路面设计及原理

（1）弹性地基薄板基本假设
文特勒地基模型
2x
0.4
0.081(2x 2)3.23 (SN 1)5.19 23.23
0.4 0.081(x 1)3.23 (SN 1)5.19
x
帕斯杰纳克地基
弹性半空间地基
弹性层状地基
7、 设计要求
1.路基和基层设计： 要求密实、均匀、稳定和防冻厚度及 E 大于规定值。
1.基层材料测定法 （1）压入承载板 （2）弯沉测定法 （3）顶面法 2.反算法 影响因素 土基回弹模量较小的变化，对结构厚度将产生较大的影响，路基的回弹模量除了受重复荷载 作用的影响外，还与土质、压实度、含水量等有密切关系，在具体施工中是通过选取好的土 质、增加压实、控制弯沉来实现的。这些因素又与施工质量密切相关，所以路基施工质量的 好坏直接影响到路面结构的安全性以及工程的经济性。 分析了影响土基回弹模量的主要因素,如压实度、含水量、稠度与压实度、回弹弯沉、CBR 值、压实方式和龄期等。
的影响;湖南、浙江、安徽、广东、四川、贵州和云南的 K1 建议值是根据不利季节、过渡季 节和千燥季节来划分的，这几个省份的凡变化不大，范围是 1.0^' 1.8 之间。
存在问题 (1)原先的柔性路面设计规范容许弯沉的定义为路面在设计使用年限末期的最不利季节 在标准轴载作用下容许出现的最大弯沉值，它不能直接作为竣工验收指标，否则标准偏低， 易出现早期破坏。 (2)2013 年半刚性基层的沥青路面弯沉测试多数采用 3.6m 的贝克曼梁弯沉仪，但很少考 虑由荷载车造成的支架下降变形的影响。 (3)弯沉测试车的轮压不足，从而导致回弹弯沉值偏小。 (4)弯沉测试车不称重或装载偏位、吨位不足，从而导致轴载与标准轴载偏差过大，而 引起弯沉值偏小。 (5)弯沉仪测头的位置不正确。一般来说，测试时弯沉仪的梁臂不得碰 到轮胎，测头应置于测点上，即轮隙中心前方 3～5cm 处。 (6)温度修正不正确，往往仅利用当时的气温进行弯沉修正。 (7)代表弯沉测定时间不正确，代表弯沉应在路面竣工后第一年不利季节。 影响因素 （1)面层和基层类型 (2)气温 (3)季节
10、水泥路面技术状况评价内容应包括路面行驶质量、路面损坏状况和综合评价，相应的评 价指标为路面行驶质量指数(RQI)、路面状况指数(PCI)和综合评价指数(PQI)。 1、路面行驶质量指数(RQI) 主要通过分析实验林场道路行驶质量指数 RQI=10.5-0.75IRI，根据行驶质量等级评定标准对 实验林场道路情况进行等级划分。其中 IRI = a+b*BI，式中 BI 为平整度测试设备的测试结 果;a、b 为标定系数。在使用中，各地可根据实际的标定结果确定其取值。我国现行规范《公 路路基路面现场测试规程(JTJO59 一 95)》中规定了我国目前路面平整度测定的方法有:3m 直尺(TO931 一 95)，连续式平整度仪(TO932 一 95)、车载式颠簸累计仪(T0933 一 95)。在本 论文中，依据实际情况需要，采用连续式平整度仪对试验林场路面平整度进行测量。RQI 数值范围为 0~10,如出现负值，则取 0；如结果大于 10，则取 10。 2、破损状况指数（PCI） 主要通过分析实验林场道路的破损状况指数 PCI=∑∑DPijkWij 对实验林场道路进行评分， 其中：C 为初始评分值，一般采用 C=100；DPijk 为 i 种损坏、j 级严重程度和 k 范围的扣分 制；Wij 为多种损坏类型和严重程度时的权函数。各种损坏类型和严重程度对路面完好程度 即其衰变率有不同程度的影响，对路面使用要求的满足程度有不同影响，对养护和改建措施 有不用的需要。旗舰很难建立明确的定量关系。因而，只能采用主客观相结合的方法（类似 于行驶质量评价中采用的方法），确定不同损坏类型、严重程度和范围的扣分制 DPijk。在 本论文中可对路面的损坏状况、损坏严重程度和出现损坏的范围及密度三方面进行研究。 3、抗滑性能评价 路面抗滑性能的测定方法最直接的是模拟车轮荷载在路面上的滑动摩擦或滑动—滚动摩擦 状态，测定此时的摩擦力的大小和测试轮压或测试荷载的关系，常用的有制动距离法、锁轮 拖车法、偏转轮拖车法，也可以采用简单的摆式仪法。抗滑性能的评价指标是：横向力系数 （SFC）/ 英国摆摆值（BPN） 4、（PQI） 要进行路面综合服务水平的评价时，可采用路面质量指数 PQI=S1XP1+S2XP2+S3XP3+S4XP4。其中，S1、S2、S3、S4 分别表示路面平整度、损坏状 况、承载能力和抗滑能力指标所占的分数；P1、P2、P3、P4 分别表示路面平整度、损坏状 况、承载能力和抗滑能力指标所占权重值。在论文中用到的主要是路面平整度和损坏状况和 抗滑能力指标三项。
我国现行的公路工程设计、施工和验收标准中，弯沉值作为衡量路基、路面强度的指标占 有相当重要的地位。在弯沉值的计算过程中，轴载换算系数和温度修正系数有公式可依，而 对季节影响系数来说比较复杂，影响因素较多。
根据《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)附件表 14，根据不同的自然区划、路面类 型和路基干湿类型，K,的变化范围极大，春融季节的变化范围是 1.0}-2.5，大部分是 1.0^-1.20 之间;干燥季节的变化范围是 1.1 ^-1.9;雨季的变化范围是 1.0 ^ 5.5;冻前的变化范围是 1.0^ 4.0; 江苏、江西和福建三省份给出的 K,不是一个范围，而是计算公式，这些计算公式不受季节
log N x 5.93 9.36log(SN 1) 4.79 log(x 1) Gt
x
两式相减：
log N22 Nx
x1 1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.79
log
22
1
Gt
22
1
x
同样如以单后轴 82KN（18kibf）为标准轴，则
log
N18 Nx
4.79
log
x 1 18 1
G
1 18
1 x
（1）AASHTO 沥青路面轴载换算方法
log
N 22 N2x
4.79
log
2x 22
2 1
4.33log
2
G
1 22
1 2x
由于
4.79 log
x 1 22 1
G
1 22
1 2x
(4.79
4.33) log
2
4.79 log
x 1 22 1
G
1 22
1 2x
log 1.38
log
N 22 N2x
4.79log
x 1 22 1
平均为 3.93，两者平均为 4.06。我国新规范的轴载换算方法，指数取 4.35，即是以此为基础，
并在广泛调查论证，以及弹性体系理论分析后得来的。
②双后轴间的换算公式
如其他车型为双后轴，则 L0 =2 每轴荷载为 xklbf，则总轴载为 P=2x，其轴载通过数
以 表示，则它与 100KN（22klbf）单后轴标准轴载的换算公式是：
值有增大的趋势。如把全部结果平均，则 =2.0 时，指数 值平均为 4.3； pt =2.5 时， 值平
均为 4.05，两者的总平均值为 4.18，即单后轴间轴载换算公式可近似地以下式表示：
N1 N2
P2 P1
4.2
如认为 SN=1 和 2 的结构单薄，不予考虑，则 Pt=2.0 时， 值平均为 4.19，Pt =2.5 时， 值
在沥青路面厚度设计中，常以轮隙中心处实测路表弯沉值等于设计弯沉值的原则进行计 算，且实测路表弯沉值采用最不利季节的测定结果，而竣工验收时，弯沉测试经常选在任意 季节下进行，导致验收弯沉值一定小于设计弯沉值，从而降低了弯沉验收标准，容易造成路 基承载能力不足，带来路面使用的早期损坏。虽然对此弯沉值可以用规范推荐的季节影响系 数进行修正，但随着近年来高等级公路路面材料的不断更新提高，规范中采用的季节影响系 数己不太适应现有路面结构。因此，针对如何建立统一有效的弯沉验收标准，长期以来都没 有达成共识，给公路建设带来困难。
1、何为路面结构损坏和功能损坏，简述其发展形成过程及相互之间的关系？分析其产生的 原因和影响因素 结构性损坏是由于路面结构承载能力降低引起的，反映在表面上就是各种结构裂缝（如龟裂， 块裂，纵裂和横裂）， 功能性损坏是由于路面提供给道路用户的服务能力下降引起的，平整度和抗滑性能降低和车 辙加深。 随着道路的使用，路面老化，路面的服务能力下降，出现功能性损坏，如果此时不进行预防 性养护，修补，损坏范围影响扩大，逐渐发展成结构损坏。结构损害是破碎或变形，可能不 会马上，但随时间会引起服务性能的更加降低。 2、 （1）AASHTO 沥青路面轴载换算方法 AASHTO 沥青路面设计法是以试验路行车试验结果为依据的方法，它是根据 50 年代末 60 年代初在渥太华和伊利诺斯州的大规模试验路成果得到的。其主要成果之一便是从基本方程 式导出了车辆当量换算方法，包括单轴和双轴的等效关系。
6、 在弹性薄板假定中，忽略了竖向应力 ｚ的影响，并假定任何垂直于中面的直线在弯曲以后 仍然为直线。如果作用在面板上的力不出现集中现象，荷载半径Ｒ与厚度ｈ相差并不大，则 以上的假定是符合实际的．假如出现集中现象，Ｒ同ｈ相比，小于某一限度，则以上的假定 不再符合实际。应按照厚板理论进行计算。由此采用当量半径ｂ取代实际半径Ｒ。ｂ和Ｒ的 关系按下式确定：
G
1 22
1 x
log1.38
log N 22 log N 22 log1.38
N2x
Nx
N22 1.38 N22
N2x
Nx
3 我国现行规范用以评价路基质量的重要指标中包括路基回弹模量和回弹弯沉，它们分 别表征路基弹性变形和承载能力的特性。同时，现行公路设计方法中路基设计参数选用路基 回弹模量，设计标准采用路基回弹弯沉。路基回弹模量 Eo 的检验，是控制路基施工质量的 重要措施，在高等级公路，特别是高速公路的施工中做这种检验是十分必要的。路面设计规 范规定，Eo 值以承载板测定值为标准，但承载板试验费时费力较多，不能作为施工控制的 手段，而弯沉值的测定则快速简便，能够用于施工控制。建立路基回弹弯沉 to 与回弹模量 Eo 之间的关系，通过测定 to 来检验 Eo 是一种可行的办法。
Gt
log C0 C0
pt 1.5
(log N
log )
式中：C0 －试验路完工时的路面耐用性指数，该试验路测得的平均值为 4.2；
pt－经过车辆行驶 N 次后，达到的最终耐用性指数 PSI；
－该路段最终耐用性指数降至 1.5，即路面达到寻坏标准时轴载的作用次数；
－斜率。
Gt－为任何阶段耐用性指数的变化 与耐用性指数达到破坏标准即 C0-pt 时的总损失 之比的
对数值。
（1）AASHTO 沥青路面轴载换算方法
①单后轴间的换算公式
若以单后轴轴载 100KN（22klbf）作为标准轴载，则 P=22， L0=1
log N22 5.93 9.36log(SN 1) 4.79 log(22 1) Gt
22
其它的单后轴轴载为 x klbf（千磅）时，P =x, L0=1，则：
①单后轴间的换算公式
AASHO 法如以单后轴 18klbf 为标准轴，计算得当 pt =2.5，2.0 和 1.5 时,不同轴载间等效系
数，把等效系数以轴载比值的指数 表示，其结果归纳如下（下面的结果包括全部结构数）：
当 pt =2.0 时， 值变化在 3.88~4.64，当 pt =2.5 时， 值变化在 3.63~4.64，且随轴载的增大，
2.混凝土材料组成设计： 配合比及材料要达到高强、耐磨和抗冻。
3.路面板几何尺寸设计： 平面尺寸、板厚设计，以使强度（σp,σt）满足要求。
4.接缝及配筋设计： 选接缝类型、布置接缝位置、确定接缝构造，以提高接缝传荷能力。
4、 路表材料抗压回弹模量的确定 材料弹性模量的测试方法
弹性模量的测试有三种方法：静态法、波传播法、动态法。 静态法测 试的是材料在弹性变形区间的应力-应变，静态法指在试样上施加一恒定的弯曲应力，测定 其弹性弯曲挠度，根据应力和应变计算弹性模量。静态法属于对试样具有破坏性质的一种方 法，不具有重复测试的机会，且测试精度低，测试结果波动大。另外，静态法只能对材料的 杨氏模量进行测定，不能测试材料的剪切模量及泊松比。 其主要缺点是： 1.应力加载的速度会影响弹性模量的数值 2.脆性材料如陶瓷无法测量 3.不能在高温下测试 在高温下，材料发生蠕变，使得应变测试值增大。 超声波法： 测试超声波在试样中的传播时间及试样长度得到纵向或横向传播速度，然后计算求得弹性模 量数值。这种方法所用设备复杂、换能器转变温度低且价格昂贵，普遍应用受到限制。 动态法（又称共振法或声频法）：动态法是指利用很小的外力使试样振动，通过测试试样的 基频求得弹性模量，或者通过测试超声波或声波在试样中的传播速度计算得出材料弹性模 量。动态法由于施加于试样上是作周期性变化力非常小，测试后材料无任何损伤，可进行反 复测试，也可用于其它性能测试，故为无损检测。测试试样的共振频率，材料的固有频率近 似于共振频率，而根据固有频率可以计算出弹性模量。该法适用于各种金属及非金属（脆性） 材料的测量，测定的温度范围可从液氮温度至 3000℃左右。 动态法可对一个试样在不同温度下连续测定，获得完整的温度与弹性模量曲线，这使得测试 工作大大简便。