路基路面工程-第14章-沥青路面设计(上)概要
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美国西部环道试验
n
i
Ns Ni
Pi Ps
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算－第1类设计指标 • 表面弯沉－控制变形破坏
弯沉盆（deflection basin）
3δ=0.3195
δ δ δ δ mδ
h
o
1h
p=0.7M Pa x
2hi
沥青路面层状介质
h
n
y
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算－第2类设计指标 •层底拉应力－控制强度破坏
二 灰土 土基
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
长寿命沥青路面
4～7cm 高质量表面层
10～17.5cm 高模量抗车辙层
7.5～10cm 柔性抗疲劳层
土基
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
全厚式排水沥青路面
沥青混凝土
表面层+路肩
排水沥青稳定基层 沥青混凝土分隔层
第1节 概述
轴间距>3m，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为1；
轴间距≤3m，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：
C1 11.2m 1
C2－－轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为１，四轮组为0.38。
2）标准轴载－定义 我国路面设计以双轮组单轴载100kN作为标准轴载（BZZ-100）
100kN
平面投影
p=0.7MPa d
1.5d
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算 换算原则：同一路面结构在不同轴载作用下达到相同损伤程度。
a.中度疲劳开裂
b.重度疲劳开裂
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算 换算公式：通过模拟试验，建立经验公式
1、沥青路面设计内容
③厚度设计验算
性路面 青混凝土4cm 青混凝土6cm 定碎石24cm
碎石15cm
碎石63cm？？
土基
合基层沥青路面
半刚性基层沥青路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土8cm
水泥稳定碎石34cm？？
二灰土20cm 土基
组合基层沥青路面
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
车型 斯柯达760R 解放CA30A 黄河JN150 延安SX161 尼桑CK10G 交通SH141
前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 后轴
前轴 后轴
轴重pi (KN) 50.0 90.0 29.5 2×36.0 49.0 101.5 54.5 2×91.5 39.5 76.0 25.5 55.0
第1节 概述
3、设计方法分类
①经验法：AASHTO法和CBR法。 概念：依据调查或大型试验总结得到的设计方法。 特点：符合试验地的实际，但是不能结合不同地方的实际。
车辙变形/0.01mm
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
0 0
A方案 B方案 C方案 D方案 E方案
后轴数
轮组数
交通量ni (次/日)
1
2
1200
2
2
1500
1
2
2800
2
2
600
1
2
1600
1
2
3200
第1节 概述
4.交通等级
2）标准轴载－轮轴类型：不同轴载损耗作用不同，无法分析总效 应，有必要定义一种标准轴载，以便简化减小设计计算工作。
单轴单轮
双轴单轮
单轴双轮
双轴双轮
第1节 概述
4.交通等级
源自文库
3δ=0.3195
δmδ δ δ δ p=0.7M
h
o
面P层a
x
1h
基层
2hi
底基层
h
垫层
n
y
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算 • 设计指标：弯沉及沥青层底拉应力
4.35
Ns
k i 1
C1C2ni
pi p
Ns－－标准轴载的当量轴次(次/日)
ni－－被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）
C1－－轴数系数；
④结构方案比选
柔性路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm
沥青稳定碎石24cm
级配碎石15cm
二灰稳定碎石8cm
土基
半刚性基层沥青路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土8cm
二灰稳定碎石34cm
二灰土20cm 土基
组合基层沥青路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
上 面层AC13 中 面层AC16 下 面层AC25 水 泥或二灰 稳 定碎石
二 灰土 土基
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
②材料组成设计
排水式沥青混凝土 OGFC，孔隙率≈20%
密级配沥青混凝土 AC，孔隙率≈5%
沥青玛蹄脂碎石 SMA，孔隙率≈3%
第1节 概述
第十四章
沥青路面设计 Asphalt Pavement Design
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 我国沥青路面设计方法 第五节 我国沥青路面设计实例
本章学习重点
①轴载当量换算 ②沥青路面结构组合设计
层位的匹配原则、基本要求及典型结构 ③沥青路面设计指标与标准
指标的设置依据、类型及计算方法
④新建沥青路面厚度设计 计算的基本步骤、理论及经验公式
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计 ②材料组成设计 ③厚度设计验算 ④结构方案比选 ⑤排水系统设计
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
半刚性基层沥青路面
上 面层AC13 中 面层AC16 下 面层AC25 水 泥或二灰 稳 定碎石
沥青稳定碎石10cm
二灰稳定碎石34cm
级配碎石20cm 土基
第1节 概述
2、沥青路面设计原则
①路基路面整体综合设计原则 ②技术经济原则－技术先进，经济合理 ③因地制宜就地取材原则－兼顾推广新材料(SMA、OGFC) ④生态环保原则－注重保护沿线环境以及自然生态 ⑤机械化工厂化施工原则－有利于保证工程质量 ⑥分期修建原则－依据社会经济、交通量发展趋势，分期建造
x
h2
E2,υ2
hi
Ei,υi
hn
En,υn
y
第1节 概述
4.交通等级
1）设计年限--依据公路等级确定
公路等级及其功能 高速公路、一级公路 改建/扩建的高速/一级公路
二级公路 三级公路 四级公路
设计年限(年) 15
10～15 12 8 6
CPni12i
第1节 概述
4.交通等级
2）标准轴载－交通组成：行驶车辆千差万别，轴载各不相同。
4000 8000 12000 16000 20000 荷载作用次数(N/次)
第1节 概述
3、设计方法分类
②力学经验法：AI法、SHELL法、我国设计方法。 概念：依据力学模型计算结构响应，结合实际进行参数确定。
特点：理论联系实际，是目前设计方法发展的总趋势。
δ=(P/πp)1/2
δ δp
h1
E1,υ1
n
i
Ns Ni
Pi Ps
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算－第1类设计指标 • 表面弯沉－控制变形破坏
弯沉盆（deflection basin）
3δ=0.3195
δ δ δ δ mδ
h
o
1h
p=0.7M Pa x
2hi
沥青路面层状介质
h
n
y
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算－第2类设计指标 •层底拉应力－控制强度破坏
二 灰土 土基
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
长寿命沥青路面
4～7cm 高质量表面层
10～17.5cm 高模量抗车辙层
7.5～10cm 柔性抗疲劳层
土基
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
全厚式排水沥青路面
沥青混凝土
表面层+路肩
排水沥青稳定基层 沥青混凝土分隔层
第1节 概述
轴间距>3m，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为1；
轴间距≤3m，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：
C1 11.2m 1
C2－－轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为１，四轮组为0.38。
2）标准轴载－定义 我国路面设计以双轮组单轴载100kN作为标准轴载（BZZ-100）
100kN
平面投影
p=0.7MPa d
1.5d
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算 换算原则：同一路面结构在不同轴载作用下达到相同损伤程度。
a.中度疲劳开裂
b.重度疲劳开裂
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算 换算公式：通过模拟试验，建立经验公式
1、沥青路面设计内容
③厚度设计验算
性路面 青混凝土4cm 青混凝土6cm 定碎石24cm
碎石15cm
碎石63cm？？
土基
合基层沥青路面
半刚性基层沥青路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土8cm
水泥稳定碎石34cm？？
二灰土20cm 土基
组合基层沥青路面
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
车型 斯柯达760R 解放CA30A 黄河JN150 延安SX161 尼桑CK10G 交通SH141
前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 后轴
前轴 后轴
轴重pi (KN) 50.0 90.0 29.5 2×36.0 49.0 101.5 54.5 2×91.5 39.5 76.0 25.5 55.0
第1节 概述
3、设计方法分类
①经验法：AASHTO法和CBR法。 概念：依据调查或大型试验总结得到的设计方法。 特点：符合试验地的实际，但是不能结合不同地方的实际。
车辙变形/0.01mm
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
0 0
A方案 B方案 C方案 D方案 E方案
后轴数
轮组数
交通量ni (次/日)
1
2
1200
2
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1500
1
2
2800
2
2
600
1
2
1600
1
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3200
第1节 概述
4.交通等级
2）标准轴载－轮轴类型：不同轴载损耗作用不同，无法分析总效 应，有必要定义一种标准轴载，以便简化减小设计计算工作。
单轴单轮
双轴单轮
单轴双轮
双轴双轮
第1节 概述
4.交通等级
源自文库
3δ=0.3195
δmδ δ δ δ p=0.7M
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面P层a
x
1h
基层
2hi
底基层
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垫层
n
y
第1节 概述
4.交通等级
3）当量换算 • 设计指标：弯沉及沥青层底拉应力
4.35
Ns
k i 1
C1C2ni
pi p
Ns－－标准轴载的当量轴次(次/日)
ni－－被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）
C1－－轴数系数；
④结构方案比选
柔性路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm
沥青稳定碎石24cm
级配碎石15cm
二灰稳定碎石8cm
土基
半刚性基层沥青路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土8cm
二灰稳定碎石34cm
二灰土20cm 土基
组合基层沥青路面 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
上 面层AC13 中 面层AC16 下 面层AC25 水 泥或二灰 稳 定碎石
二 灰土 土基
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
②材料组成设计
排水式沥青混凝土 OGFC，孔隙率≈20%
密级配沥青混凝土 AC，孔隙率≈5%
沥青玛蹄脂碎石 SMA，孔隙率≈3%
第1节 概述
第十四章
沥青路面设计 Asphalt Pavement Design
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 我国沥青路面设计方法 第五节 我国沥青路面设计实例
本章学习重点
①轴载当量换算 ②沥青路面结构组合设计
层位的匹配原则、基本要求及典型结构 ③沥青路面设计指标与标准
指标的设置依据、类型及计算方法
④新建沥青路面厚度设计 计算的基本步骤、理论及经验公式
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计 ②材料组成设计 ③厚度设计验算 ④结构方案比选 ⑤排水系统设计
第1节 概述
1、沥青路面设计内容
①结构组合设计
半刚性基层沥青路面
上 面层AC13 中 面层AC16 下 面层AC25 水 泥或二灰 稳 定碎石
沥青稳定碎石10cm
二灰稳定碎石34cm
级配碎石20cm 土基
第1节 概述
2、沥青路面设计原则
①路基路面整体综合设计原则 ②技术经济原则－技术先进，经济合理 ③因地制宜就地取材原则－兼顾推广新材料(SMA、OGFC) ④生态环保原则－注重保护沿线环境以及自然生态 ⑤机械化工厂化施工原则－有利于保证工程质量 ⑥分期修建原则－依据社会经济、交通量发展趋势，分期建造
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En,υn
y
第1节 概述
4.交通等级
1）设计年限--依据公路等级确定
公路等级及其功能 高速公路、一级公路 改建/扩建的高速/一级公路
二级公路 三级公路 四级公路
设计年限(年) 15
10～15 12 8 6
CPni12i
第1节 概述
4.交通等级
2）标准轴载－交通组成：行驶车辆千差万别，轴载各不相同。
4000 8000 12000 16000 20000 荷载作用次数(N/次)
第1节 概述
3、设计方法分类
②力学经验法：AI法、SHELL法、我国设计方法。 概念：依据力学模型计算结构响应，结合实际进行参数确定。
特点：理论联系实际，是目前设计方法发展的总趋势。
δ=(P/πp)1/2
δ δp
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