沥青路面设计2

设计内容:designvolume1)交通荷载分析2)设计指标确定;determiningdesignparameter3)原材料的选择;selectionofrawmaterials4)路面结构组合与厚度的确定determiningdepthandcombinationofpavementstructures5)路面方案的比选.comparisonpavementalternative轴载换算方法axleloadconversion现行《公路沥青路面设计规范》轴载换算方法1、当以设计弯沉为指标及沥青层底拉应力验算时：凡轴载处于40KN-130KN的各级轴载Pi的作用次数ni按下式换算成标准轴载BZZ-100的当量作用次数N4.35121N=CC100kiiiPnC1—轴数系数，当轴间距＞3m时，按单独一个轴计算，此时轴数为m，当轴间距＜3m时，按双轴或多轴按下式计算，C1=1+1.2（m-1）C2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。8'''121N=CC100kiiiPn2、当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载40KN-130KN的的各级轴载Pi的作用次数ni按下式换算成标准轴载BZZ-100的当量作用次数N′C1’—轴数系数，当轴间距＞3m时，按单独一个轴计算，此时轴数为m，当轴间距＜3m时，按双轴或多轴按下式计算，C1’=1+2（m-1）—轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1，四轮组为0.09。'2C例题已知某货车为双后轴(轴距3m)双轮组，每一后轴重80kN，前轴重30kN(与后轴轴距3m)。试求该货车通过一次相当于标准轴Bzz-100作用几次。解:当计算路表弯沉及沥青层层底拉应力时,因前轴重40kN，双后轴轴距小于3m，双后轴轴数系数为c1=1+1.2(2-1)=2.2,当验算半刚性基层的层底拉应力时，前轴重40kN，忽略不计。双后轴轴数系数为c1=1+2*(2-1)=3,4.354.354.351218030N=CC2.21116.410.87100100kiiiPnP8812180N=CC3110.5100kiiiPnP交通调查与分析路面结构设计与验算使用的交通量是标准轴载累积作用次数。r——交通量增长率；——轮迹横向分布系数；t——设计年限。t1e365N1r1Nr路面弯沉设计标准弯沉：路面在垂直和在作用下产生的垂直变形。我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。高速公路、一级公路和二级公路的沥青路面除了按弯沉设计路面结构之外，还须对沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层进行层底拉应力的验算。城市道路路面设计尚需进行沥青混合料面层的切应力验算。设计弯沉：相当于路面竣工后第一年的不利季节，路面温度为20℃，在标准轴载100KN作用下路面容许出现的最大回弹弯沉值。L30212n-1L12n-1012EEEEhhh(,,;,,)EEEE,Eplf理论弯沉系双层体系为三层体系为弯沉计算calculationofbendingandsinkage1.弹性层状体系理论elasticlayersystemtheory2.经验公式0.2e600,,,.deCSbdCSblNAAAlNAAA设计弯沉值设计年限内一个车道上累积当量轴次,公路等级系数面层类型系数基层类型系数3.设计理论设计弯沉=理论弯沉*修正系数其中L02EpldllF0.2600deCSblNAAA1、现场实测法measuringonsite《公路路基路面现场测试规程》2、查表法checkinggraph3、室内实验法testinginlab4、换算法convertingmethod土基回弹模量值的确定valueofresiliencemodulusofearthbase路面材料设计参数值designedparametersofsurfacematerials我国《公路沥青路面设计规范》规定：沥青路面各层材料的计算模量采用抗压回弹模量（以路面设计弯沉值计算路面结构厚度时采用20℃的抗压模量，验算层底拉应力时采用15℃的抗压模量），沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度采用劈裂强度。新建沥青路面的结构厚度计算structuralthicknesscalculationofnewly-builtbituminouspavement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，以设计弯沉为路面整体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和半刚性的基层、底基层应进行层底拉应力的验算。我国城市道路设计规范规定在弯沉和拉应力两项指标外，增加一项切应力指标。结构层材料的容许拉应力allowabletensilestressofsubstratelayers1.设计要求：2.容许拉应力：路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态的最大疲劳应力。计算式：maxR,MPaMPaRSPSRSPSKK路面结构材料的容许拉应力结构材料的极限抗拉强度，，我国采用劈裂强度抗拉强度结构系数。计算弯沉和结构层底拉应力（一）弯沉计算1、双层体系适用范围：单层低级路面加土基；沥青表面处治加基层和土基。0012,LLEphlEE查诺谟图。例1已知轮载p＝0.7MPa，双圆荷载的直径d＝21.3cm。双层连续体系，E0=50MPa，E1＝200MPa；h=24cm，试计算双圆荷载轮隙中心处的弯沉值。解：查图法按双圆荷载计算查图得aL=0.435,则弯沉值为2、三层体系（E1）021122LLEEphHlEEE，；，查诺谟图。例2、已知轮载p＝0.7MPa，双圆荷载的直径d＝21.3cm。三层连续体系，E0=40MPa，E1＝800MPa；E2＝300MPa；h=6cm，H=16cm，试计算双圆荷载轮隙中心处的弯沉值。解：查表得计算弯沉0212161.5010.65EEEEhH30040==0.375，==0.13；8003006==0.56，10.651212plKKE3多层路面的厚度等效换算第一层不变，作为三层体系的上层；最下层半空间体不变，作三层体系的下层；其余层做三层体系的中间层，按下式换算厚度：弯沉计算同三层弹性体12.4232niiiEHhhE7MPa.0p65cm.10例题：路面结构及各层模量如图所示，已知轮载双圆半径计算路面弯沉值。，h1=5cmE1=1500MPa,沥青混凝土h2=7cmE2=600MPa,沥青贯入碎石h3=16cmE3=1000MPa,级配碎石灰土h4=28cmE4=160MPa,砂砾E5=40MPa,土基解：（1）将路面结构换算成三层弹性体上层：E1=1500MPa,h1=5cm；中层：中层厚度为H=∑hk(Ek/E2)1/2.4=h2+h3(E3/E2)1/2.4+h4(E4/E2)1/2.4=7+16(1000/600)1/2.4+28(160/600)1/2.4=7+19.8+16.1=42.9(cm)E2=600MPa,h2=42.9cm；下层：E0=40MPa。（2）计算路面弯沉06cm.03.6150065.107.02aE12plL（二）层底弯拉应力验算1.双层体系2.三层体系21mmpp3.多层体系多层路面的厚度等效换算1.上层底面弯拉应力的换算方法2.中层底面弯拉应力的换算方法i1k4ikkEEhh例题：路面结构及各层模量如图所示，标准轴载作用下，要验算面层和基层层底弯拉应力，请将路面结构分别转换成相应的三层弹性体系。，h1=5cmE1=1500MPa,E1’=2000MPa沥青混凝土h2=7cmE2=600MPa,沥青贯入碎石h3=16cmE3=1000MPa,级配碎石灰土h4=28cmE4=160MPa,砂砾E5=40MPa,土基沥青路面改建设计reconstructeddesignofbituminouspavement改建设计目的：destinationofreconstructeddesign通过改建，延长路面的使用寿命，满足正常交通行车的要求。改建设计内容：contentofreconstructeddesign1）路面结构状况调查；investigationofpavementstructuralconditions2）弯沉评定；evaluationofdeflection3）补强厚度计算。calculationdepthofstrengtheninglayer一、路面结构状况调查与评定investigationandevaluationofpavementstructure主要目的：了解现有路面状况和强度，据以判断是否需要加强或预估剩余使用寿命，分析路面损坏的原因及提出处理措施。1.交通分析trafficanalysis2.路基状况调查surveyofsubgrade3.路面状况调查surveyofpavement4.路面修建和养护调查buildingandmaintenancemaintenancesurvey二、原路面当量回弹模量的计算calculationofequivalentresiliencemodulusoftheoriginalpavementp4101.计算弯沉2.回弹模量三、补强厚度的计算calculationofstrengthcompensationthickness利用弹性层状体系理论进行补强层厚度计算。thecalculationofstrengtheninglayerbyelasticlayersystemtheory32100)(KKKSZll21021000mmlpEZ某二级公路(双车道)，原路面基层为泥灰结碎石，面层为厚3cm的沥青表面处治，在不利季节用BZZ-100进行弯沉测定，实测得沿线某中湿路段弯沉值(1/100mm)为：88、59、67、75、85、74、67、77、69、84、72根据试验的季节及当地自然条件，取K1=1.0，K2=1.0，取保证率为2.0.测定时路表温度换算为计算温度为T=10℃。求该路段的计算弯沉1.沥青路面设计标准指标有哪些?简述各指标的意义及与路面损坏现象间的联系。2.柔性路面的结构层组合设计的基本原则有哪些?3.沥青路面设计计算采用层状弹性体系理论，其基本概念是什么?5.如何合理拟定沥青路面结构层层次和层的厚度?