第十四章沥青路面设计.ppt
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1、第十四章 沥青路面设计,江苏大学 汽车与交通工程学院,主要内容,第一节概述 第二节弹性层状体系理论 第三节沥青路面结构组合设计 第四节沥青路面的设计指标与标准 第五节我国沥青路面设计方法 第六节我国沥青路面设计实例 第七节国外沥青路面设计方法简介(自学),第一节 概述,1、沥青路面设计的内容 结构组合设计 材料组成设计 厚度设计验算 结构方案比选 路肩构造设计 排水系统设计,第一节 概述, 2、沥青路面结构设计的原则 (一)路基路面整体综合设计原则 (二)密切结合自然条件及实践基础原则 (三)满足交通与使用要求原则 (四)因地制宜、合理选材原则 (五)保护自然生态与沿线环境原则 (六)工厂及机
2、械化施工、方便施工原则 (七)技术与经济性并重原则 (八)分期修建、方便养护原则,第一节 概述, 3、沥青路面结构设计方法种类 经验法:AASHTO法;CBR法。 依据调查或大型试验总结得到的设计方法,其特点是符合试验地的 实际,但是不能结合不同地方的实际。 力学经验法(M-E):AI法;SHELL法;我国设计方法。 依据力学模型计算结构响应,结合实际进行参数的确定,其特点是 理论联系实际,是目前设计方法发展的总趋势。 典型结构法:法国方法;中国八五研究成果。 通过调查,总结得到的与交通量等参数有关的结构图,特点是减少了设计的随意性,具有结构使用性能明确,结构图统一。 优化设计法 通过目标函数
3、优化,使其具有性能与费用的最优性,但尚不成熟。,第一节 概述,4、沥青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: 路面设计的指标与标准确定: 运用基本关系式进行设计计算或验算,第一节 概述,5、沥青路面的轴载换算 1)标准轴载及当量换算 轴载换算:公路实际行驶的车轮类型千差万别,轴载也各不相同,它们对路面结构的损耗作用也不同,无法分析它们对弯沉增大的总效应,有必要定义一种标准轴载,将其它轴载的作用等效为标准轴载作用。 标准轴载:标准轴载一般要求对路面的响应较大、同时又能反映本国的公路运输运营车辆的总体
4、轴载水平,涉及运输经济和路面结构经济性两个方面。 我国规范采用单轴双轮组BZZ-100(详见P378的表14-2);美国为18kip(单轴80.1KN,1KN24.809lbf)、32kip(双轴142.34KN);德国为110KN;印尼为50KN;黎巴嫩为140KN;联合国141个成员国的比例如下:小于100KN占67.36、101KN110KN占11.56、111KN120KN占5.44、大于121KN占15.64。,第一节 概述,2) 轴载当量换算的原则等破坏原则: 等破坏原则:不同标准轴载使用末期达到相同的临界状态为标准。即对同一种路面结构,甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态,乙
5、轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次数为N2,此时甲乙两种轴载作用在使用末期的破坏状态相同; 等厚度原则:对某一种交通组成,不同标准轴载换算换算所得轴载作用次数设计计算确定的路面厚度相同。 数。 3)当量轴次 按弯沉或弯拉应力为指标将不同车型、不同轴载的作用次数换算为与标准轴载100KN相当的轴载作用次数。,第一节 概述,第一节 概述,第一节 概述,第一节 概述,第一节 概述,3)沥青路面结构的设计年限 路面达到使用的临界状态的最小年限。 目前的基准年限如前表所示。 4)城市道路设计年限 道路交通量达到饱和状态时的设计年限。一般规定:快速路、主干路为20 年;次干路为15 年;支路为10 年
6、 15 年。 5)累计当量轴次 设计年限内考虑车道系数后一个车道上的当量轴次总和。,第一节 概述,第一节 概述,我国沥青路面交通轻重的等级划分,第二节 弹性层状体系理论,第二节 弹性层状体系理论,2、弹性层状体系理论的假定 1)各层连续、弯曲弹性、均匀、各向同性,位移、形变微小; 2)最下一层(路基)在水平方向和垂直方向无限大,其上各层厚度有限,水平方向无限; 3)各层在水平方向无限远处,及最下层向下无限深处,应力、形变、位移为零; 4)层间接触情况,或完全连续(连续体系)或仅竖向应力和位移连续而无摩阻力(滑动体系); 5)不计自重。 3、弹性层状体系理论的求解过程 轴对称课题,将车轮荷载简化
7、为圆形均布荷载。,第二节 弹性层状体系理论,第三节沥青路面结构组合设计,1、沥青路面结构组合设计的基本原则 总原则: 面层耐久、基层坚实、土基稳定 具体要求: 1)适应行车荷载作用的要求 从上至下,从薄到厚,从强到弱,表层抗滑、抗磨耗 2)在各种自然因素作用下稳定性好 具有很好的水稳定性和温度稳定性 3)考虑结构层的特点 上下层匹配,总体上强度足够而不过多浪费 4)考虑防冻、防水要求,第三节沥青路面结构组合设计,详细组合原则: 1)根据沥青路面的工作特性,各结构层应尽量按强度和刚度自上而下逐层递减的规律安排; 2)必须考虑材料特点和施工工艺以及强度和造价等方面考虑; 3)各结构层应具有适宜的厚
8、度,不宜使层数过多而厚度过小; 4)应合理选择相邻结构层之间的模量比(基层:面层(E2E1)宜在1.53,基层:底基层(E2E3)宜不大于3, 底基层:土基(E3E0)宜在2.512.5); 5)对于低温地区,应考虑收缩裂缝,进行合理的防止反射裂缝组合,并保证有适宜的沥青面层厚度; 6)对于潮湿地区及多雨地区,应考虑水稳定性,选择水稳定性好的基层及尽量考虑不透水的面层; 7)路面还应满足防冻厚度的要求; 8)应考虑结构层间的结合性。,第三节沥青路面结构组合设计,轻交通中等交通结构组合设计原则 按照道路等级和交通要求选择面层等级和类型 按各结构层的功能选择结构层次 按各结构层的应力分布特性 顾及
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