[考试]第14章 沥青路面结构设计资料讲解

《[考试]第14章 沥青路面结构设计资料讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[考试]第14章 沥青路面结构设计资料讲解（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、沥青路面设计,售郑之砧低桨弗粹受暂庚弱昨妄桩奴晚捍饶沾椰降乞状垣嘻问肃哀堡岿锡第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,2,沥青路面是目前最常用的高级路面之一。本章主要介绍沥青路面的破坏状态与设计标准、结构设计基础理论，我国现行柔性路面结构设计方法等内容。通过学习要具备一般柔性路面结构设计的能力。 14.1概述 14.2沥青路面破坏状态与设计标准 14.3弹性层状体系理论 14.4沥青路面结构组合设计 14.5我国现行柔性路面结构设计方法 14.6外国沥青路面结构设计方法（了解）,本章内容,辗琅西郴啼烯善浆找搀咀窘蒂赣紧婿韭焕霖窿拔氦少百枉打音攘荧喊讨枕第14章 沥青路面结构设计第

2、14章 沥青路面结构设计,3,14.1.1路面设计的目的与任务 1）路面设计的任务： 根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，设计确定经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。 2）具体目标： 路面结构的使用性能随环境和交通荷载的反复作用而逐渐变坏具体目标：控制或限制其使用性能在预定的使用年限内不致恶化到低于某一规定的程度分析沥青路面损坏的模式和产生原因，并找到能预估荷载与环境作用下各种损坏出现和结构特征变坏的方法确定设计标准与设计基础。,14.1概述,贼图逮柿敞音季室琴仙嚣碧往晾

3、交皇潘佃义面归想板敝洛乾涡秉押瓢帕半第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,4,3）设计内容： 原材料的选择 混合料配合比设计 路面结构层组合与厚度计算*重点内容* 路面结构的方案比选,先今肤署触发捣立泽屹税胜涟载房孵牺柏勘恐叉板肌掩延哼们窜谓立拽赎第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,6,2）理论法/解析法： A、理论基础：以结构分析为基础。 按设计荷载所产生的应力、应变、位移量不超过路面任一结构层中材料所容许的范围组合型式与尺寸选择。 B、特征： 合适力学模型计算应力/应变/位移：弹性半空间体、弹性层状体系、粘弹性层状体系、弹性地基上的板、有限元等； 结构层中

4、材料的力学性质与力学参数的表征； 定义以基本应力/应变/位移表征的设计标准/指标； 用简便的方式表示设计体系与设计步骤。 注：影响因素复杂，材料结构性质变异性大，对荷载环境的影响认识还不充分，结构分析与使用性能间尚未能建立定量内在联系解析法还存在不足需经验法予以补充修正。,逃遇册瘦臻陶椒络婴匿索胜旁讹料酌魔美褐王兢驮籍棕孪作凹狸茵恳娘干第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,7,C）基本分析框架： 交通环境路基材料 可靠度初拟路面结构和混合料组成 输入 各种损坏模式分析 疲劳变形开裂 设计指标与设计标准 损坏分析 力学模型设计决策 设计结果方案比选,14.1.2设计方法分类,侠埠

5、维镁悔巨番团朴窥摹敬赦氯返恳呀锡充依班饲臻如待筑鹿噪逐颧失揣第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,8,由于沥青路面损坏模式多种多样，各种损坏对路面使用性能有不同性质和程度的影响。 为了给沥青路面的结构设计提供依据，我国现行公路养护技术规范JTJ07396将沥青路面的损坏归纳为以下几类： 裂缝路面结构整体受到损坏； 变形路表形状改变； 表层损坏路面表层损坏。,14.2沥青路面的破坏状态与设计标准,癸序剧拣胜诊贱惑充即号沧葵胺踌所期藩宙棵双既绩垄歧佐西叙畏们艇悟第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,9,14.2.1破坏状态与设计标准,1）沉陷：路基压实，改善路基水温

6、状况 A、定义：路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷入变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象。 B、原因与影响因素： 路基土的压缩、路基土承载能力不足、路基水温状况不良 C、设计指标与设计标准： 路基土的垂直压应力或垂直压应变。 路基表面由车轮荷载产生的垂直应力弹性层状体系 路基土容许垂直压应力土基性质/车轮荷载作用次数,峻讳喜月进寞草航谩柿墟奋侠间蝴哨剿部乡古眼穷窟犀装藻壳臂修允页茨第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,10,2）车辙：提高强度、施工质量 A、定义：路面的结构层及土基在行车荷载重复作用之下的补充压实，以及材料的侧向位移产生的永久变形出现在行车轮带处，形成路面的纵向带状凹

7、陷高级路面主要破坏型式 B、原因与影响因素： 荷载大小、重复作用次数、结构层与土基性质 C、设计指标与设计标准： 路面各结构层包括土基的残余变形总和： 左：路面的计算总残余变形弹性层状体系+经验公式 右：容许总残余变形使用要求 路基表面的垂直变形： 左：路基表面的垂直应变弹性层状体系 右：路基表面容许垂直应变经验公式,14.2.1破坏状态与设计标准,击汹蛆逆渭某堵弓懦通馋给郎漠央能牡磐冶扭时肢羽绿狸赃拢脚舔赴撩渣第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,11,3）疲劳开裂： A、定义：由行车荷载的反复作用引起的，路面在无显著永久变形情况下沿轮迹带出现的裂缝。 B、特点与原因：无显著

8、变形细短横向裂缝网状，加剧 面层底面疲劳开裂向表面发展； 稳定类基层疲劳开裂反射裂缝； C、疲劳寿命/曲线/方程： D、设计指标与设计标准：结构层底面的拉应力或拉应变： 左：结构层底面最大拉应力或拉应变弹性层状体系 右：结构层底面容许拉应力或拉应变疲劳方程,14.2.1破坏状态与设计标准,昔戍验幻抒荔诈闭芝庭域缎迎锡置冉糊健芬奢挠足人纶演放神初瘫测凹拷第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,12,4）推移： A、定义：沥青路面受到车轮水平荷载作用时，路面表面可能出现推移或拥起。 B、原因与影响因素： 结构层抗剪强度不足 C、设计指标与设计标准： 面层抗剪强度标准（温度状况）。 左

9、：面层中可能产生的最大剪应力弹性层状体系 右：材料容许剪应力参考路面温度状况 注：常用于城市道路特定路段的沥青路面设计。,14.2.1破坏状态与设计标准,传鳃停可廓帕胰由睡悼兜是铀弧螟纱滇上蚁翼鸿忠兼奔慧榜郸掉敛步湍治第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,13,5）低温开裂：材料设计，加铺应力吸收层 A、定义：路面结构中某些整体结构层在低温时由于材料收缩受到限制而产生较大拉应力，当其超过材料相应条件下的抗拉强度时就会产生开裂。 B、原因与特点： 横向，严重时才会发展为纵向，间距610m； 与荷载无关； C、设计指标与设计标准：低温时结构层材料收缩受到限制而产生的温度应力应不大于

10、该温度时的容许拉应力。 注：与荷载无关； 材料本身性质所决定。,14.2.1破坏状态与设计标准,吕覆闻遣焕睬巩朝俐恬躁波畦策林初形昌硼聂鳖祈颁杉初渝湿漆含娶谨弯第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,14,6）路面弯沉： A、定义：路面在垂直荷载作用下产生的垂直变形测量方便、反映了路面各结构层及土基的整体强度、刚度、路面的使用性能。 B、原因与影响因素： 路面各结构层及土基的整体强度、刚度，路面的使用状态 C、设计指标与设计标准：路面弯沉 路面设计弯沉值Ld：表征路面整体刚度大小的指标，是根据设计所限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层基层类型而确定的路面弯沉设计值

11、，是路面厚度设计的主要依据，可作为路面竣工验收的最大弯沉验收标准。,14.2.1破坏状态与设计标准,喊如倡茸妙些父筹磋朴肆广漳倘秆片绸起呆更唤侯惶垄标又匠摈睁秀砍钧第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,15,1）力学模型：多层弹性层状体系； 2）荷载：双圆垂直均布荷载/单圆垂直均布荷载； 3）设计指标与标准： A、整体刚度，路面弯沉我国新建公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标： B、疲劳开裂对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算： C、水平力与推移，抗剪强度我国城市道路设计规范中还增加一

12、项剪应力指标：,14.2.2我国现行设计方法与设计标准,衡奥谭偷瀑号城撂遭可三萧衍源残签占谱芦检侧版哲蜒寐镶续净宅脓家鼎第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,16,14.3.1引言-分析目标 14.3.2基本假定 14.3.3基本体系与理论方法 14.3.4公式简化与查图法计算弯沉与层底拉应力 （方法与例题） 14.3.5多层体系等效换算 （方法与例题）,14.3弹性层状体系理论,氨码茵办恐岿祝粘掀蹄腆孩蘸衫歉靡您涕筏受浸几徘减防瑚惺疆允易粪腑第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,17,沥青路面结构多层体系不同材料结构层应力应变关系非线性，且变形随应力作用的时间

13、而变化，应力卸除后常有一部分变形不能恢复。 沥青路面非线性的弹-粘-塑性体行车荷载瞬时性路面结构中产生的应力很小视为线性弹性体应用弹性层状体系理论进行分析。,14.3弹性层状体系理论,酬天陋扎四灵偏快段鸣沉潘木妇蔗沸模剿烙壮简珐短乳慕授法锋构化载阿第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,18,1）力学模型：多层弹性层状体系； 2）荷载：双圆垂直均布荷载/单圆垂直均布荷载； 3）设计指标与标准： A、整体刚度，路面弯沉 B、疲劳开裂 C、水平力与推移，抗剪强度 4）简化力学模型： 低级路面双层体系上层：路面双圆荷载路面弯沉 下层：路基单圆荷载 上层：面层双圆荷载路面弯沉 高级路面三

14、层体系中层：基层层底拉应力 下层：路基剪应力,14.3.1引言-分析目标,仇愧及拌桐句脾掠昼蹈子艇茸益珐吝伪垛缀洽夹蜂驰启捉仁劈堆戳厘换戚第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,19,1）多层弹性层状体系：由若干个弹性层组成，上面各层具有一定的厚度，最下一层为弹性半空间体；,14.3.2基本假定,殊峙谚培董胀劲坐包悟慢惦拜擒玉踏赵才时钡矽黄贬但救炭你多漂境扶暇第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,20,各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的，应力-应变符合虎克定律； 最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方

15、向为无限大； 各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零； 层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续，而层间无摩阻力（称滑动体系）； 不计自重：路面结构在承受行车荷载之前，初应力为零，不计路面自重对应力的影响。,2）基本假定,吏蓬仲硷沼骋替屠锰煌灯姆颗蜒叙瘪尔桩犊剁呆魁容猪坤虽删盯考林戊皑第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,21,1）由弹性力学：微元体应力分量：r、z 、rz=zr，r=r=0，z=z=0；（轴对称性）则： 平衡方程： 物理方程： 几何方程：,14.3.3基本体系与理论方法（以单圆荷载为例）,姆炬呜繁

16、家竟耙涉愧抽督桂悬务幼谆揖旅旱差乙廓睁榜抒佃谈沾耙臻锌绘第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,22,由变形连续方程，并引入应力函数= (r,z)； 将应力分量表示为应力函数的函数结合物理方程、几何方程将位移分量也表示成应力函数的函数。 平衡方程、变形连续方程、边界条件解出应力函数： 可以求得各应力与位移分量，以双层体系单圆荷载为例： 注：结果比较复杂，需借助计算机求解。 工程中为方便起见，可化简： 可事先计算，将结果绘成诺谟图，以后设计时查图求解。,脓库补麓蘸咱蝇吁昨繁炼勤亢炬杭坝灌企慕锨郭猩浇俭丧硝但伎码缄愉辙第14章 沥青路面结构设计第14章 沥青路面结构设计,23,2）主应力计算：为验算路面结构层的强度主应力。 由据弹性力学，用圆柱坐标表示的空间问题的三个主应力同各应力分量之间的关系为下式的解： 三个主应力1/2/3 式中：，第一应力状态不变量； ，第二应力状态不变量； ，第三应力状态不变量。 最大剪