h8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1,柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2,一、設(shè)計(jì)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(jì)方法：有經(jīng)驗(yàn)法（試驗(yàn)）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：,彈性半無(wú)限地基上的板E地基,三、我國(guó)現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)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(lè)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),3,8.1 柔性路面的損壞模式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),路面設(shè)計(jì)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?yàn)槁坊臈l件差，過(guò)于濕軟，產(chǎn)生大的豎直變形。,2.車轍：縱向變形。原因?yàn)楹奢d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?yàn)樗胶奢d引起。,4.開(kāi)裂：疲勞變形。原因?yàn)檐囕v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(dòng)、離散現(xiàn)象。原因?yàn)槊鎸硬牧险辰Y(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(kāi)裂、低溫縮裂和車轍。,曼舟概留礬怨畫(huà)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),4,二、設(shè)計(jì)指標(biāo)：,1、疲勞開(kāi)裂：以疲勞開(kāi)裂作為臨界狀態(tài)設(shè)計(jì)，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(kāi)裂前路面材料所能經(jīng)受的荷載重復(fù)作用次數(shù)。,對(duì)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(jì)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(yàn)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(kāi)裂的機(jī)率高。根據(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(jì)指標(biāo)：,上述三項(xiàng)為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)任一柔性路面都要滿足。除此之外，還有三項(xiàng)次要指標(biāo)，在特定的荷載、溫度場(chǎng)合使用，指導(dǎo)面層材料的設(shè)計(jì)。,肪電瞻述撕置札夜弘頁(yè)滓江把葷貸廣恫亨品激拒烴卑我號(hào)橢乃受癥躺吟袖H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(dòng)產(chǎn)生的水平力作用時(shí)，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(duì)寒冷地區(qū)低溫時(shí)，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(shí)材料的抗拉強(qiáng)度。,8.2 彈性層狀體系的應(yīng)力和位移計(jì)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?yàn)閷訝铙w系和豎直荷載都對(duì)稱于荷載軸z，可以采用圓柱坐標(biāo)來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),6,在圓柱坐標(biāo)中，體系的微分單元上作用有三個(gè)法向應(yīng)力r(徑向）、（切向）、z（豎向）及三對(duì)剪應(yīng)力rz=zr，r=r，z=z。此外，單元體還有三個(gè)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(duì)稱荷載時(shí)，各應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量也對(duì)稱于對(duì)稱軸，即它們僅是r和z的函數(shù)，因而， r=r=0，z=z=0，三對(duì)剪應(yīng)力簡(jiǎn)化為一對(duì)；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(wú)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(wú)限延伸的，其上各層在水平向無(wú)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(dòng)體系）；,4）最下層無(wú)限深處的應(yīng)力和位移均為零。當(dāng)r,z時(shí)，、。,3、應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系式：,物理方程：,勢(shì)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),7,體系內(nèi)任一點(diǎn)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)力狀態(tài)不變量；,I3 為第三應(yīng)力狀態(tài)不變量；,解出三個(gè)實(shí)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(duì)稱問(wèn)題，求解更復(fù)雜，但現(xiàn)國(guó)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(jiǎn)單的情況,將路基看成彈性將路基看成彈性半無(wú)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),8,當(dāng)求算路表面荷載中心處的彎沉W0時(shí)，r/=z/=0，彎沉系數(shù)可利用電子計(jì)算機(jī)求得0=0.35，1=0.25時(shí)的值，并繪制成諾謨圖，以便使用。,2、雙圓圖式：,實(shí)用上已繪出0=0.35，1=0.25時(shí)的,二、彈性三層體系解彈將路基分為面層、基層和路基三個(gè)層次,1、單圓圖式：,喘機(jī)習(xí)營(yíng)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(shí)，H、h2時(shí)，厚度增加對(duì)彎沉無(wú)顯著影響。一般，基層厚度對(duì)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：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?jiàn)P152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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),10,3、面層底面拉應(yīng)力1： E2對(duì)其影響極大，E2，1，H/， 1 ，當(dāng)H/<2時(shí)， 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(shí)， 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(huì)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(shí)恰恰相反，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jì)；,要求：路基穩(wěn)定、基層堅(jiān)實(shí)、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(jì)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(qǐng)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),11,2、按各結(jié)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(shí)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(jià)。,強(qiáng)度、剛度按深度遞減時(shí)注意各結(jié)構(gòu)層之間的E不能相差太大，否則上層底面將出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，引起開(kāi)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(duì)路面有最小防凍厚度要求，見(jiàn)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(guò)多；層厚，除考慮受力外，有總厚度要求，層厚過(guò)大時(shí)，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把豬豁漣如和扮妄伴忱匪H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),12,二、路面結(jié)構(gòu)組合示例：,8.4 以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算方法,我國(guó)現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)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(duì)高等級(jí)路面（瀝青混凝土面層、半剛性材料基層和底基層）要驗(yàn)算層底拉應(yīng)力；對(duì)常受水平荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗(yàn)算剪應(yīng)力。,一、設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)潰H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(guò)程分三個(gè)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(zhǎng)，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，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(guò)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(duì)穩(wěn)定，路表彎沉進(jìn)入一個(gè)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(jì)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(jì)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(duì)應(yīng)的彎沉值較接近，故將 l 0 作為路面設(shè)計(jì)彎沉 l d 。即: l d = l 0 = l R /A T AT為相對(duì)彎沉變化系數(shù)，AT 1.20,逗惠寡器涯享畫(huà)膊靈忍燭笆姐救次扭咨冕霄裴蚊萬(wàn)燎烷群推批步猴佳動(dòng)忻H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),14,根據(jù)多年觀測(cè)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(jì)作用次數(shù)的關(guān)系式，進(jìn)一步推得不同公路等級(jí)、不同面層和基層類型時(shí)設(shè)計(jì)彎沉的計(jì)算公式：,式中：l d 路面設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）；,Ne ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次；,A c ：公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.0，二級(jí)公路為1.1，三、四級(jí)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(jí)路面為1.3；,A b ：基層類型系數(shù)，對(duì)半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm 時(shí)為1.0，若為面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm 級(jí)配碎石層、瀝青貫入碎石或?yàn)r青碎石的半剛性基層時(shí)，可取1.0，柔性基層、底基層時(shí)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(shí)，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(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，需將各級(jí)軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。,1、當(dāng)計(jì)算路表彎沉和驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí)：,P i ：被換算車型的各級(jí)（單根）軸載（KN）；從大于25KN計(jì)起。,諺酗膳酪鍋特誕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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(jí)軸載作用次數(shù)（次/天）；,C 1 , i ：被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)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(yàn)算時(shí)：,C 1 , i ：被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)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(jiàn)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(diǎn)實(shí)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)來(lái)考慮這一影響。 值可查P164表8-5。,所以，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸 次Ne可參照下式計(jì)算：,Ne ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次（次）；,t：設(shè)計(jì)年限(a),參見(jiàn)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(jì)年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d） ；, ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率（以小數(shù)計(jì)） ；, ：車道系數(shù)，參見(jiàn)表8-5。,三、綜合修正系數(shù)：,通常理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)彎沉值之間存在一定的偏差。原因?yàn)槁访娌牧喜⒎蔷€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(jià)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),17,由大量試驗(yàn)得綜合修正系數(shù)F同路面實(shí)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(jì)算時(shí)需用試算法。先定一個(gè)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(jì)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柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),18,四、多層路面換算：,對(duì)于多層體系可用電子計(jì)算機(jī)求解，當(dāng)條件不具備時(shí)，可換算為三層（或雙層）體系計(jì)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(lì)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(qǐng)換算成三層體系, 以便計(jì)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),20,五、路基土E0和路面材料Ei的回彈模量值：,常用承載板試驗(yàn)和抗壓試驗(yàn)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(shí)度。路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在最不利季節(jié)通過(guò)實(shí)測(cè)確定回彈模量值，但在路基尚未修建的情況下，只能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)估定。,2、路面材料回彈模量值E i：受材料來(lái)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(chǎng)的具體條件測(cè)試確定。,對(duì)高等級(jí)道路，在初設(shè)階段，應(yīng)對(duì)擬選材料通過(guò)試驗(yàn)確定；而在工程可行性研究和其他等級(jí)道路的初設(shè)階段，可參見(jiàn)P171表8-8。,進(jìn)行路面厚度設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于瀝青混合料應(yīng)采用20時(shí)的抗壓回彈模量；對(duì)于半剛性材料中水泥穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料，采用齡期為三個(gè)月的抗壓回彈模量；而對(duì)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(gè)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(shì)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),21,一、路面結(jié)構(gòu)層的拉應(yīng)力驗(yàn)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(yàn)算及防凍厚度檢驗(yàn),1、結(jié)構(gòu)層的拉應(yīng)力計(jì)算：,2、多層路面換算：見(jiàn)課件18-19頁(yè)。,3、結(jié)構(gòu)層的計(jì)算模量和強(qiáng)度：,進(jìn)行結(jié)構(gòu)層拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，各層模量均采用抗壓回彈模量。對(duì)于瀝青混凝土，應(yīng)為15時(shí)的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度，水泥穩(wěn)定類材料，為齡期90天的劈裂強(qiáng)度，對(duì)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(yàn)和路況調(diào)查結(jié)果由下列各式定。,A為瀝青混凝土級(jí)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(méi)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),22,1、破壞面上剪應(yīng)力和正應(yīng)力計(jì)算：由莫爾強(qiáng)度理論定。,二、路面結(jié)構(gòu)層的剪應(yīng)力驗(yàn)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)，對(duì)停車場(chǎng)、交叉口等緩慢制動(dòng)地點(diǎn)為0.2，對(duì)偶然的緊急制動(dòng)為0.5；此時(shí)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(chǎng)或交叉口在設(shè)計(jì)年限由同一位置停車的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)次數(shù) 。,館鱗唁饒印椿孜傀暴乓乞驗(yàn)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),23,三、防凍厚度驗(yàn)算：在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段要驗(yàn)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(jiàn)課件18-19頁(yè)。,4、結(jié)構(gòu)層材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)及計(jì)算回彈模量：,C、由三軸試驗(yàn)定，E取抗壓回彈模量。,a、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(jiàn)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(jì),補(bǔ)強(qiáng)條件：1.當(dāng)通過(guò)的軸次超過(guò)設(shè)計(jì)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(píng)定；3.補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。,一、路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查和評(píng)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(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),24,2、評(píng)定：,1）評(píng)定指標(biāo)為彎沉和曲率半徑；測(cè)定方法為貝克曼彎沉儀。,2）代表性彎沉值：,3）季節(jié)對(duì)彎沉的影響K1:,4）加鋪瀝青層對(duì)原砂石路面彎沉的影響K2:,5）溫度對(duì)彎沉的影響K3: K3=l 20/ l T,6）測(cè)定用軸載對(duì)彎沉影響K4:,7）計(jì)算彎沉值 l 。:,二、補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：有經(jīng)驗(yàn)法和理論法。,1、原路面當(dāng)量回彈模量計(jì)算：,2、補(bǔ)強(qiáng)層的厚度計(jì)算及驗(yàn)算：,m1為輪板對(duì)比值，m 1=1.1 ; m 2為擴(kuò)大系數(shù)，在計(jì)算彎沉值及其他補(bǔ)強(qiáng)層層底拉應(yīng)力時(shí)取1.0；在計(jì)算與原路面接觸的補(bǔ)強(qiáng)層層底拉應(yīng)力時(shí)：,計(jì)算同新建路面時(shí)相同。但當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)層為單層時(shí)，以雙層彈性體系為計(jì)算力學(xué)模型，當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)層為n-1層時(shí)，以n層彈性體系為力學(xué)模型?？捎脤Ｓ糜?jì)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(shí)濰摸嚙莢土H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H8柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),