01基本原理讲稿

路面设计原理与方法（第二版）黄晓明１９９8年6月路面设计原理与方法第1页一．本课程的目的和意义本课程为公路、城市道路机场工程方向的硕士研究生学位课程。通过本课程的学习，学生应掌握路面设计的基本原理、世界各国使用的主要方法，初步了解本学科前沿动向和学科发展趋势。二．主要参考教材１．PrinciplesofPavementDesignE.J.YoderM.W.Witczak（原版及中文版）２．柔性路面设计理论与方法朱照宏许志鸿同济大学出版社３．柔性路面结构设计方法林绣贤人民交通出版社４．刚性路面设计邓学钧陈荣生人民交通出版社5．路面设计原理与方法黄晓明东南大学交通学院三．课程计划第一周第一章基本原理……………………………………………1§1-1基本概念………………………………………1§1-2水泥混凝土路面………………………………2§1-3沥青混凝土路面………………………………3§1-4机场道面………………………………………5§1-5路面结构优化…………………………………7第二周第二章车辆与交通…………………………………………8§2-1车辆对路面的作用……………………………8§2-2沥青路面轴载换算方法………………………15§2-3水泥混凝土路面轴载换算方法………………25第三周第三章气候与环境…………………………………………32§3-1我国公路自然区划……………………………32§3-2自然因素对公路路面体系的影响……………33§3-3公路路面的温度状况…………………………34§3-4公路路面的湿度状况…………………………37§3-5公路路面的温度场分析………………………38自学第四章路基材料……………………………………………58路面设计原理与方法第2页§4-1土的工程分类……………………………………58§4-2土基的变形特性…………………………………61§4-3土基的强度指标…………………………………64§4-4土基的反应模量…………………………………65§4-5加州承载比CBR…………………………………66§4-6地基的干湿类型…………………………………69§4-7土基压实…………………………………………70§4-8土基的处理………………………………………73第四、五周第五章沥青路面应力分析…………………………………75§5-1古典设计方法…………………………………75§5-2沥青路面层状体系理论与分析………………76第六、七、八周第六章水泥混凝土路面应力分析……………………98§6-1早期荷载应力分析………………………………98§6-2Westergaard计算公式…………………………98§6-3弹性地基板的荷载应力………………………102§6-4混凝土路面荷载应力的有限元分析…………107§6-5接缝地基板的有限元分析方法………………117§6-6水泥混凝土路面的温度应力分析……………124第九周考试第十周第七章无机结合料稳定材料………………………………137§7-1概述……………………………………………137§7-2无机结合料稳定材料的强度特性……………138§7-3无机结合料稳定材料的疲劳特性……………142§7-4无机结合料稳定材料的干缩特性……………146§7-5无机结合料稳定材料的温度收缩特性………151§7-4无机结合料稳定材料的收缩机理分析………153自学第八章沥青混凝土材料……………………………………155§8-1沥青混凝土的特性………………………155§8-2沥青混凝土路面的施工…………………161自学第九章水泥混凝土材料………………………………174§9-1水泥混凝土材料的性能……………………174§9-2水泥混凝土的组成设计……………………178§9-3轨道式摊铺机修筑水泥混凝土路面技术…181第十一周路面设计原理与方法第3页第十章公路沥青路面设计方法………………………188§10-1对路面的要求及损坏的极限标准………188§10-2AASHTO沥青路面设计法………………190§10-3CBR设计法………………………………203§10-4壳牌（SHELL）设计法…………………211§10-5美国地沥青协会（AI）设计法…………222§10-6我国沥青路面设计………………………225第十二周第十一章公路水泥混凝土路面设计…………………234§11-1水泥混凝土路面的破坏类型与设计指标…234§11-2水泥混凝土路面的平面分块与接缝形式…235§11-3传力杆设计与应力验算……………………240§11-4水泥混凝土路面接缝的传荷能力…………248§11-5国外水泥混凝土路面设计方法……………253§11-6我国水泥混凝土路面设计方法……………261§11-7配筋混凝土路面……………………………271第十三周第十二章机场沥青混凝土道面设计…………………274§12-1CBR机场沥青混凝土道面道面设计……274§12-2美国联邦航空局（FAA法）……………278§12-3美国地沥青协会法………………………282第十四周第十三章机场水泥混凝土道面设计…………………287§13-1素水泥混凝土道面结构设计……………287§13-2我国机场水泥混凝土道面设计方法……291§13-3波特兰水泥协会（PCA）法……………291第十五周第十四章路面使用品质及路况评定…………………298§14-1路面功能及其评价………………………298§14-2路面结构承载力的评定…………………298§14-3路面结构损坏状况评定…………………301§14-4路面行驶质量……………………………305§14-5路面抗滑性能……………………………307第十六周复习第十七周考试路面设计原理与方法第4页第一讲基本原理一．概述１．路面设计方法经验法———AASHTO法；CBR法半经验半理论法——AI法；SHELL法；中国法典型结构法———法国方法；中国八·五研究成果优化设计法———正在进行研究２．路面设计的基本内容结构组合设计材料组成设计厚度设计路肩设计排水设计３．路面厚度设计的基本过程确定交通量，如车型、轴重、轮胎压力、各车型通过数及横向分布路面结构组合，确定材料品种及其它参数参数修正方法路面设计的指标与标准运用基本关系式进行设计二．路面类型１．沥青路面由较薄的摩耗层及其下的沥青混凝土层、基层和底基层所组成，它主要有以下特点∶刚度较小抗弯拉强度较低土基压力较大面层受环境的影响较大可以分期修建便于养护２．水泥混凝土路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构，它主要有以下特点∶刚性较大抗弯拉强度较大有较大的荷载扩散能力三．路面的使用要求和特点１．使用要求强度和刚度良好的稳定性（高温、低温及水稳定性）表面平整性表面抗滑性路面设计原理与方法第5页耐久性２．特点变异性或不确定性大（水文、地质、材料、设计、施工）路面的设计、施工、养护和监测是一个相互联系的系统（费用、服务水平）路基路面是复合结构四．机场道面１．机场的使用要求强度和刚度良好的稳定性（高温、低温及水稳定性）表面平整性表面抗滑性耐久性表面洁净２．机场分级按跑道长度分：１～４级按飞机机翼长度和主起落架轮外侧间距：Ａ～Ｅ五级代码１代码２等级跑道基本长度(m)等级翼展(m)主起落架最外轮间距(m)１＜800Ａ＜15＜4.5２800～1199Ｂ15～23.994.5～5.99３1200～1790Ｃ24～35.996～8.99４＞1800Ｄ36～51.999～13.99Ｅ52～59.999～13.99例如∶４Ｅ表示长度大于１８００米，机场宽度６０米３．机场设计的内容道面结构组合方案与设计厚度设计经济分析４．机场道面与公路路面考虑的主要因素基本相同，但数值相差较大飞机重量大于汽车公路荷载的重复次数大于机场（2000～40000）轮胎压力差别大设计考虑荷载的方法不同平面布置不同（跑道，联络道，滑行道等）飞机漫行及公路车辙板厚相差较大路面设计原理与方法第6页六．路面破坏类型１．结构与功能破坏类型结构性破坏∶路面的整体或某一个或几个组成部分的破坏。功能性破坏∶由于路面的不平整或太光滑，使其不再具有预期的功能。２．沥青路面类型沥青路面裂缝或断裂纵向裂缝横向裂缝龟裂块裂温度裂缝反射裂缝变形车辙波浪沉陷隆起表面损坏泛油松散坑槽磨光露骨３．水泥路面类型水泥路面裂缝或断裂纵向裂缝横向裂缝斜向裂缝角隅裂缝变形沉陷隆起表面损坏纹裂或起皮坑洞接缝损坏填缝料损坏接缝碎裂拱起唧泥错台４．特点路面设计原理与方法第7页不一定同时发生，但都是经逐渐累积而成；功能性破坏一般可通过维修而恢复；结构性破坏一般要彻底翻修。七．路面系统设计路面设计可靠度路面费用（投资、养护、系统总费用）路面系统设计