《沥青路面设计》PPT课件

第 十 二 章 沥 青 路 面 设 计asphalt pavement design设 计 目 的 : design destination 1)满 足 各 种 外 界 条 件 的 要 求 ; satisfies the requirement of outside conditions 2)确 定 合 理 经 济 的 路 面 结 构 ; determining rational economical pavement structures 3)满 足 路 面 使 用 性 能 的 要 求 . satisfies the requirement of pavement performances 设 计 内 容 :design volume1)原 材 料 的 选 择 ;selection of raw materials2)混 合 料 的 配 合 比 设 计 ;design gradation of mixture3)设 计 参 数 的 测 试 和 确 定 ; testing and determining design parameter 4)路 面 结 构 组 合 与 厚 度 的 确 定 determining depth and combination of pavement structures 5)路 面 方 案 的 比 选 . comparison pavement alternative 设 计 方 法 :design method 1)经 验 法 ;experiment method 2)力 学 经 验 法 . theory- experiment method 1： 弹 性 层 状 体 系 理 论 概 述Introduction of elastic layer system theory 一 、 基 本 假 设 与 解 题 方 法basic assumption and solution 基 本 假 设 ： basic assumption 1） 各 层 是 连 续 的 ， 完 全 弹 性 的 ， 各 向 同 性 的 ， 以 及 变 形 和 位 移 是 微 小 的 ；2） 最 下 一 层 在 水 平 方 向 和 垂 直 方 向 为 无 限 大 ， 其 上 各 层 厚 度 为 有 限 ， 水 平方 向 为 无 限 大 ；3） 各 层 在 水 平 方 向 无 限 远 处 及 最 下 一 层 无 限 深 处 ， 其 应 力 ， 变 形 和 位 移 为零 ；4） 层 间 接 触 情 况 ： 连 续 体 系 或 滑 动 体 系 。二 、 主 应 力 计 算 calculation of main stress 2： 沥 青 路 面 的 破 坏 状 态 与 设 计 标 准一 .沥 青 路 面 的 主 要 破 坏 状 态 裂 缝 类 、 变 形 类 、 表 面 功 能 损 坏1、 沉 陷 sinkage 定 义 definition 2、 车 辙 rutting 定 义 definition3、 疲 劳 开 裂 fatigue cracking 定 义 definition4、 推 移 定 义 definition5、 低 温 缩 裂 和 反 射 裂 缝 定 义 definition 6、 松 散 和 坑 槽 二 、 沥 青 路 面 设 计 标 准1.沉 陷 设 计 标 准 ：2.车 辙设 计 标 准 ：3.疲 劳 开 裂设 计 标 准 ： 4.推 移 设 计 标 准 ： 00 zz rere LL Rr Rr R m ax 5.路 表 回 弹 弯 沉 ds ll 3： 沥 青 路 面 结 构 组 合 设 计structural composition design of asphalt pavement1.保 证 路 面 表 面 使 用 品 质 长 期 稳 定2.路 面 各 结 构 层 的 强 度 、 抗 变 形 能 力 与 各 层 次 的 力 学 响 应 相 匹 配 。3.直 接 经 受 温 度 、 湿 度 等 自 然 因 素 变 化 而 造 成 强 度 、 稳 定 性 下 降 的 结 构 层应 提 高 其 抵 御 能 力 。4.充 分 利 用 当 地 材 料 、 节 约 外 运 材 料 ， 做 好 优 化 选 择 ， 降 低 建 设 与 养 护 费用 。 一 、 路 面 结 构 组 合 原 则 与 方 法1.面 层 类 型 和 等 级 的 选 择 2.按 路 面 受 力 特 征 选 择 各 结 构 层 次 3、 考 虑 各 结 构 层 自 身 结 构 特 征 柔 性 基 层 flexible base :沥 青 处 治 的 级 配 碎 石 和 无 结 合 料 的 级 配 碎 石 沥 青 处 治 的 级 配 碎 石 适 用 于 C级 及 C级 以 上 交 通 等 级 的 柔 性 基 层 ; 无 结 合 料 的 级 配 碎 石 适 用 于 交 通 等 级 低 C级 以 下 的 柔 性 基 层 ; 半 刚 性 基 层 semi-rigid base :无 机 结 合 料 稳 定 集 料 的 基 层 结 构 . 刚 性 基 层 rigid base:低 强 度 等 级 混 凝 土 . 4、 考 虑 不 利 水 温 状 况 的 影 响地 下 水 位 高 ， 排 水 不 良 ， 路 基 经 常 处 于 潮 湿 、 过 湿 状 态 的 路 段排 水 不 良 的 土 质 路 墅 ， 有 裂 隙 水 、 泉 眼 等 水 文 不 良 的 岩 石 挖 方 路 段季 节 性 冰 冻 地 区 的 中 潮 、 潮 湿 路 段 ， 可 能 产 生 冻 胀 需 设 防 冻 垫 层 的 路 段基 层 或 底 基 层 可 能 受 污 染 以 及 路 基 软 弱 的 路 段 。 防 水 垫 层 waterproof bed course排 水 垫 层 drainage bed course防 污 垫 层 anti-fouling bed course防 冻 垫 层 antifreezing bed course二 、 路 面 典 型 结 构 组 合 4： 新 建 沥 青 路 面 设 计 方 法structural thickness calculation of newly-built asphalt pavement一 、 设 计 指 标 与 极 限 标 准 design index and standard 设 计 弯 沉 值 design deflection Value 层 底 拉 应 力 tensile stress under layer sspR bsced K AAANl 2.0600 二 、 路 面 结 构 厚 度 设 计 方 程 式 与 设 计 参 数 design formula of calculating pavement depth and design coefficient Rm ds ll 1 计 算 路 表 弯 沉 值 calculating deflection2 计 算 结 构 层 底 拉 应 力 calculating tensile stress under layers3 路 基 回 弹 模 量 elastic modulus of subbase 1） 现 场 实 测 法 2） 查 表 法 3） 室 内 实 验 法 4） 换 算 法 measuring on site checking graph testing in lab converting method 三 、 新 建 路 面 厚 度 设 计 depth design of newly-built pavement 路 面 结 构 设 计 程 序 框 图 the programming graph of pavement structure4 结 构 层 回 弹 模 量 elastic modulus of layers5 结 构 层 材 料 的 弯 拉 极 限 强 度 flexural-tensile strength of layers Ki iPPnccN 1 35.4121 )( Ki iPPnccN 1 8121 )( Ki iPPnccN 1 12121 )( 13651)1( NN t 以 弯 沉 值 和 沥 青 层 层 底 拉 应 力 为 设 计 指 标以 半 刚 性 材 料 层 层 底 拉 应 力 为 设 计 指 标以 贫 混 凝 土 基 层 层 层 底 拉 应 力 为 设 计 指 标设 计 年 限 累 计 当 量 标 准 轴 载 数 bsced AAANl 2.0600 sspR K ces ANK /09.0 2.0 ces ANK /35.0 2.0 ces ANK /45.0 2.0 ces ANK /51.0 07.0 路 面 设 计 弯 沉 值结 构 层 容 许 拉 应 力沥 青 面 层 抗 拉 强 度 结 构 系 数无 机 结 合 料 稳 定 集 料 抗 拉 强 度 结 构 系 数无 机 结 合 料 稳 定 细 粒 土 抗 拉 强 度 结 构 系 数 贫 混 凝 土 基 层 抗 拉 强 度 结 构 系 数 1 1 3 01 2 21 2 10.38 0.36021000( , . ; , . )1.63( ) ( )2000s c nc nspl FE h E Eh h Ef E E El EF p 1 3 01 2 21 2 1( , . ; , . )m m nm np h E Eh h EE E E Rm ds ll 路 面 结 构 表 面 弯 沉 值结 构 层 层 底 拉 应 力设 计 指 标 五 、 路 面 竣 工 验 收 指 标SZll ll ar sr 5 沥 青 路 面 改 建 设 计 reconstructed design of asphalt pavement改 建 设 计 目 的 ： destination of reconstructed design 通 过 改 建 ， 延 长 路 面 的 使 用 寿 命 ， 满 足 正 常 交 通 行 车 的 要 求 。改 建 设 计 内 容 ： content of reconstructed design 1） 路 面 结 构 状 况 调 查 ； investigation of pavement structural conditions 2） 原 路 面 当 量 回 弹 模 量 的 计 算 ； evaluation of tensile modulus of old surface 3） 加 铺 层 设 计 design strengthening layer 一 、 路 面 结 构 状 况 调 查 与 评 定investigation and evaluation of pavement structure 主 要 目 的 ： 了 解 现 有 路 面 状 况 和 强 度 ， 据 以 判 断 是 否 需 要 加强 或 预 估 剩 余 使 用 寿 命 ， 分 析 路 面 损 坏 的 原 因 及 提 出 处 理 措 施 。1、 交 通 分 析 traffic analysis2、 路 基 状 况 调 查 survey of subgrade3、 路 面 状 况 调 查 survey of pavement4、 路 面 修 建 和 养 护 调 查 building and maintenance maintenance survey 321)( KKKSZll ar 87.0100100 )( ii PPLL 二 、 原 路 面 当 量 回 弹 模 量 的 计 算calculation of equivalent resilience modulus of the original pavement21021000 mmlpEZ 25.01037.02 )( pEhem n 11 25.01 )(ni nii EEhh 三 加 铺 层 设 计 design strengthening layerv 计 算 原 有 路 面 的 当 量 回 弹 模 量 。v 拟 定 结 构 组 合 方 案 及 设 计 层 位 ， 确 定 各 加 铺 层 的 材 料 参 数 。v 根 据 加 铺 层 的 类 型 确 定 设 计 指 标 。v 利 用 弹 性 层 状 体 系 理 论 进 行 补 强 层 厚 度 计 算 . 6 SHELL设 计 方 法 概 述经 验 法 ： CBR法 AASHO法理 论 设 计 法 ： SHELL法 AI法一 .路 面 模 型 与 设 计 理 论设 计 理 论 ：1.假 设 路 面 在 荷 载 作 用 下 表 现 为 弹 性 性 质 ， 并 以 弹 性 层 状 体 系理 论 计 算 各 层 应 力 、 应 变 ；2.路 面 各 层 材 料 的 弹 性 特 性 用 弹 性 模 量 和 泊 松 比 表 征 ；3.路 面 表 面 作 用 的 荷 载 为 一 个 或 几 个 圆 面 积 均 布 垂 直 和 水 平 荷载 ；4.计 算 理 论 为 弹 性 层 状 体 系 。 路 面 模 型 v 二 .设 计 荷 载标 准 荷 载 ： 80kN,每 个 后 轮 20kN.轮 胎 接 触 压 力 0.6MPa.轴 载 换 算 公 式 ：三 .环 境 条 件温 度 对 沥 青 面 层湿 度 对 土 基 模 量 41221 )( PPnnn 四 .路 面 破 坏 状 态 与 设 计 标 准1.主 要 设 计 标 准 及 临 界 点 位 置 1） 路 基 表 面 荷 载 轴 线 处 的 垂 直 压 应 变 控 制 路 基 永 久 变 形 ， 防止 车 辙 。 2） 沥 青 面 层 层 内 拉 应 变 ， 控 制 沥 青 类 面 层 的 疲 劳 开 裂 。2.次 要 标 准 1） 其 他 有 机 或 无 机 结 合 料 稳 定 类 基 层 的 允 许 水 平 拉 应 变 或 允 许 拉 应 力 2） 路 面 表 面 总 永 久 变 形 小 于 RD(路 面 车 辙 容 许 值 )。 zz rr rr 五 .容 许 值 的 确 定1.路 基 表 面 容 许 压 应 变 ；2.沥 青 面 层 容 许 拉 应 变 ；3.整 体 性 基 层 的 拉 应 力 ；3.路 面 表 层 的 永 久 变 形 ；六 .材 料 参 数 的 确 定1.路 基 弹 性 模 量2.松 散 材 料 基 层 弹 性 模 量3.整 体 性 材 料 基 层4.沥 青 混 合 料 的 劲 度 模 量 小 结 :1.沥 青 路 面 的 路 面 结 构 组 合 设 计 原 则 及 内 容 .2.新 建 沥 青 路 面 的 设 计 方 法 .3.改 建 沥 青 路 面 的 设 计 方 法 . 作 业1.我 国 现 行 沥 青 路 面 设 计 方 法 是 什 么 ?2.某 二 级 公 路 在 不 利 季 节 采 用 相 当 BZZ-100轴 载 的 汽 车 测 定 旧 路面 弯 沉 值 ， 测 定 时 路 表 温 度 为 90 ， 前 5h的 平 均 气 温 为 4 ； 共进 行 了 27个 弯 沉 点 的 测 试 ， 测 试 的 具 体 结 果 见 下 表 所 示 ,试 计 算其 路 段 的 计 算 弯 沉 值 .3.沥 青 路 面 结 构 组 合 设 计 原 则 是 什 么 ?序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9弯 沉 （ 0.01mm） 83 79 86 88 92 98 93 79 81序 号 10 11 12 13 14 15 16 17 18弯 沉 （ 0.01mm） 87 77 79 80 92 97 90 80 74 序 号 19 20 21 22 23 24 25 26 27弯 沉 （ 0.01mm） 81 80 76 88 83 93 98 97 79