jié)構(gòu)層本身的結(jié)構(gòu)特性及與相鄰層次的互相影響：保持層間結(jié)合緊密，避免產(chǎn)生滑移。以保證結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力分布的連續(xù)性。,5、考慮水溫狀況的影響：選基層材料要慎重，在潮濕和中濕路段，應(yīng)選水溫穩(wěn)定性好的材料，在冰凍地區(qū)還有防凍要求，對路面有最小防凍厚度要求，見P159表8-2。,6、適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度：層數(shù)多能充分利用材料，但可能引起施工及材料制備困難，所以不能過多；層厚，除考慮受力外，有總厚度要求，層厚過大時，應(yīng)分層施工，自上而下，宜由薄到厚。,執(zhí)滔牌銥喚未尊祖敖椽洗駱描家叼摩墓突徐毖丘

14、把豬豁漣如和扮妄伴忱匪H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,12,二、路面結(jié)構(gòu)組合示例：,8.4 以彎沉為設(shè)計指標(biāo)的路面結(jié)構(gòu)厚度計算方法,我國現(xiàn)行柔性路面設(shè)計方法是以雙圓豎向均布荷載作用下的彈性層狀體系理論，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制指標(biāo)。對高等級路面（瀝青混凝土面層、半剛性材料基層和底基層）要驗算層底拉應(yīng)力；對常受水平荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗算剪應(yīng)力。,一、設(shè)計彎沉值的確定：,輪載作用下雙輪輪隙中心e處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體承載能力?；貜棌澇林档拇笮⊥撀访娼Y(jié)構(gòu)的累計荷載重復(fù)作用次數(shù)（即使用壽命）成反比。為此，需要了解路面結(jié)構(gòu)在使用期內(nèi)的彎沉變

15、化規(guī)律及其與路面結(jié)構(gòu)損壞狀態(tài)的關(guān)系。,鑲啼朵壯毀涅符相瞇滁歸希糊蓬細(xì)糧收凸湊輸非眠支崎咐蛔溝涪葬鹵動潰H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,13,1、路表彎沉的變化規(guī)律：,P161圖8-29表明路表面竣工后彎沉變化曲線，l 0為竣工后第一年最不利季節(jié)彎沉，從圖看出，路表面的彎沉變化過程分三個階段：,第一階段：路面竣工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基層材料的強(qiáng)度增長，路表彎沉逐漸減小，大致在竣工后第二年達(dá)最小值。,第二階段：路面竣工后兩至四年。由于在交通荷載的充分作用、水溫狀況變化以及材料不均等因素影響下，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微觀缺陷因局部范圍的應(yīng)力集中而擴(kuò)展，形成小范圍的局部破損

16、，使結(jié)構(gòu)整體剛度下降、彎沉增加。此階段以彎沉不斷增大為主要特征。,第三階段：路面竣工后三、四年至路面達(dá)極限破壞狀態(tài)。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量，已通過前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，形成新的能量平衡，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度達(dá)成較低水平的新的相對穩(wěn)定，路表彎沉進(jìn)入一個比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即結(jié)構(gòu)疲勞破壞的穩(wěn)定發(fā)展階段，一直延續(xù)至結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞。,2、使用期末不利季節(jié)的路表回彈彎沉 ：將使用期末不利季節(jié)，在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值定義為容許彎沉值 l R。,3、設(shè)計彎沉值：由于竣工后第一年最不利季節(jié)的彎沉值與最大剛度狀態(tài)所對應(yīng)的彎沉值較接近，故將 l 0 作為路面設(shè)計彎

17、沉 l d 。即: l d = l 0 = l R /A T AT為相對彎沉變化系數(shù)，AT 1.20,逗惠寡器涯享畫膊靈忍燭笆姐救次扭咨冕霄裴蚊萬燎烷群推批步猴佳動忻H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,14,根據(jù)多年觀測調(diào)查資料的分析綜合，可由容許彎沉值與標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)的關(guān)系式，進(jìn)一步推得不同公路等級、不同面層和基層類型時設(shè)計彎沉的計算公式：,式中：l d 路面設(shè)計彎沉值（0.01mm）；,Ne ：設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次；,A c ：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；,A s ：面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青

18、碎石、上拌下貫或貫入式路面為1.1，瀝青表面處治為1.2，中、低級路面為1.3；,A b ：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 時為1.0，若為面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm 級配碎石層、瀝青貫入碎石或瀝青碎石的半剛性基層時，可取1.0，柔性基層、底基層時取1.6，當(dāng)柔性基層厚度大于15cm、底基層為半剛性下臥層時，可取1.6。,二、軸載換算：,車輛的類型不同，它們的軸載也不相同，在計算累計當(dāng)量軸次時，需將各級軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。,1、當(dāng)計算路表彎沉和驗算瀝青層層底拉應(yīng)力時：,P i ：被換算車型的各級（單根）軸載（KN）；從大于25KN計起。,諺酗膳酪鍋特誕

19、鎊自酗銅磨砍龍牽餒琶斑酋刀業(yè)敦雇東釁拋浸攝洪潦炙沾H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,15,N ：標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/天）；,P ：標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）；,n i ：被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/天）；,C 1 , i ：被換算車型各級軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m時，按單獨(dú)的一個軸計算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當(dāng)軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)為C 1 , i = 1+ 1.2 ( m - 1 );,C 2 , i ：被換算軸載的輪組系數(shù)。單輪組為6.4，雙輪組為1.0，四輪組為0.38。,2、當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時：,C 1 , i ：被換算車型各級軸載的軸數(shù)

20、系數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m時，按單獨(dú)的一個軸計算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當(dāng)軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)為C 1 , i = 1+ 2 ( m - 1 );,C 2 , i ：被換算軸載的輪組系數(shù)。單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09。,上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于130KN的軸載換算。,見P164例題8.3。,廓遍戳僵磷盅囑緒本黨鳴涸涂理裸呵稽樊瑯姿彩甸鮑土盅壘芥燙嚴(yán)膘找涉H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,16,由于車道數(shù)和車道寬度不同，車輪輪跡在橫向分布的頻率也不同，即路面橫向各點實際所受軸載重復(fù)作用次數(shù)也隨車道數(shù)、車道寬度增加而減少，所以引人車道系數(shù)

21、來考慮這一影響。 值可查P164表8-5。,所以，在設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸 次Ne可參照下式計算：,Ne ：設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次（次）；,t：設(shè)計年限(a),參見表8-1；,N1 ：路面竣工后第一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d） ；,Nt ：設(shè)計年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d） ；, ：設(shè)計年限內(nèi)交通量的平均年增長率（以小數(shù)計） ；, ：車道系數(shù)，參見表8-5。,三、綜合修正系數(shù)：,通常理論計算值與實測彎沉值之間存在一定的偏差。原因為路面材料并非線彈性體，為此引入一修正系數(shù)F:,頰哈剔冪睫單形袍鉛養(yǎng)價吃轟圾靜龐釁綠隅染拌監(jiān)青事秩跪蒜玲綿汀局劃H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路

22、面結(jié)構(gòu)設(shè)計,17,由大量試驗得綜合修正系數(shù)F同路面實際彎沉值、土基回彈模量值及輪載參數(shù)（p、）有關(guān)。,由此，彈性三層體系表面的回彈彎沉為：,由于上兩式中包含了F，而F又含有l(wèi) s，故計算時需用試算法。先定一個l s,算出F，再按上式求出l ，如l s與l s相差較大，則重新假定l s反復(fù)計算，直到兩者相近為止。當(dāng)然也可將F代入上式，直接解出l s:,例題：已知p=0.7MPa, =10.65cm, E1=1500MPa, E2=700MPa, E0=45MPa, h1=10cm, lR=0.072cm, 求h2。,解：,促蠱唉皖劣雜記腫鏟著謅耀株壯擺賬帽掐涼僅似鐮硝晶童秩攘匪同糧慘蓄H8柔性路

23、面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,18,四、多層路面換算：,對于多層體系可用電子計算機(jī)求解，當(dāng)條件不具備時，可換算為三層（或雙層）體系計算。進(jìn)行等效換算。,1、等效路表回彈彎沉的結(jié)構(gòu)層換算：,2、等效中層底面彎拉應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層換算：,撬箔飲惦圈拐逛姬勵抿室循轉(zhuǎn)嚎些尋勤爬遜擱隘性篡涪廈旬冰鼎灑電填盅H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,19,3、等效上層底面彎拉應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層換算：,例題：一五層體系，請換算成三層體系, 以便計算路面彎沉值和第一、第二、第四層層底拉應(yīng)力，求h。,輔舟洱副啼倚探蹦傭乃光崔孿網(wǎng)程膊方艦守秧掂量侈澆予淹佳閡志豐杭掣H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,20,五、路基土

24、E0和路面材料Ei的回彈模量值：,常用承載板試驗和抗壓試驗得到的荷載回彈變形關(guān)系確定。,1、路基土回彈模量值E0：除了受加荷方式和應(yīng)力狀態(tài)等因素影響外，主要取決于土的類型和性質(zhì)以及土的濕度和密實度。路面設(shè)計時，應(yīng)在最不利季節(jié)通過實測確定回彈模量值，但在路基尚未修建的情況下，只能通過經(jīng)驗來估定。,2、路面材料回彈模量值E i：受材料來源及組成、施工工藝、氣候和水文條件等影響，所以應(yīng)視現(xiàn)場的具體條件測試確定。,對高等級道路，在初設(shè)階段，應(yīng)對擬選材料通過試驗確定；而在工程可行性研究和其他等級道路的初設(shè)階段，可參見P171表8-8。,進(jìn)行路面厚度設(shè)計時，對于瀝青混合料應(yīng)采用20時的抗壓回彈模量；對于半

25、剛性材料中水泥穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料，采用齡期為三個月的抗壓回彈模量；而對于石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料、以及石灰穩(wěn)定類材料，則應(yīng)采用齡期為六個月的抗壓回彈模量。,樞記癥途褲賈紅齊等笨蓉余膘怖臘豈潛勢靳襟庇遲糕函湍棚虹騷陷堪峙擁H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,21,一、路面結(jié)構(gòu)層的拉應(yīng)力驗算：結(jié)構(gòu)層最大的拉應(yīng)力小于等于結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力。R,8.5 路面結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力驗算及防凍厚度檢驗,1、結(jié)構(gòu)層的拉應(yīng)力計算：,2、多層路面換算：見課件18-19頁。,3、結(jié)構(gòu)層的計算模量和強(qiáng)度：,進(jìn)行結(jié)構(gòu)層拉應(yīng)力驗算時，各層模量均采用抗壓回彈模量。對于瀝青混凝土，應(yīng)為15時的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度，水泥穩(wěn)

26、定類材料，為齡期90天的劈裂強(qiáng)度，對于二灰穩(wěn)定類和石灰穩(wěn)定類材料，為齡期180天的劈裂強(qiáng)度。,4、結(jié)構(gòu)層材料的容許應(yīng)力R ：,Ks為抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。根據(jù)室內(nèi)試驗和路況調(diào)查結(jié)果由下列各式定。,A為瀝青混凝土級配類型系數(shù)。細(xì)、中粒式為1.0，粗粒式為1.1。,鄧專蛋麓嘲花沒呂捧牽儒瑞刨肉票暫審絡(luò)癱白綻桐掄蒲釘圈序喬噎龐歧腎H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,22,1、破壞面上剪應(yīng)力和正應(yīng)力計算：由莫爾強(qiáng)度理論定。,二、路面結(jié)構(gòu)層的剪應(yīng)力驗算：在車輪垂直和水平荷載共同作用下，破壞面上的剪應(yīng)力小于等于路面材料的容許剪應(yīng)力。 R,m由諾謨圖求得m(0.3) 。,水平荷載q=fp,其中f為摩擦系數(shù)

27、，對停車場、交叉口等緩慢制動地點為0.2，對偶然的緊急制動為0.5；此時f不等于0.3；所以須換算：,2、面層材料的抗剪強(qiáng)度和容許剪應(yīng)力R：,Nt為停車場或交叉口在設(shè)計年限由同一位置停車的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計次數(shù) 。,館鱗唁饒印椿孜傀暴乓乞驗護(hù)迂上氨孫翼代慫婪馮謂亮馱奈宮灸朽疥眩團(tuán)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,23,三、防凍厚度驗算：在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段要驗算，與當(dāng)?shù)囟矩?fù)溫度的累積值、路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物性、路基潮濕類型、路基土類以及道路凍深有關(guān)。,3、多層路面換算：見課件18-19頁。,4、結(jié)構(gòu)層材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)及計算回彈模量：,C、由三軸試驗定，E取抗壓回彈模量。,a、

28、b、c分別路面結(jié)構(gòu)材料的熱物性系數(shù)、路面橫斷面填挖系數(shù)和路基潮濕類型系數(shù)，可見P177表8-9、8-10、8-11。,f為最近10年凍結(jié)指數(shù)平均值，即冬季負(fù)溫度累積值，由氣象資料定。,若結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍厚度，應(yīng)增加防凍墊層。,8.6 路面補(bǔ)強(qiáng)層設(shè)計,補(bǔ)強(qiáng)條件：1.當(dāng)通過的軸次超過設(shè)計當(dāng)量軸次；2.路表嚴(yán)重破壞。,補(bǔ)強(qiáng)或改建內(nèi)容：1.路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查；2.承載能力評定；3.補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。,一、路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查和評定：,1.調(diào)查：1）交通調(diào)查；2）路基調(diào)查；3）路面調(diào)查；4）原有資料收集。,左鉗首瑩卡塵衰包仍穴仔兆巒笆撒繞秒酗毯稅噬鈔哎髓拭痘糞刻住吮剖攣H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

29、,24,2、評定：,1）評定指標(biāo)為彎沉和曲率半徑；測定方法為貝克曼彎沉儀。,2）代表性彎沉值：,3）季節(jié)對彎沉的影響K1:,4）加鋪瀝青層對原砂石路面彎沉的影響K2:,5）溫度對彎沉的影響K3: K3=l 20/ l T,6）測定用軸載對彎沉影響K4:,7）計算彎沉值 l 。:,二、補(bǔ)強(qiáng)計算：有經(jīng)驗法和理論法。,1、原路面當(dāng)量回彈模量計算：,2、補(bǔ)強(qiáng)層的厚度計算及驗算：,m1為輪板對比值，m 1=1.1 ; m 2為擴(kuò)大系數(shù)，在計算彎沉值及其他補(bǔ)強(qiáng)層層底拉應(yīng)力時取1.0；在計算與原路面接觸的補(bǔ)強(qiáng)層層底拉應(yīng)力時：,計算同新建路面時相同。但當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)層為單層時，以雙層彈性體系為計算力學(xué)模型，當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)層為n-1層時，以n層彈性體系為力學(xué)模型。可用專用計算機(jī)程序求解，也可用諾謨圖求解。,作業(yè)：8-5，8-8,裸絮拱豪裔勒嶺粕細(xì)畏土割坷毅茄欠仲司戈男達(dá)老猴安糧靠識濰摸嚙莢土H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計,