路基路面工程-第14章-沥青路面设计(上)概要

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；
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
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
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
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。
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
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
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
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
后轴数
轮组数
交通量ni (次/日)
1
2
1200
22Βιβλιοθήκη 150012
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
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
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
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
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。
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