国内外典型路面设计方法及规范比较

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1.1 SHELL设计方法
❖ 缺点
❖ 车辙预估模型无法说明使用改性沥青对减少新建路面车辙的效果。 ❖ 轴载换算以等量的轮胎接触压力为基础，因此无法解释轴载不同，
SHEL6L设路面模型
1.1 SHELL设计方法
两项主要设计标准
设计标准
两项次要设计标准
其他次要设计标准
1.路基表面垂直 压应变 2 .沥青层底面 的水平拉应变
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1.水泥稳定类基 层底面拉应力 （或应变） 2 .路表总变形
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1.基层或底基层 无结合料材料最 小模量 2 .沥青层低温缩 裂
❖ 湿度 ❖ 取最不利季节参数
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1.1 SHELL设计方法
❖ 材料特性
①路基
E3 107 CBR N m2 10CBR MN m2
②松散材料 取决于厚度h2和下面路基模量E3
E2 k2E3
K2 0.2h20.45
h2以mm计，2＜K2＜4
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总变形
RD h1 h2 o 21
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1.1 SHELL设计方法
设计步骤
拟订沥青层厚度
▪1
▪2
计算沥青层的有效温度
选定材料组成，求出各层模量
▪3
▪4
计算沥青层底面的水平拉应变
计算路面的试验寿命和使用寿命
▪5
▪6
比较调整
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1.1 SHELL设计方法
❖ 优点
❖ 在路面力学模型方面，虽然以弹性层状体系理论为基础，但考虑了 材料的非线性和粘弹性特性，在研究过程中曾以非线性层状体系理 论和粘弹性理论来进行对比分析，对理论在设计中的适用性又做了 大量验证工作，在理论上较为完善。
国内外典型路面设 计方法及规范比较
长安大学公路学院 王选仓教授
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LOGO
1、柔性路面设计方法
典型柔性路 面设计方法
理论法 SHELL 法
AI法 前苏联法 其他设计方法
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经验法 AASHTO法 CBR设计法
日本设计法 英国设计法
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1、柔性路面设计方法
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▪1
(mm)
C≤133mm， max r 出现在层底
C＞133mm，h1≤200mm，位于h1下半部分（E2/E1≥0.6） h1＞200mm，位于h1上半部分
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1.1 SHELL设计方法
❖ 容许设计标准值
▪ 1. Z 2.810 2 N 0.25 (50℅保证率)
▪ 2. ——沥青层容许水平拉应变 r
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1.1 SHELL设计方法
❖ 3、沥青劲度中的粘滞度部分
❖ w——标准轴次
❖ η——沥青粘滞度，取决于沥青的温度和沥青的特性（是温差T-T针入 度和针入度指数的函数），查上图。
❖ t——车轮通过时间，取t=0.02s
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1.1 SHELL设计方法
❖ 4、沥青层各分层的平均应力
SHELL设计方法
▪2
AI设计方法
▪3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AASHTO设计方法
▪4
CBR设计方法
港口道路、堆场铺面设计方 法
▪5
▪6
英国港口及其他工业重型铺面设计方法
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2、刚性路面设计方法
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AASHTO设计方法
2
PCA设计方法
3
日本设计方法
4 港口道路、堆场铺面设计方法
5
英国港口铺面设计方法
4
1.1 SHELL设计方法
▪ 3.水泥稳定类容许拉应力 r s 1 0.075 logN
▪ 4.道路容许永久变形----车辙深度 ▪ 5.其它 粒料材料Emin
取决于路基模量和粒料基层厚度h2
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1.1 SHELL设计方法
荷载与交通 温度与湿度 材料特性
设计 参数
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1.1 SHELL设计方法
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1.1 SHELL设计方法
❖ 材料特性
③整体材料
E动 5109 : 101（0 N m2 ）
❖ ④沥青混合料 劲度模量 →沥青含量，沥青劲度及混合料空隙
Sm

Sb
1+
2.5 n
( Cv 1 Cv
)n

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1.1 SHELL设计方法
❖ 车辙
❖ 1、影响因素
❖ 0——轮胎压力 ❖ i——第i层上、下面垂直位移差
❖E1i ——第i层模量
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1.1 SHELL设计方法
❖ 4、车辙的计算
i

h1i 平均i
E1i
Cm
Cm ——动态影响修正系数
因RD发生在高温季节，以Sm代E
h1

Cmh1
平均
Sm
H1——面层厚
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❖ 电算程序功能较为齐全，可计算多种层间接触条件下的任意点的应 力、应变和位移。又能考虑粒状材料的非线性。
❖ 在荷载图式方面，既有垂直荷载又考虑了汽车在刹车、转弯时的水 平力。
❖ 设计指标方面采用了六项标准，用于控制各种路面破坏现象。 ❖ 设计曲线使用方便，基本不再依赖实验室试验就可进行设计。
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▪ 沥青层厚度 ▪ 沥青劲度中的粘滞度部分 ▪ 交通量 ▪ 沥青层平均压力
实验室得到
应用到路上，加入Cm（动载修正系数）
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1.1 SHELL设计方法
2、轴载换算(车辙等效，基于原等效轴次的换算)
A——比例系数，随沥青混合料及沥青的劲度而变，查下图
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1.1 SHELL设计方法
1.1 SHELL设计方法
❖ 路基表面垂直压应变
85%
z 2.1102 N 0.25
95%
z 1.8102 N 0.25
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1.1 SHELL设计方法
沥青层底面的水平拉应变
r C N 0.25
是否在层底，取决于C系数
C

h1
E2 E1
❖ 荷载
❖ 80KN 单轴重20KN 接地压力P=0.6MPa
σ=10.5cm d=21cm 速度50～60㎞/h 加荷时间 0.02s ❖ 轴载换算
F

2.4 108
Li 4

( Li )4 80
Li 拟换算轴载
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1.1 SHELL设计方法
❖ 温度 ❖ 建立平均温度（年加权平均气温）与沥青层温度的关系
❖ 路面模型
▪ 把路面当作一种多层线形弹性体系，其中各层材料用弹 性模量E和泊松比μ表征。在基本设计方法中，路面结构 假定为层间接触连续的三层体系，下层为路基，中间层 为粒料或水泥稳定类基层和垫层，上层为沥青层，包括 表面层、结合层和下面层。
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1.1 SHELL设计方法
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