《路面设计原理》讲稿--路面设计经验法

第十二章 沥青路面设计经验法

一．机场沥青路面设计

１．工程师兵团法（ＣＢＲ） 【１】方法依据

通过调查总结得到，调查结果发现∶

（１）路面吸水后，土基材料产生侧向移动； （２）路面下材料产生不均匀沉降；

（３）路面材料在多次重复荷载作用下，产生较大的弯沉。 一般认为（１）、（２）破坏由于土基压实不够；

（３）破坏由于面层厚度不足或基层抗剪强度不足 【２】设计曲线的公式化 根据布辛尼斯克理论，弹性半空间地基在圆形均布荷载作用下对称轴上的应力表达式为：

()()σααz p p ＝1132-≈-cos cos

因：

则； 112

0⎪

⎭

⎫

⎝⎛+==a z p

CBR CBR z

z σ

z

z z

CBR K k CBR p

CBR ⋅＝则＝＝ｚσσ ;0

可得：

z

a p

k CBR h a

p

k CBR z

z

=⋅-=⋅-11

；则

因：ｋ＝８．１／π

h P CBR p z =

-⎛⎝ ⎫⎭

⎪10571.π 式中：ｈ－－路面厚度（ｃｍ）； Ｐ－－轮载重（Ｋｎ）；

ｐ－－轮载接地压力（ＭＮ／ｍ＾２）。 若进一步考虑轮载的重复作用（Ｃ），则路面厚度表达式为：

h C P CBR p z ＝式中要求＜(.log .).2311441057

11012

+-⎛⎝ ⎫

⎭⎪

-π CBR 利用以上公式，工程师兵团发表了１９５８年的设计手册，这些手册都是根据以上公式计算而成。

【３】ＣＢＲ的选择

ＣＢＲ是对应土层的地基参数 设计时要求采用最小的ＣＢＲ值

【４】基层和底基层材料

标准∶以足够的路面厚度来消灭冰冻的影响；

足够的路面厚度来减少春融期对路面的影响。 方法∶利用冰冻指数和土基的湿度、密度确定 ２．联邦航空局法（ＦＡＡ） 由飞机总重、土组及基层厚度确定 二．公路路面设计方法

１．ＡＡＳＨＴＯ设计方法 【１】ＰＳＩ计算

PSI SV C P RD ＝50319110011382

..log()..-+-+-

【２】ＡＡＳＨＴＯ试验的基本方程式

路面耐用性指数的变化、荷载大小、荷载重复作用次数、路面厚度之间的关系式：

()

()

()()

G C p C C w C C L L SN L SN L L L t t ＝＝＝；＝＝（＋）＝

log log log ..

(0010112323)

519

2323

593

9362

4331

2

479

42150400811101--⎛⎝

⎫

⎭

⎪-++++βρβρ

【３】结构数与路面厚度的关系

()

log .log()...W SN G SN t ＝936102041094

1519

+-+

+

+

【４】车辆的当量换算方法

因：

log log w G t t ＝＋／ρβ

则：

β/log 33.4)log(79.4 )1log(36.993.5log 221t t G L L L SN W +-+-++＝

此式就是车辆换算的基本方程。

若取标准荷载Ｌ１＝１８磅力（８０ＫＮ），Ｌ２＝１ 取非标准荷载Ｌ１＝Ｘ磅力，Ｌ２＝１

log

.log w w x G x x 1818479118111＝+++-⎛⎝ ⎫

⎭

⎪ββ 若取非标准荷载Ｌ１＝２２磅力（１００ＫＮ），Ｌ２＝１

结构数为４，ｐｔ＝２．５，则：

β１８＝０．６５８ β２２＝０．８７８

log

....N N N N 22

18

2218

368

03208047818220477845

＝＝＝-≈⎛⎝ ⎫

⎭⎪

当ｐｔ＝２．０时，指数为４．１７ 当ｐｔ＝１．５时，指数为４．５７ 三个平均指数为４．１４ 【５】ＡＡＳＨＴＯ设计方法

土基承载值Ｓ：ｌｏｇＣＢＲ＝0.227S-0.204

交通量：２０年的总交通量或２０年的日平均交通量 结构数：不同的材料有不同的系数，然后相加

地区系数∶根据地形、气候、地下水位、冻结深度而定 【６】１９８６年版设计方法的改进

基本公式∶

()[]log [.log().log

....].log .;,..

.W SN p SN M M t R R 18519

936102424215041094

123280704005=+-+

--+++--===- λσλσ土基回弹模量保证率系数；

估计交通量的标准差

特点∶采用土基回弹模量，可以考虑土基的不同 取消地区系数 采用保证率系数

路面各层材料的等值系数采用计算确定 ２．Ｒｏａｄ Ｎｏｔｅ Ｎｏ２９ 英国第２９号道路指标法 【１】概况

由ＴＲＲＬ制订，１９６０、１９６５、１９７０修改了三版、１９８２年提出了新的设计方法

【２】主要参数和设计方法

轮载和交通量：采用标准轴载８０ＫＮ及累计交通量 路基条件∶用路基土在平衡含水量下的ＣＢＲ表示 路面厚度∶底基层由ＣＢＲ和标准轴的累计数查图 基层由基层材料和累计交通量查图 面层由面层材料和累计交通量查图