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1、第 十 二 章 瀝 青 路 面 設(shè) 計asphalt pavement design設(shè) 計 目 的 : design destination 1)滿 足 各 種 外 界 條 件 的 要 求 ; satisfies the requirement of outside conditions 2)確 定 合 理 經(jīng) 濟(jì) 的 路 面 結(jié) 構(gòu) ; determining rational economical pavement structures 3)滿 足 路 面 使 用 性 能 的 要 求 . satisfies the requirement of pavement performances

2、設(shè) 計 內(nèi) 容 :design volume1)原 材 料 的 選 擇 ;selection of raw materials2)混 合 料 的 配 合 比 設(shè) 計 ;design gradation of mixture3)設(shè) 計 參 數(shù) 的 測 試 和 確 定 ; testing and determining design parameter 4)路 面 結(jié) 構(gòu) 組 合 與 厚 度 的 確 定 determining depth and combination of pavement structures 5)路 面 方 案 的 比 選 . comparison pavement alt

3、ernative 設(shè) 計 方 法 :design method 1)經(jīng) 驗 法 ;experiment method 2)力 學(xué) 經(jīng) 驗 法 . theory- experiment method 1： 彈 性 層 狀 體 系 理 論 概 述Introduction of elastic layer system theory 一 、 基 本 假 設(shè) 與 解 題 方 法basic assumption and solution 基 本 假 設(shè) ： basic assumption 1） 各 層 是 連 續(xù) 的 ， 完 全 彈 性 的 ， 各 向 同 性 的 ， 以 及 變 形 和 位 移 是

4、微 小 的 ；2） 最 下 一 層 在 水 平 方 向 和 垂 直 方 向 為 無 限 大 ， 其 上 各 層 厚 度 為 有 限 ， 水 平方 向 為 無 限 大 ；3） 各 層 在 水 平 方 向 無 限 遠(yuǎn) 處 及 最 下 一 層 無 限 深 處 ， 其 應(yīng) 力 ， 變 形 和 位 移 為零 ；4） 層 間 接 觸 情 況 ： 連 續(xù) 體 系 或 滑 動 體 系 。二 、 主 應(yīng) 力 計 算 calculation of main stress 2： 瀝 青 路 面 的 破 壞 狀 態(tài) 與 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn)一 .瀝 青 路 面 的 主 要 破 壞 狀 態(tài) 裂 縫 類 、 變 形 類 、 表

5、 面 功 能 損 壞1、 沉 陷 sinkage 定 義 definition 2、 車 轍 rutting 定 義 definition3、 疲 勞 開 裂 fatigue cracking 定 義 definition4、 推 移 定 義 definition5、 低 溫 縮 裂 和 反 射 裂 縫 定 義 definition 6、 松 散 和 坑 槽 二 、 瀝 青 路 面 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn)1.沉 陷 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn) ：2.車 轍設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn) ：3.疲 勞 開 裂設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn) ： 4.推 移 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn) ： 00 zz rere LL Rr Rr R m ax 5.路 表 回 彈

6、 彎 沉 ds ll 3： 瀝 青 路 面 結(jié) 構(gòu) 組 合 設(shè) 計structural composition design of asphalt pavement1.保 證 路 面 表 面 使 用 品 質(zhì) 長 期 穩(wěn) 定2.路 面 各 結(jié) 構(gòu) 層 的 強(qiáng) 度 、 抗 變 形 能 力 與 各 層 次 的 力 學(xué) 響 應(yīng) 相 匹 配 。3.直 接 經(jīng) 受 溫 度 、 濕 度 等 自 然 因 素 變 化 而 造 成 強(qiáng) 度 、 穩(wěn) 定 性 下 降 的 結(jié) 構(gòu) 層應(yīng) 提 高 其 抵 御 能 力 。4.充 分 利 用 當(dāng) 地 材 料 、 節(jié) 約 外 運(yùn) 材 料 ， 做 好 優(yōu) 化 選 擇 ， 降 低

7、建 設(shè) 與 養(yǎng) 護(hù) 費(fèi)用 。 一 、 路 面 結(jié) 構(gòu) 組 合 原 則 與 方 法1.面 層 類 型 和 等 級 的 選 擇 2.按 路 面 受 力 特 征 選 擇 各 結(jié) 構(gòu) 層 次 3、 考 慮 各 結(jié) 構(gòu) 層 自 身 結(jié) 構(gòu) 特 征 柔 性 基 層 flexible base :瀝 青 處 治 的 級 配 碎 石 和 無 結(jié) 合 料 的 級 配 碎 石 瀝 青 處 治 的 級 配 碎 石 適 用 于 C級 及 C級 以 上 交 通 等 級 的 柔 性 基 層 ; 無 結(jié) 合 料 的 級 配 碎 石 適 用 于 交 通 等 級 低 C級 以 下 的 柔 性 基 層 ; 半 剛 性 基 層 s

8、emi-rigid base :無 機(jī) 結(jié) 合 料 穩(wěn) 定 集 料 的 基 層 結(jié) 構(gòu) . 剛 性 基 層 rigid base:低 強(qiáng) 度 等 級 混 凝 土 . 4、 考 慮 不 利 水 溫 狀 況 的 影 響地 下 水 位 高 ， 排 水 不 良 ， 路 基 經(jīng) 常 處 于 潮 濕 、 過 濕 狀 態(tài) 的 路 段排 水 不 良 的 土 質(zhì) 路 墅 ， 有 裂 隙 水 、 泉 眼 等 水 文 不 良 的 巖 石 挖 方 路 段季 節(jié) 性 冰 凍 地 區(qū) 的 中 潮 、 潮 濕 路 段 ， 可 能 產(chǎn) 生 凍 脹 需 設(shè) 防 凍 墊 層 的 路 段基 層 或 底 基 層 可 能 受 污 染

9、以 及 路 基 軟 弱 的 路 段 。 防 水 墊 層 waterproof bed course排 水 墊 層 drainage bed course防 污 墊 層 anti-fouling bed course防 凍 墊 層 antifreezing bed course二 、 路 面 典 型 結(jié) 構(gòu) 組 合 4： 新 建 瀝 青 路 面 設(shè) 計 方 法structural thickness calculation of newly-built asphalt pavement一 、 設(shè) 計 指 標(biāo) 與 極 限 標(biāo) 準(zhǔn) design index and standard 設(shè) 計 彎 沉

10、值 design deflection Value 層 底 拉 應(yīng) 力 tensile stress under layer sspR bsced K AAANl 2.0600 二 、 路 面 結(jié) 構(gòu) 厚 度 設(shè) 計 方 程 式 與 設(shè) 計 參 數(shù) design formula of calculating pavement depth and design coefficient Rm ds ll 1 計 算 路 表 彎 沉 值 calculating deflection2 計 算 結(jié) 構(gòu) 層 底 拉 應(yīng) 力 calculating tensile stress under layers3

11、 路 基 回 彈 模 量 elastic modulus of subbase 1） 現(xiàn) 場 實(shí) 測 法 2） 查 表 法 3） 室 內(nèi) 實(shí) 驗 法 4） 換 算 法 measuring on site checking graph testing in lab converting method 三 、 新 建 路 面 厚 度 設(shè) 計 depth design of newly-built pavement 路 面 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 程 序 框 圖 the programming graph of pavement structure4 結(jié) 構(gòu) 層 回 彈 模 量 elastic modulu

12、s of layers5 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 的 彎 拉 極 限 強(qiáng) 度 flexural-tensile strength of layers Ki iPPnccN 1 35.4121 )( Ki iPPnccN 1 8121 )( Ki iPPnccN 1 12121 )( 13651)1( NN t 以 彎 沉 值 和 瀝 青 層 層 底 拉 應(yīng) 力 為 設(shè) 計 指 標(biāo)以 半 剛 性 材 料 層 層 底 拉 應(yīng) 力 為 設(shè) 計 指 標(biāo)以 貧 混 凝 土 基 層 層 層 底 拉 應(yīng) 力 為 設(shè) 計 指 標(biāo)設(shè) 計 年 限 累 計 當(dāng) 量 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 數(shù) bsced AAANl 2.060

13、0 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 設(shè) 計 彎 沉 值結(jié) 構(gòu) 層 容 許 拉 應(yīng) 力瀝 青 面 層 抗 拉 強(qiáng) 度 結(jié) 構(gòu) 系 數(shù)無 機(jī) 結(jié) 合 料 穩(wěn) 定 集 料 抗 拉 強(qiáng) 度 結(jié) 構(gòu) 系 數(shù)無 機(jī) 結(jié) 合 料 穩(wěn) 定 細(xì) 粒 土 抗 拉 強(qiáng) 度 結(jié) 構(gòu) 系 數(shù) 貧 混 凝 土 基 層 抗 拉 強(qiáng) 度 結(jié) 構(gòu) 系 數(shù) 1 1 3 01 2 21 2 10.38 0.36021000( , . ; , . )1.63( ) ( )2000s c nc nsp

14、l 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 結(jié) 構(gòu) 表 面 彎 沉 值結(jié) 構(gòu) 層 層 底 拉 應(yīng) 力設(shè) 計 指 標(biāo) 五 、 路 面 竣 工 驗 收 指 標(biāo)SZll ll ar sr 5 瀝 青 路 面 改 建 設(shè) 計 reconstructed design of asphalt pavement改 建 設(shè) 計 目 的 ： destination of reconstructed design 通 過 改 建 ， 延 長 路 面 的 使 用 壽 命

15、 ， 滿 足 正 常 交 通 行 車 的 要 求 。改 建 設(shè) 計 內(nèi) 容 ： content of reconstructed design 1） 路 面 結(jié) 構(gòu) 狀 況 調(diào) 查 ； investigation of pavement structural conditions 2） 原 路 面 當(dāng) 量 回 彈 模 量 的 計 算 ； evaluation of tensile modulus of old surface 3） 加 鋪 層 設(shè) 計 design strengthening layer 一 、 路 面 結(jié) 構(gòu) 狀 況 調(diào) 查 與 評 定investigation and ev

16、aluation of pavement structure 主 要 目 的 ： 了 解 現(xiàn) 有 路 面 狀 況 和 強(qiáng) 度 ， 據(jù) 以 判 斷 是 否 需 要 加強(qiáng) 或 預(yù) 估 剩 余 使 用 壽 命 ， 分 析 路 面 損 壞 的 原 因 及 提 出 處 理 措 施 。1、 交 通 分 析 traffic analysis2、 路 基 狀 況 調(diào) 查 survey of subgrade3、 路 面 狀 況 調(diào) 查 survey of pavement4、 路 面 修 建 和 養(yǎng) 護(hù) 調(diào) 查 building and maintenance maintenance survey 321)(

17、 KKKSZll ar 87.0100100 )( ii PPLL 二 、 原 路 面 當(dāng) 量 回 彈 模 量 的 計 算calculation of equivalent resilience modulus of the original pavement21021000 mmlpEZ 25.01037.02 )( pEhem n 11 25.01 )(ni nii EEhh 三 加 鋪 層 設(shè) 計 design strengthening layerv 計 算 原 有 路 面 的 當(dāng) 量 回 彈 模 量 。v 擬 定 結(jié) 構(gòu) 組 合 方 案 及 設(shè) 計 層 位 ， 確 定 各 加 鋪 層

18、 的 材 料 參 數(shù) 。v 根 據(jù) 加 鋪 層 的 類 型 確 定 設(shè) 計 指 標(biāo) 。v 利 用 彈 性 層 狀 體 系 理 論 進(jìn) 行 補(bǔ) 強(qiáng) 層 厚 度 計 算 . 6 SHELL設(shè) 計 方 法 概 述經(jīng) 驗 法 ： CBR法 AASHO法理 論 設(shè) 計 法 ： SHELL法 AI法一 .路 面 模 型 與 設(shè) 計 理 論設(shè) 計 理 論 ：1.假 設(shè) 路 面 在 荷 載 作 用 下 表 現(xiàn) 為 彈 性 性 質(zhì) ， 并 以 彈 性 層 狀 體 系理 論 計 算 各 層 應(yīng) 力 、 應(yīng) 變 ；2.路 面 各 層 材 料 的 彈 性 特 性 用 彈 性 模 量 和 泊 松 比 表 征 ；3.路

19、面 表 面 作 用 的 荷 載 為 一 個 或 幾 個 圓 面 積 均 布 垂 直 和 水 平 荷載 ；4.計 算 理 論 為 彈 性 層 狀 體 系 。 路 面 模 型 v 二 .設(shè) 計 荷 載標(biāo) 準(zhǔn) 荷 載 ： 80kN,每 個 后 輪 20kN.輪 胎 接 觸 壓 力 0.6MPa.軸 載 換 算 公 式 ：三 .環(huán) 境 條 件溫 度 對 瀝 青 面 層濕 度 對 土 基 模 量 41221 )( PPnnn 四 .路 面 破 壞 狀 態(tài) 與 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn)1.主 要 設(shè) 計 標(biāo) 準(zhǔn) 及 臨 界 點(diǎn) 位 置 1） 路 基 表 面 荷 載 軸 線 處 的 垂 直 壓 應(yīng) 變 控 制 路 基

20、 永 久 變 形 ， 防止 車 轍 。 2） 瀝 青 面 層 層 內(nèi) 拉 應(yīng) 變 ， 控 制 瀝 青 類 面 層 的 疲 勞 開 裂 。2.次 要 標(biāo) 準(zhǔn) 1） 其 他 有 機(jī) 或 無 機(jī) 結(jié) 合 料 穩(wěn) 定 類 基 層 的 允 許 水 平 拉 應(yīng) 變 或 允 許 拉 應(yīng) 力 2） 路 面 表 面 總 永 久 變 形 小 于 RD(路 面 車 轍 容 許 值 )。 zz rr rr 五 .容 許 值 的 確 定1.路 基 表 面 容 許 壓 應(yīng) 變 ；2.瀝 青 面 層 容 許 拉 應(yīng) 變 ；3.整 體 性 基 層 的 拉 應(yīng) 力 ；3.路 面 表 層 的 永 久 變 形 ；六 .材 料 參

21、數(shù) 的 確 定1.路 基 彈 性 模 量2.松 散 材 料 基 層 彈 性 模 量3.整 體 性 材 料 基 層4.瀝 青 混 合 料 的 勁 度 模 量 小 結(jié) :1.瀝 青 路 面 的 路 面 結(jié) 構(gòu) 組 合 設(shè) 計 原 則 及 內(nèi) 容 .2.新 建 瀝 青 路 面 的 設(shè) 計 方 法 .3.改 建 瀝 青 路 面 的 設(shè) 計 方 法 . 作 業(yè)1.我 國 現(xiàn) 行 瀝 青 路 面 設(shè) 計 方 法 是 什 么 ?2.某 二 級 公 路 在 不 利 季 節(jié) 采 用 相 當(dāng) BZZ-100軸 載 的 汽 車 測 定 舊 路面 彎 沉 值 ， 測 定 時 路 表 溫 度 為 90 ， 前 5h的

22、平 均 氣 溫 為 4 ； 共進(jìn) 行 了 27個 彎 沉 點(diǎn) 的 測 試 ， 測 試 的 具 體 結(jié) 果 見 下 表 所 示 ,試 計 算其 路 段 的 計 算 彎 沉 值 .3.瀝 青 路 面 結(jié) 構(gòu) 組 合 設(shè) 計 原 則 是 什 么 ?序 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9彎 沉 （ 0.01mm） 83 79 86 88 92 98 93 79 81序 號 10 11 12 13 14 15 16 17 18彎 沉 （ 0.01mm） 87 77 79 80 92 97 90 80 74 序 號 19 20 21 22 23 24 25 26 27彎 沉 （ 0.01mm） 81 80 76 88 83 93 98 97 79