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【交通運(yùn)輸】第14章瀝青路面設(shè)計(jì)

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1、第十四章 瀝青路面設(shè)計(jì) 瀝青路面是在柔性基層、半剛性基層上,鋪筑一定厚度的瀝青混合料作面層的路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件,密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)確定經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu),使之能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用,在預(yù)定的使用期限滿足各級(jí)公路相應(yīng)的承載能力,耐久性、舒適性、安全性的要求。路面設(shè)計(jì)應(yīng)包括原材料的選擇、混合料配合比設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)試與確定,路面結(jié)構(gòu)層組合與厚度計(jì)算,以及路面結(jié)構(gòu)的方案比選等內(nèi)容。路面設(shè)計(jì)除行車道部分的路面外,對(duì)高速公路、一級(jí)公路還應(yīng)包括路緣帶、硬路肩、加減速車道、緊急停車帶、收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的場(chǎng)面設(shè)計(jì)以及路面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對(duì)其它

2、各級(jí)公路應(yīng)包括路肩加固、路緣石和路面排水設(shè)計(jì)。 當(dāng)前世界各國(guó)眾多的瀝青路面設(shè)計(jì)方法,可概括分為兩類:一類是以經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)為依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)法;一類是以力學(xué)分析為基礎(chǔ),考慮環(huán)境、交通條件以及材料特性為依據(jù)的理論法。近三十年來,有關(guān)理論法的研究取得了很大進(jìn)展,許多國(guó)家相繼提出較完整的設(shè)計(jì)體系。目前理論法對(duì)瀝青路面的應(yīng)力、形變和位移的分析,大多應(yīng)用彈性層狀體系理論,并采用電算的方法。鑒于理論法有著廣闊的發(fā)展前景,我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定瀝青路面設(shè)計(jì)理論以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ),所以本章著重闡述基于理論法的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算。14-1 彈性層狀體系理論概述由不同材料的結(jié)構(gòu)層及土基組成的路面結(jié)構(gòu),在荷載作用

3、下其應(yīng)力形變關(guān)系一般呈非線性特性,且形變隨應(yīng)力作用時(shí)間而變化,同時(shí)應(yīng)力卸除后常有一部分變形不能恢復(fù)。因此,嚴(yán)格地說,瀝青路面在力學(xué)性質(zhì)上屬于非線性的彈粘塑性體。但是考慮到行駛車輪作用的瞬時(shí)性(百分之幾秒),在路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的粘塑性變形數(shù)量很小,所以對(duì)于厚度較大、強(qiáng)度較高的高等級(jí)路面,將其視作線性彈性體,并應(yīng)用彈性層狀體系理論進(jìn)行分析計(jì)算將是合適的。一、基本假設(shè)與解題方法 彈性層狀體系是由若干個(gè)彈性層組成,上面各層具有一定厚度,最下一層為彈性半空間體,如圖14-1。 圖14-1 彈性層狀體系示意圖 圖14-2 圓柱坐標(biāo)系中微分單元體受力分析圖 應(yīng)用彈性力學(xué)方法求解彈性層狀體系的應(yīng)力、變形和位移等

4、分量時(shí),引入如下一些假設(shè): (1)各層是連續(xù)的、完全彈性的、均勻的、各向同性的,以及位移和形變是微小的; (2)最下一層在水平方向和垂直向下方向?yàn)闊o限大, 其上各層厚度為有限、水平方向?yàn)闊o限大; (3)各層在水平方向無限遠(yuǎn)處及最下一層向下無限深處,其應(yīng)力、形變和位移為零; (4)層間接觸情況,或者位移完全連續(xù)(稱連續(xù)體系),或者層間僅豎向應(yīng)力和位移連續(xù)而無摩阻力(稱滑動(dòng)體系); (5)不計(jì)自重。 求解時(shí),將車輪荷載簡(jiǎn)化為圓形均布荷載(垂直荷載與水平荷載),并在圓柱坐標(biāo)體系中分析各分量。在圖14-2的圓柱坐標(biāo)(r、q、z)中,在彈性層狀體系內(nèi)微分單元體上,應(yīng)力分量有三個(gè)法向應(yīng)力sr、sq和sz

5、, 及三對(duì)剪應(yīng)力rz=zr,rq=qr,zq=qz。 當(dāng)層狀體系表面作用著軸對(duì)稱荷載時(shí),各應(yīng)力、形變和位移分量也對(duì)稱于對(duì)稱軸,即它們僅是r和z的函數(shù)。因而rq=qr=0, zq=qz=0,三對(duì)剪應(yīng)力只剩下一對(duì) rz=zr 。下面以這種軸對(duì)稱的情形為例,簡(jiǎn)述彈性層狀體系各分量的求解方法。由彈性力學(xué)得知,對(duì)于以圓柱坐標(biāo)表示的軸對(duì)稱課題,其平衡方程(不計(jì)體積力)為: (14-1) 表示體系內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)力形變關(guān)系的物理方程為: (14-2) 又知軸對(duì)稱課題的幾何方程為: (14-3)變形連續(xù)方程為: (14-4) 式中 ; 如果引用應(yīng)力函數(shù) j =j(r,z),并把應(yīng)力分量表示成為: (14-5)則將(

6、14-5)式代人(14-1)式及(14-4)式中,(14-1)式的第一個(gè)方程自然滿足,其余各方程的共同要求是: (14-6) 如果能從(14-6)式中解得應(yīng)力函數(shù),代入(14-5)式中即得各應(yīng)力分量,如將各應(yīng)力分量代入(14-2)式中則得形變分量。 由(14-5)、(14-2)及(14-3)式可得以應(yīng)力函數(shù)表示的位移分量,即: (14-7) 將解得的應(yīng)力函數(shù)代入上式可以得到位移分量表達(dá)式。 求解方程(14-6)(r,z)的方法有分離變量法和積分變換法,習(xí)慣上多采用漢克爾積分變換法。由漢克爾變換求得解為: (14-8)式中: 第一類零階貝塞爾函數(shù); 待定系數(shù);由彈性層狀體系的層間連續(xù)條件和邊界條

7、件確定。 將(14-8)式代入(14-5)和(14-7)式中可得各應(yīng)力分量和位移分量表達(dá)式。對(duì)于某種特定的荷載、體系層數(shù)與層間連續(xù)條件,式中的待定系數(shù)就可以確定。例如表面作用圓面積均布垂直荷載的雙層連續(xù)體系(圖14-3),體系表面荷載作用軸線上的垂直位移(即彎沉)為: (14-9) 式中 ; E1 ,m1 ,E0 ,m0 分別為上層和半空間體的彈性模量與泊松比。 公式(14-9)為含有貝塞爾函數(shù)和指數(shù)函數(shù)的廣義積分。所有各分量的表達(dá)式都是如此形式,它們的數(shù)值計(jì)算需借助于電子計(jì)算機(jī)來進(jìn)行。在計(jì)算機(jī)已廣泛使用的今天,進(jìn)行這種計(jì)算工作已經(jīng)沒有什么困難了。 為了使用方便,將(14-9)式改寫為: (1

8、4-10)式中 稱為垂直位移系數(shù),其計(jì)算結(jié)果繪成諾謨圖如圖14-4。計(jì)算時(shí)取m0 =,m1 =。彈性三層體系由二個(gè)彈性層以及彈性半空間體組成。其分量的求解方法與前述雙層體系相似,即將應(yīng)力函數(shù)解(14-8)式代入應(yīng)力分量和位移分量公式(14-5)與(14-7),并將層間連續(xù)條件和邊界條件引入,求得待定系數(shù),從而獲得彈性三層體系的各分量表達(dá)式。圖14-4 彈性層狀體系單圓均布荷載彎沉計(jì)算諾謨圖 當(dāng)彈性層狀體系表面作用水平荷載時(shí),屬非軸對(duì)稱課題,其求解較軸對(duì)稱課題復(fù)雜一些。在前述軸對(duì)稱課題的方程(14-1)(14-7)中,除物理方程(14-2)外,由于剪應(yīng)力有三對(duì),所以都變成更為復(fù)雜的形式,其求解方

9、法及應(yīng)力函數(shù)表達(dá)式也都較為繁復(fù),但求解步驟和軸對(duì)稱課題大體相同。 二、主應(yīng)力計(jì)算在瀝青路面的結(jié)構(gòu)計(jì)算中,通常要驗(yàn)算路面結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度,為此需計(jì)算彈性層狀體系在荷載作用下產(chǎn)生的主應(yīng)力。根據(jù)彈性力學(xué)得知,用圓柱坐標(biāo)表示的空間問題的三個(gè)主應(yīng)力同各應(yīng)力分量之間的關(guān)系為下式的解: (14-11)式中 , 稱為第一應(yīng)力狀態(tài)不變量; ,稱為第二應(yīng)力狀態(tài)不變量; ,稱為第三應(yīng)力狀態(tài)不變量。 公式(14-11)中各應(yīng)力分量由彈性層狀體系理論求得后,則可由代數(shù)方法求得此一元三次方程的三個(gè)根,即三個(gè)主應(yīng)力和。 由最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力可得最大剪應(yīng)力,即: (14-12) 當(dāng)彈性層狀體系上有多個(gè)荷載作用時(shí),需先應(yīng)用疊加

10、原理求出相應(yīng)的各應(yīng)力分量,然后由方程(14-11)解算主應(yīng)力。根據(jù)材料力學(xué)中斜截面應(yīng)力的概念,可以得出多個(gè)荷載作用時(shí)各應(yīng)力分量的公式,它們是: (14-13)式中:為第i個(gè)荷載應(yīng)力分量與計(jì)算應(yīng)力分量之間的夾角。 當(dāng)只有n個(gè)軸對(duì)稱垂直荷載作用時(shí),由于單個(gè)軸對(duì)稱垂直荷載作用于彈性層狀體系時(shí)屬軸對(duì)稱課題,即,所以得: (14-14) 對(duì)于瀝青路面設(shè)計(jì)采用的雙圓荷載圖式(見圖14-5),如果計(jì)算某點(diǎn)a的ao1 方向的應(yīng)力分量,則以ao1為計(jì)算截面的法線方向,因而1=0,2=21。14-2 瀝青路面的破壞狀態(tài)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 瀝青路面由于環(huán)境因素的不斷影響和行車荷載的反復(fù)作用,經(jīng)過一段時(shí)間的使用,便會(huì)產(chǎn)生破壞

11、而失去原有的使用能力。下面著重?cái)⑹鰹r青路面的結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一、沉 陷 沉陷是路面在車輪作用下表面產(chǎn)生的較大凹陷變形,有時(shí)凹陷兩側(cè)伴有隆起現(xiàn)象出現(xiàn),如圖14-6,當(dāng)沉陷嚴(yán)重時(shí),超過了結(jié)構(gòu)的變形能力,在結(jié)構(gòu)層受拉區(qū)產(chǎn)生開裂而形成縱裂,并有可能逐漸發(fā)展成網(wǎng)裂。造成路面沉陷的主要原因是路基土的壓縮。當(dāng)路基土的承載能力較低,不能承受從路面?zhèn)髦谅坊砻娴能囕唹毫?,便產(chǎn)生較大的垂直變形即沉陷。為控制路基土的壓縮引起路面的沉陷,可選用路基土的垂直壓應(yīng)力或垂直壓應(yīng)變作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),如: (14-15)圖14-6 沉陷示意圖 上式中為路基表面由車輪荷載作用產(chǎn)生的垂直應(yīng)力,可用彈性層狀體系理論求得。為路基土

12、的容許垂直壓應(yīng)力,其數(shù)值同土基的特性(彈性模量)和車輪荷載作用次數(shù)有關(guān)。二、車 轍 車轍是路面的結(jié)構(gòu)層及土基在行車重復(fù)荷載作用下的補(bǔ)充壓實(shí),以及結(jié)構(gòu)層材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。這種變形出現(xiàn)在行車輪帶處,即形成路面的縱向帶狀凹陷。車轍是高級(jí)瀝青路面的主要破壞型式。因?yàn)檫@類路面的使用壽命較長(zhǎng),即使每一次行車荷載作用產(chǎn)生的殘余變形量很小,而多次重復(fù)作用累積起來的殘余變形總和也將會(huì)較大,足以影響車輛的正常行使。 路面的車轍同荷載應(yīng)力大小,重復(fù)作用次數(shù)以及結(jié)構(gòu)層和土基的性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)觀測(cè)試驗(yàn)結(jié)果,國(guó)外已提出了表征上述關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式和設(shè)計(jì)指標(biāo)。有代表性的控制車轍深度的指標(biāo)有兩種:一種是路面各結(jié)構(gòu)層

13、包括土基的殘余變形總和;另一種是路基表面的垂直變形。 對(duì)于前一種,可表示為: (14-16) 上式中為路面的計(jì)算總殘余變形,可由各結(jié)構(gòu)層殘余變形經(jīng)驗(yàn)公式確定(各層應(yīng)力由彈性層狀體系理論計(jì)算)。為容許總殘余變形,由使用要求確定。 路基表面的垂直應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn),可表示為: (14-17)其中為路基表面的垂直應(yīng)變,可由彈性層狀體系理論求得。為路基表面容許垂直應(yīng)變,可由路基殘余變形和荷載應(yīng)力、應(yīng)力重復(fù)次數(shù)及路基土彈性模量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定。三、疲勞開裂 開裂是瀝青路面常見的一種破壞類型。開裂的種類及產(chǎn)生的原因有幾種。這里講的開裂是路面在正常使用情況下,由行車荷載的多次反復(fù)作用引起的。疲勞開裂的特點(diǎn)是,路面無

14、顯著的永久變形,開裂開始大都是形成細(xì)而短的橫向開裂,繼而逐漸擴(kuò)展成網(wǎng)狀,開裂的寬度和范圍不斷擴(kuò)大。產(chǎn)生疲勞開裂的原因,是瀝青結(jié)構(gòu)層受車輪荷載的反復(fù)彎曲作用,使結(jié)構(gòu)層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)變(或拉應(yīng)力)值超過材料的疲勞強(qiáng)度(它較一次荷載作用的極限值小很多),底面便開裂,并逐漸向表面發(fā)展。經(jīng)水硬性結(jié)合料穩(wěn)定而形成的整體性基層也會(huì)產(chǎn)生出疲勞開裂,甚至導(dǎo)致面層破壞。 結(jié)構(gòu)層達(dá)到臨界疲勞狀態(tài)時(shí)所承受的荷載重復(fù)次數(shù)稱為疲勞壽命。某一種路面結(jié)構(gòu)層疲勞壽命的大小,主要取決于所受到的重復(fù)應(yīng)變(或應(yīng)力)大小,同時(shí)也與路面的環(huán)境因素有關(guān)。通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)路段的觀測(cè),可以建立路面或結(jié)構(gòu)層材料承受重復(fù)荷載次數(shù)與重復(fù)應(yīng)變(或應(yīng)

15、力)大小之間的關(guān)系,即疲勞方程或疲勞曲線。因而可根據(jù)路面的設(shè)計(jì)使用年限求得累計(jì)荷載作用次數(shù),由疲勞方程確定路面結(jié)構(gòu)層所容許的重復(fù)應(yīng)變(或應(yīng)力)的大小。 以疲勞開裂作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),用結(jié)構(gòu)層底面的拉應(yīng)變或拉應(yīng)力不超過相應(yīng)的容許值控制設(shè)計(jì),即: (14-18)或 (14-19) 其中e r或s r分別為按彈性層狀體系理論計(jì)算的結(jié)構(gòu)層底面的最大拉應(yīng)變和拉應(yīng)力,e R 和s R分別為由疲勞方程確定的該結(jié)構(gòu)層容許拉應(yīng)變和容許拉應(yīng)力。四、推 移 當(dāng)瀝青路面受到較大的車輪水平荷載作用時(shí)(例如經(jīng)常啟動(dòng)或制動(dòng)路段及彎道、坡度變化處等),路面表面可能出現(xiàn)推移和擁起。造成這種破壞的原因是,車輪荷載引起的垂直力和水平力

16、的綜合作用,使結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過材料的抗剪強(qiáng)度。同時(shí)也與行駛車輪的沖擊、振動(dòng)有關(guān)。 為防止瀝青面層表面產(chǎn)生推移和擁起,可用面層抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)控制設(shè)計(jì)。也就是在車輪的垂直力和水平力的共同作用下,面層中可能產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力(由彈性層狀體系理論計(jì)算的各應(yīng)力分量求得),應(yīng)不超過材料的容許剪應(yīng)力 ,即: (14-20) 這項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通常用于停車站、交叉口等車輛頻繁制動(dòng)地段及緊急制動(dòng)路段高溫情況下的瀝青路面設(shè)計(jì)。對(duì)于同瀝青混合料的粘聚力和內(nèi)摩阻角有關(guān)的容許剪應(yīng)力 ,其取值應(yīng)考慮路面的溫度狀況。五、低溫縮裂路面結(jié)構(gòu)中某些整體性結(jié)構(gòu)層在低溫(通常為負(fù)溫度)時(shí)由于材料收縮受限制而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)它超過材

17、料相應(yīng)條件下的抗拉強(qiáng)度時(shí)便產(chǎn)生開裂。由于路面的縱向尺度遠(yuǎn)大于橫向,低溫收縮時(shí)側(cè)向約束不大,故這種開裂一般為橫向間隔性的裂縫,嚴(yán)重時(shí)才發(fā)展為縱向裂縫。在冰凍地區(qū),瀝青面層和用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定的整體性基層,冬季可能出現(xiàn)這種開裂。低溫縮裂是一項(xiàng)同荷載因素?zé)o關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo),即低溫時(shí)結(jié)構(gòu)層材料因收縮受約束而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力應(yīng)不大于該溫度時(shí)材料的容許拉應(yīng)力 ,即: (14-21)六、路面彎沉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 路面彎沉是路面在垂直荷載作用下,產(chǎn)生的垂直變形。一般認(rèn)為,路面彎沉不僅能夠反映路面各結(jié)構(gòu)層及土基的整體強(qiáng)度和剛度,而且與路面的使用狀態(tài)存在一定的內(nèi)在聯(lián)系,同時(shí)彎沉值的測(cè)定也比較方便。所以我國(guó)現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)方法采

18、用設(shè)計(jì)彎沉作為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路的瀝青路面除了按彎沉設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)之外,還須對(duì)瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。城市道路路面設(shè)計(jì)尚須進(jìn)行瀝青混合料面層的剪應(yīng)力驗(yàn)算。 路面設(shè)計(jì)彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標(biāo),它是根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上預(yù)測(cè)通過的累計(jì)當(dāng)量軸次、公路等級(jí)、面層和基層類型而確定的路面彎沉設(shè)計(jì)值,是路面厚度計(jì)算的主要依據(jù)。路面設(shè)計(jì)彎沉值可以作為路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面溫度為20時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN作用下,竣工驗(yàn)收的最大回彈彎沉值,它與交通量、公路等級(jí)、面層和基層類型有關(guān)。14-3 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)層次的合

19、理選擇和安排,是整個(gè)路面結(jié)構(gòu)是否能在設(shè)計(jì)使用年限里承受行車荷載和自然因素的共同作用,同時(shí)又能發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的最大效能,使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵。根據(jù)理論分析和多年的使用經(jīng)驗(yàn),在路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)中要遵循下列原則。1. 適應(yīng)行車荷載作用的要求作用在路面上的行車荷載,通常包括垂直力和水平力。路面在垂直力作用下,內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨深度向下而遞減。水平力作用產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變,隨深度遞減的速率更快。路面表面還同時(shí)承受車輪的磨耗作用,因此,要求路面面層具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力,在其下各層的強(qiáng)度和抗變形能力可自上而下逐漸減小。這樣,在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí),各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律安排,以

20、使各結(jié)構(gòu)層材料的效能得到充分發(fā)揮。按照這種原則組合路面時(shí),結(jié)構(gòu)層的層數(shù)愈多愈能體現(xiàn)強(qiáng)度和剛度沿深度遞減的規(guī)律。但就施工工藝、材料規(guī)格和強(qiáng)度形成原理而言,層數(shù)又不宜過多,也就是不能使結(jié)構(gòu)層的厚度過小。表14-1是各種結(jié)構(gòu)層的適宜厚度以及考慮施工因素的最小厚度,可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。適宜的結(jié)構(gòu)層厚度需結(jié)合材料供應(yīng)、施工工藝并按該表的規(guī)定確定,從強(qiáng)度要求和造價(jià)考慮,宜自上而下由薄到厚。路面設(shè)計(jì)時(shí), 瀝青面層厚度與公路等級(jí)、交通量及組成、瀝青品種和質(zhì)量有關(guān),瀝青面層推薦厚度列于表14-2,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、交通量大小、重車所占的比例、選用瀝青質(zhì)量等因素,綜合考慮確定瀝青層厚度?;鶎?、底基層厚度應(yīng)根據(jù)交通

21、量大小、材料力學(xué)性能和擴(kuò)散應(yīng)力的效果,發(fā)揮壓實(shí)機(jī)具的功能以及有利于施工等因素選擇各結(jié)構(gòu)層的厚度。 各類結(jié)構(gòu)層的最小厚度和適宜厚度 表14-1結(jié)構(gòu)層類型施工最小厚度(cm)結(jié)構(gòu)層的適宜厚度(cm)瀝青混凝土熱拌瀝青碎石粗 粒 式中 粒 式細(xì) 粒 式684.0462.54瀝青石屑1.51.525瀝青砂1.0瀝青貫入式4.048瀝青上拌下貫式6.0610瀝青表面處治1.0層鋪13,拌和24水泥穩(wěn)定類1620石灰穩(wěn)定類15.01620石灰工業(yè)廢渣類15.01620級(jí)配碎、礫石81015泥結(jié)碎石81015填隙碎石101012 瀝青層推薦厚度 表142 公 路 等 級(jí) 推 薦 厚 度(cm) 高速公路 1

22、218 一級(jí)公路 1015 二級(jí)公路 510 三級(jí)公路 24 四級(jí)公路 1瀝青路面相鄰結(jié)構(gòu)層材料的模量比對(duì)路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布有顯著影響,是合理確定結(jié)構(gòu)層層數(shù),選定適宜結(jié)構(gòu)層材料的重要考慮因素。 根據(jù)分析和經(jīng)驗(yàn),基層與面層的模量比應(yīng)不小于,土基與基層或底基層的模量比宜為。2. 在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好如何保證瀝青路面的水穩(wěn)性,是路面結(jié)構(gòu)層選擇與組合需要解決的重要問題。在潮濕和某些中濕路段上修筑瀝青路面時(shí),由于瀝青層不透氣,使路基和基層中水份蒸發(fā)的通路被隔斷,因而向基層積聚。如果基層材料中含土量多(如泥結(jié)碎石、級(jí)配礫石),尤其是土的塑性指數(shù)較大時(shí),遇水變軟,強(qiáng)度和剛度急劇下降,結(jié)果導(dǎo)致路面開裂

23、破壞。所以瀝青路面的基層一般應(yīng)選擇水穩(wěn)性好的材料,在潮濕路段及中濕路段尤應(yīng)如此。在季節(jié)性冰凍地區(qū),當(dāng)凍深較大,路基土為易凍脹土?xí)r,常常產(chǎn)生凍脹和翻漿。在這種路段上,路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置防止凍脹和翻漿的墊層。路面總厚度的確定,除滿足強(qiáng)度要求外,還應(yīng)滿足防凍厚度的要求,以避免在路基內(nèi)出現(xiàn)較厚的聚冰帶,防止產(chǎn)生導(dǎo)致路面開裂的不均勻凍脹。防凍的厚度與路基潮濕類型,路基土類、道路凍深以及路面結(jié)構(gòu)層材料熱物理性有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)觀測(cè),表14-3給出路面防凍最小厚度推薦值,可供生產(chǎn)使用。如按強(qiáng)度計(jì)算的路面總厚度小于表列厚度規(guī)定時(shí),應(yīng)增設(shè)或加厚墊層使路面總厚度達(dá)到表列要求。在冰凍地區(qū)和氣候干燥地區(qū),無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)

24、定土或粒料的基層常常產(chǎn)生收縮裂縫。如果瀝青面層直接鋪筑其上,會(huì)導(dǎo)致面層出現(xiàn)反射裂縫,為此可在其間加設(shè)一層粒料或優(yōu)質(zhì)瀝青材料層,或者適當(dāng)加厚面層。3. 考慮結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)路面結(jié)構(gòu)層通常是用密實(shí)級(jí)配、嵌擠以及形成板體等方式構(gòu)成的,因而如何構(gòu)成具有要求強(qiáng)度和剛度并且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層是設(shè)計(jì)和施工都必須注意的問題。影響結(jié)構(gòu)層構(gòu)成的因素,除材料選擇、施工工藝之外,路面結(jié)構(gòu)組合也是十分重要的。例如瀝青面層不能直接鋪筑在鋪砌片石基層上,而應(yīng)在其間加設(shè)碎石過渡層,否則鋪砌片石不平穩(wěn)或片石可能的松動(dòng)都會(huì)反映到瀝青面層上,造成面層不平整甚至沉陷開裂。這類片石也不能直接鋪在軟弱的路基上,而應(yīng)在其間鋪粒料層。又如,瀝青混凝土

25、或熱拌瀝青碎石之類的高級(jí)面層與粒料基層或穩(wěn)定土基層之間應(yīng)設(shè)瀝青碎石或?yàn)r青貫入式聯(lián)結(jié)層。為了保證路面結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)力傳遞的連續(xù)性,應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)層之間結(jié)合緊密穩(wěn)定。在進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí),要按照面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定的要求,貫徹因地制宜、合理選材方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則以及上述結(jié)構(gòu)組合原則,結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)擬定幾種路面結(jié)構(gòu)方案,進(jìn)行分析比較,并優(yōu)先選用便于機(jī)械化施工和質(zhì)量管理的方案,做到技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理。 路面最小防凍厚度(cm) 表14-3路基類型土 質(zhì)粘 性 土、細(xì) 亞 粘 土粉 性 土 基層、墊層類型道路凍深(cm)砂石類穩(wěn)定土類工 業(yè)廢料類砂 石 類穩(wěn)定土類工 業(yè)廢料類中濕501

26、00404535403035455040453040100150455040453540506045504045150200506045554050607050604550大于20060705565505570756070506560100455540503545506045554050潮濕100150556050554550607055655060150200607055655055708065706065大于2007080657555708010070906580注: 對(duì)潮濕系數(shù)小于的地區(qū),II、III、IV等干旱地區(qū)防凍厚度應(yīng)比表中值減少15% 20% 對(duì)II區(qū)砂性土路基防凍厚度應(yīng)相應(yīng)減

27、少5 %10%14-4 新建瀝青路面的結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算我國(guó)新建公路瀝青路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論,以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。對(duì)瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層應(yīng)進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算。由于汽車在瀝青面層上啟動(dòng)、制動(dòng)常常引起面層表面產(chǎn)生推擠和擁起等剪切破壞,我國(guó)城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定在彎沉和拉應(yīng)力兩項(xiàng)指標(biāo)之外,增加一項(xiàng)剪應(yīng)力指標(biāo)。在進(jìn)行瀝青面層的剪切驗(yàn)算時(shí),要求面層在車輪垂直荷載與水平荷載共同作用下,其破壞面上可能產(chǎn)生的剪應(yīng)力 ,應(yīng)不超過材料的容許剪應(yīng)力 。一、計(jì)算圖式 路面彎沉、拉應(yīng)力和面層剪應(yīng)力的計(jì)算圖式分別見圖14-7,14-8和14-9。圖14-

28、7中,A點(diǎn)是路表彎沉的計(jì)算點(diǎn),位于雙圓均布荷載的輪隙中間,驗(yàn)算瀝青混凝土層底部拉應(yīng)力時(shí),應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C兩點(diǎn)之間,可分別計(jì)算圖14-8中點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng)力,然后確定最大應(yīng)力??紤]到路面實(shí)際使用情況以及計(jì)算的合理性,在進(jìn)行彎沉計(jì)算或驗(yàn)算層底拉應(yīng)力時(shí),層間接觸條件設(shè)定為完全連續(xù)體系。 圖14-7 路表彎沉值計(jì)算圖式圖14-8 瀝青混凝土層和半剛性材料層的層底拉應(yīng)力計(jì)算圖式圖14-9 三層彈性體系剪應(yīng)力計(jì)算圖式二、路面容許彎沉和設(shè)計(jì)彎沉值現(xiàn)有路面回彈彎沉值是用杠桿式彎沉儀和具有標(biāo)準(zhǔn)軸載的規(guī)定汽車按前進(jìn)卸荷法測(cè)定的。彎沉值的大小反映了路基路面的強(qiáng)弱,在相同車輪荷載下,路面的彎沉值愈大,則路面抵抗

29、垂直變形的能力愈弱,反之則強(qiáng)。實(shí)踐表明,回彈彎沉值大的路面,在經(jīng)受了輪載不太多次的重復(fù)作用后,即呈現(xiàn)出某種形態(tài)的破壞;而回彈彎沉值小的路面,能經(jīng)受輪載較多次重復(fù)作用才能達(dá)到這種形態(tài)的破壞。就是說,在達(dá)到相同程度的破壞時(shí),回彈彎沉大小同該路面的使用壽命即輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù)成反比關(guān)系。如果能夠找到路面達(dá)到某種破壞狀態(tài)時(shí)的重復(fù)荷載作用次數(shù)與此時(shí)彎沉值之間的關(guān)系,那么,就可以根據(jù)對(duì)該種路面所要求的使用壽命來確定它所容許的最大彎沉值,這個(gè)彎沉值被稱作容許彎沉值。因此,路面容許彎沉值的確切含義是:路面在使用期末的不利季節(jié),在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。 容許彎沉值與路面使用壽命的關(guān)系可通

30、過調(diào)查測(cè)定確定。選擇使用多年并出現(xiàn)某種破壞狀況的路面,測(cè)定彎沉值,調(diào)查累計(jì)交通量,進(jìn)行分析整理。其中對(duì)于路面破壞狀況的判定十分重要,既要考慮路面的使用要求,又要顧及能夠達(dá)到這種要求的經(jīng)濟(jì)力量。因此世界各國(guó)確定容許彎沉值采用的標(biāo)準(zhǔn)不盡統(tǒng)一。我國(guó)對(duì)公路瀝青路面按外觀特征分為五個(gè)等級(jí),如表14-4,并把第四外觀等級(jí)作為路面臨界破壞狀態(tài),以第四級(jí)路面的彎沉值的低限作為臨界狀態(tài)的劃界標(biāo)準(zhǔn)。從表中所列的外觀特征可知,這樣的臨界狀態(tài)相當(dāng)于路面已疲勞開裂并伴有少量永久變形的情況。對(duì)相同路面結(jié)構(gòu)不同外觀特征的路段進(jìn)行測(cè)定后發(fā)現(xiàn),外觀等級(jí)數(shù)愈高,彎沉值愈大,并且外觀等級(jí)同彎沉值大小有著明顯的聯(lián)系。這樣,便可確定路

31、面處于不同極限狀態(tài)時(shí)的容許彎沉值,并將此彎沉值同該路面在以前使用期間的累計(jì)交通量建立關(guān)系。國(guó)內(nèi)外的大量調(diào)查測(cè)定資料表明,路面達(dá)到某種臨界狀態(tài)時(shí),累計(jì)交通量同容許彎沉值之間存在良好的雙對(duì)數(shù)關(guān)系。這種關(guān)系可普遍地表示為: (14-22)式中 容許回彈彎沉值,cm; Ne 累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù); B 回歸系數(shù); b 隨N改變的變化率。 瀝青路面外觀等級(jí)描述 表144外 觀 等 級(jí)外 觀 狀 況路 面 表 面 外 觀 特 征一好堅(jiān)實(shí)、平整、無裂紋、無變形二較 好平整、無變形、少量發(fā)裂三中平整、無變形、有少量縱向或不規(guī)則裂紋四較 壞無明顯變形,有較多縱橫向裂紋或局部網(wǎng)裂五壞連片嚴(yán)重龜(網(wǎng))裂或拌有車轍、

32、沉陷為了建立累計(jì)交通量和容許彎沉之間的關(guān)系,有關(guān)部門進(jìn)行了廣泛的調(diào)查,選擇了五十四個(gè)路段,其中高速公路一條,一級(jí)公路10條,二級(jí)公路41條,三級(jí)公路2條,面層類型有瀝青混凝土面層20段,瀝青碎石面層12段,上拌下貫瀝青面層14段,表面處治8段,瀝青面層厚度3cm19cm?;鶎宇愋陀兴喾€(wěn)定砂礫、二灰碎石、二灰砂礫、水泥灰土砂、石灰水泥砂礫、碎石灰土等半剛性基層,還有少量級(jí)配碎石等柔性基層。交通量換算為BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)累計(jì)軸次的范圍為271041470700萬次。將不同路面外觀狀態(tài)的實(shí)測(cè)路面彎沉值,分別按二倍標(biāo)準(zhǔn)差原則舍棄異常點(diǎn)后,計(jì)算其代表彎沉值,并考慮測(cè)點(diǎn)數(shù)的影響,進(jìn)行加權(quán)平均求得各路段的

33、容許彎沉值。與累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次的計(jì)算回歸可以得到 (14-23)圖 1410 累計(jì)交通量同容許彎沉關(guān)系圖14-9是一級(jí)公路瀝青混凝土路面容許彎沉散點(diǎn)圖及回歸結(jié)果。 路面設(shè)計(jì)彎沉值是根椐設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車道通過的累計(jì)當(dāng)量軸次、 公路等級(jí)、 面層和基層類型確定的, 相當(dāng)于路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN作用下,測(cè)得的最大回彈彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉和容許彎沉的關(guān)系實(shí)際上反映了路表彎沉在使用期間的變化,該變化過程是一個(gè)多方面因素綜合作用的復(fù)雜過程。路基路面結(jié)構(gòu)層的材料特性、壓實(shí)程度、干濕狀況、溫度環(huán)境、結(jié)構(gòu)類型、氣候條件、交通組成、檢測(cè)時(shí)的環(huán)境條件以及所使用的儀器設(shè)備等均將對(duì)彎沉的變化產(chǎn)

34、生很大的影響。如果將竣工的路表彎沉取為1,而將其后各年標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的彎沉值LT 與L0的比值定義為相對(duì)彎沉AT,即:,計(jì)算各路段隨年份變化的相對(duì)彎沉值。如果將路面竣工后第一年不利季節(jié)的路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)取作為路面設(shè)計(jì)狀態(tài),則路表彎沉的設(shè)計(jì)控制指標(biāo)與路面竣工的彎沉驗(yàn)收指標(biāo)相一致??傻玫綖r青路面的設(shè)計(jì)彎沉Ld: (1424)式中:L0 為竣工驗(yàn)收彎沉,LR 為設(shè)計(jì)彎沉,AT 為彎沉增長(zhǎng)系數(shù)。 經(jīng)過大量的測(cè)試和分析,得到路面設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算公式如下: (1425)式中:Ld路面設(shè)計(jì)彎沉值(),該值是在標(biāo)準(zhǔn)溫度,標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下,測(cè)定的 路表回彈彎沉值,對(duì)半剛性基層用米彎沉儀,對(duì)柔性基層為米彎沉儀;若用自動(dòng)彎沉車

35、或落錘式彎沉儀測(cè)定時(shí),應(yīng)建立相應(yīng)的換算關(guān)系進(jìn)行換算; Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次; Ac公路等級(jí)系數(shù),高速公路、一級(jí)公路為,二級(jí)公路為,三、四級(jí)公路為; As面層類型系數(shù),瀝青混凝土面層為;熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面為;瀝青表面處治為;中低級(jí)路面為; Ab基層類型系數(shù),對(duì)半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時(shí),Ab=1.0,若面層與半剛性基層之間設(shè)置等于或小于15cm級(jí)配碎石層、瀝青貫入碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時(shí),仍為;柔性基層、底基層或柔性基層厚度大于15cm,底基層為半剛性下臥層時(shí)為。路面厚度是根據(jù)彈性多層體系理論、層間接觸狀態(tài)為完全連續(xù),在以雙

36、圓均布荷載作用下,輪隙中心實(shí)測(cè)路表彎沉值Ls等于設(shè)計(jì)彎沉值Ld的原則進(jìn)行計(jì)算,即Ls=Ld,由于力學(xué)計(jì)算模型,土基模量、材料特性和參數(shù)等方面在理論假設(shè)和實(shí)際狀態(tài)之間存在一定的差異,理論彎沉值和實(shí)測(cè)彎沉值之間存在一定誤差,因此需要對(duì)理論彎沉值進(jìn)行修正,通過對(duì)大量的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析,得到如下實(shí)測(cè)彎沉和理論彎沉關(guān)系式: (14-26) (14-27)式中: Ls路面實(shí)測(cè)彎沉值(); P、d標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)(MPa)和當(dāng)量圓半徑; F彎沉綜合修正系數(shù); c理論彎沉系數(shù);,其中E0為土基回彈模量值(MPa),E1、E2、En-1各層材料回彈模量值(MPa),h1、h2、hn-1為各結(jié)構(gòu)層厚度(cm

37、)。三、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算路面設(shè)計(jì)時(shí)使用累計(jì)當(dāng)量軸次的概念。但路上行駛的車輛類型很多,所以必需選定一種標(biāo)準(zhǔn)軸載,把不同類型軸載的作用次數(shù)換算為這種標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)??紤]到我國(guó)公路汽車運(yùn)輸車輛的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載,以BZZ100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表145確定。 標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù) 表14-5標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載BZZ100 標(biāo)準(zhǔn)軸載P(kN)100 輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa) 單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d(cm) 兩輪中心距(cm) 當(dāng)把各種軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載時(shí),為使換算前后軸載對(duì)路面的作用達(dá)到相同的效果,應(yīng)該遵循兩項(xiàng)原則:第一,換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)

38、準(zhǔn),即對(duì)同一種路面結(jié)構(gòu),甲軸載作用N1次后路面達(dá)到預(yù)定的臨界狀態(tài),路面彎沉為L(zhǎng)1,乙軸載作用使路面達(dá)到相同臨界狀態(tài)的作用次數(shù)為N2,彎沉為L(zhǎng)2,此時(shí)甲乙兩種軸載作用是等效的,則應(yīng)按此等效原則建立兩種軸載作用次數(shù)之間的換算關(guān)系;第二,對(duì)某一種交通組成,不論以哪種軸載的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸載換算,由換算所得軸載作用次數(shù)計(jì)算的路面厚度是相同的。 當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),凡軸載大于25kN的各級(jí)軸載(包括車輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)ni,均按公式(14-28)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。 (14-28)式中: N 標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次/日); ni 被換算車輛的各級(jí)軸載作用次

39、數(shù)(次/日); P 標(biāo)準(zhǔn)軸載(kN); Pi 被換算車輛的各級(jí)軸載(kN); k 被換算車輛的類型數(shù); C1 軸數(shù)系數(shù),C1(m1),m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時(shí),按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算,當(dāng)軸間距小于3米時(shí),應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù); C2輪組系數(shù),單輪組為,雙輪組為1,四輪組為。 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),凡軸載大于50KN的各級(jí)軸載(包括車輛的前后軸)Pi的作用次數(shù)ni,均按公式(14-29)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。 (14-26)式中:C1軸數(shù)系數(shù),c1=1+2(m-1);C2 輪組系數(shù),單輪組為,雙輪組為,四輪組為。四、土基回彈模量值的確定彈性理論中表征材料性質(zhì)的參數(shù)是彈性模量和

40、泊松比。在應(yīng)用彈性層狀體系理論進(jìn)行路面計(jì)算時(shí),必須確定路基土和路面材料的彈性模量值。無論路基土或路面材料,在通常荷載作用下其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性的,因而彈性模量不是定值,而是應(yīng)力狀態(tài)的函數(shù)。工程上通常采用承載板試驗(yàn)或彎沉測(cè)定的方法確定路基土和路面材料回彈模量值,并將這種回彈模量作為彈性模量。土基回彈模量(E0)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù),其取值的大小對(duì)路面結(jié)構(gòu)厚度有較大影響,正確地確定E0 是十分重要的。土基回彈模量值與土的性質(zhì)、密實(shí)度、含水量、路基所處的干濕狀態(tài)以及測(cè)試方法有密切的關(guān)系。當(dāng)前,確定土基回彈模量(E0)的常用方法有以下幾種。1. 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法是在不利季節(jié),采用剛性承載板直

41、接在現(xiàn)場(chǎng)土基上實(shí)測(cè)E0,目前采用的測(cè)試方法是按照公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程(JTJ05995)的規(guī)定用大型承載板測(cè)定土基0(路基軟弱時(shí)測(cè)至1mm)的變形壓力曲線,按式(14-28)計(jì)算土基回彈模量。 (14-30)式中:E0土基回彈模量(MPa); m0土的泊松比,??;D承載板直徑30cm;pi承載板壓力(MPa);Li相應(yīng)于荷載pi時(shí)的回彈變形值()。因彎沉測(cè)定比承載板法簡(jiǎn)便、快捷,可選擇典型路段測(cè)試,建立E0和L0的相關(guān)關(guān)系,用彎沉值檢驗(yàn)土基回彈模量,由回彈彎測(cè)值計(jì)算土基回彈模量EoL可用公式(14-31); (14-31)式中:P、d測(cè)定車單輪輪胎接地壓強(qiáng)(MPa)與當(dāng)量園半徑(cm);

42、Lo輪隙中心處的回彈彎沉(); o均勻體彎沉系數(shù),取0.712。實(shí)測(cè)到回彈彎沉后,可按式(14-32)確定土基回彈模量設(shè)計(jì)值。在非不利季節(jié)實(shí)測(cè)土基回彈模量時(shí),還應(yīng)考慮季節(jié)影響系數(shù)。 (14-32)式中:Eos某路段土基回彈模量設(shè)計(jì)值; 、S分別為該路段實(shí)測(cè)土基回彈模量平均值與標(biāo)準(zhǔn)差; Za保證率系數(shù),高速公路、一級(jí)公路為2,二三級(jí)公路為1.648,四級(jí)公路為; K1不利季節(jié)影響系數(shù),可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選用。2. 查表法在無實(shí)測(cè)條件時(shí),可按下述步驟由查表法預(yù)測(cè)土基回彈模量值1)確定臨界高度臨界高度指在不利季節(jié),土基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態(tài)時(shí),路床表面距地下水位或地表積水水位的最小高度。可根據(jù)土質(zhì)

43、、氣候條件按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)缺乏實(shí)際資料時(shí),中濕、潮濕狀態(tài)的路基臨界高度(H1、H2、H3)可參考表14-6選用。2)擬定土的平均稠度在新建公路的初步設(shè)計(jì)中,因無法實(shí)測(cè)求得的平均稠度,可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)或路基臨界高度,判斷各路段土基的干濕類型,利用表14-7或表14-8論證得到各路段土的平均稠度wc值。3)預(yù)測(cè)土基回彈模量根據(jù)土類和氣候區(qū)以及擬定的路基土的平均稠度,可參考表14-9預(yù)測(cè)土基回彈模量值。當(dāng)采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),土基回彈模量值可較表列數(shù)值提高15%30%。 路基臨界高度參考值 表14-6土組 路床至呼水位 臨界高度(m)自然區(qū)劃砂 性 土地 下 水地表長(zhǎng)期積水地表臨時(shí)積水H1H2H3H1

44、H2H3H1H2H31234512341a2a1、1a234566a7322a(紫色土)32、2a(黃土壤,現(xiàn)代沖擊土)4、5、5a1()(1.7)(1.3)(1.8)(1.4)(1.0)1a(2.0)(1.6)(1.2)(1.7)(1.3)(1.0)(1.0)(0.5)23(2.1)(1.7)(1.3)(1.9)(1.5)(1.1)4(2.2)(1.8)(1.4)(1.9)(1.5)(1.2)4a(1.9)(1.5)(1.1)(1.6)(1.2)(0.9)(0.5)4b(2.0)(1.6)(1.2)(1.7)(1.3)(1.0)1(2.2)(1.6)(2.1)(1.6)(1.3)(0.87)

45、(0.4)234(2.1)(1.6)(1.8)(1.4)(0.9)5)(2.4)(2.4)(2.0)(1.5)(1.1)(0.5)6a續(xù)上表 土組 路床至呼水位 臨界高度(m)自然區(qū)劃粘 性 土地 下 水地表長(zhǎng)期積水地表臨時(shí)積水H1H2H3H1H2H3H1H2H312345120. 9341a2a1、1a234566a7322a(紫色土)32、2a(黃土壤,現(xiàn)代沖擊土)4、5、5a1(2.3)(1.9)(1.6)(2.1)(1.3)1a(2.2)(1.9)(1.5)(2.0)(1.6)(1.2)(0.9)(0.5)23(2.4)(2.0)(1.6)(2.1)(1.7)(1.4)(0.8)(0.

46、6)4(2.2)(1.7)(1.3)4a(2.2)(1.7)(1.4)(1.9)(1.4)(1.1)4b(2.3)(1.8)(1.4)(2.0)(1.6)(1.2)(0.8)1(1.9)(1.5)(2.1)(1.6)(1.2)(0.9)(0.5)2(2.3)(1.9)(1.6)1.81.41.10.80.432.0.454(2.1)(1.6)(1.3)()(1.4)(1.1)(0.7)5(3.3)()()(2.4)()(1.6)()()(0.5)6a(2.8)1.6()續(xù)上表 土組 路床至呼水位 臨界高度(m)自然區(qū)劃粉 性 土地 下 水地表長(zhǎng)期積水地表臨時(shí)積水H1H2H3H1H2H3H1H2

47、H3122.6342.62.85122.42.851.92.41.41.91.92.41.01.91.01.41.41.91.01.432.32.751.81.41.81.81.41.81.01.41.41.81.01.441a2a1、1a1.1.31.40.21.71.91.21.331.71.91.21.3451.50.91.161.51.61.01.16a1.41.1732.22.651.72.21.31.71.22a(紫色土)2.32.50.50.731.2、2a0.50.7(黃土壤,現(xiàn)代沖擊土)4、5、5a1(2.5)()(1.6)(2.3)(1.8)(1.3)(1.2)0.71a(2.5)()(1.5)(2.2)(1.7)(1.2)0.622.32.151.852.31.41.851.852.31.41.8

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