沥青路面设计ppt课件.ppt
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1、第十四章 沥青路面设计14.1 概述一、沥青路面设计内容:| 结构组合设计| 材料组成设计| 厚度设计| 路肩设计| 排水设计二、沥青路面设计原则1.路基路面整体综合设计2.方案比选(经济、技术)3.运用新材料、新工艺、新技术4.设计是考虑环境、生态、施工、养护5.选择机械化、工厂化6.一次设计、分期修建三、沥青路面设计理论与方法:经验法和力学-经验法 我国公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论,以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标。 对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算,城市道路尚须进行沥青面层的剪应力验算。14.2 弹性层状体系理论弹性
2、层状体系计算图式求解方法:将车轮荷载简化为圆形均布荷载14.3 14.3 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计 基本原则:面层耐久、基层坚实、土基稳定基本原则:面层耐久、基层坚实、土基稳定 具体要求:具体要求:1. 1. 适应行车荷载作用的要求:适应行车荷载作用的要求: 从上至下,从薄到厚,从强到弱,表层抗滑、从上至下,从薄到厚,从强到弱,表层抗滑、抗磨耗抗磨耗-适宜厚度适宜厚度2. 2. 在各种自然因素作用下稳定性好在各种自然因素作用下稳定性好 水稳定性和温度稳定性水稳定性和温度稳定性-最小防冻厚度最小防冻厚度3. 3. 考虑结构层的特点:考虑结构层的特点: 上下层匹配,总体上强度足够上
3、下层匹配,总体上强度足够- -路面结构组合路面结构组合 面层:面层:高速一级分三层,二三级分双层高速一级分三层,二三级分双层三四级单层三四级单层 基层:基层:柔性基层、半刚性基层、刚性基层柔性基层、半刚性基层、刚性基层 垫层:垫层:防水、排水、防污、防冻垫层防水、排水、防污、防冻垫层 土基:土基: 层间结合:层间结合:透层沥青透层沥青 、粘层沥青、单层表、粘层沥青、单层表处下封层、稀浆封层处下封层、稀浆封层 沥青路面材料代码与材料名称对照表 (“路面材料代码”由两部分组成,第一部分为“材料大类编码”,第二部分为“材料名称编码”,以“中粒式沥青混凝土”材料为例,其材料代码为0102)。 一、材料
4、大类编码: 沥青混凝土与沥青碎石类 石灰煤渣类 其它沥青混合料类 石灰粉煤灰类 石灰稳定类 水泥粉煤灰类 水泥稳定类 石灰水泥粉煤灰类 水泥石灰稳定类 粒料类 二、材料名称编码: 、第一大类() 粗粒式沥青混凝土 粗粒式乳化沥青碎石 中粒式沥青混凝土 中粒式乳化沥青碎石 细粒式沥青混凝土 细粒式乳化沥青碎石 粗粒式沥青碎石 粗粒式沥青玛蹄脂碎石 中粒式沥青碎石 中粒式沥青玛蹄脂碎石 细粒式沥青碎石 细粒式沥青玛蹄脂碎石 、第二大类() 沥青贯入式 沥青上拌下贯 沥青表面处治 沥青砂 沥青土 沥青石屑、第三大类() 石灰土 石灰土稳定砂砾 碎石灰土 石灰土稳定碎石 砾石灰土 石灰土稳定矿渣 煤渣
5、灰土 石灰土稳定钢渣 石灰碎石土 石灰土稳定砾石 石灰砂砾土 石灰土稳定碎砾石 、第四大类() 水泥土 水泥稳定砂砾 水泥稳定钢渣 水泥碎石土 水泥稳定碎石 水泥稳定砾石 水泥稳定石屑 水泥稳定矿渣 水泥稳定碎砾石 水泥砂砾土 水泥稳定石渣 、第五大类() 水泥石灰稳定土 水泥石灰稳定砂砾 水泥石灰稳定钢渣 水泥石灰碎石土 水泥石灰稳定矿渣 水泥石灰稳定砾石 水泥石灰砂砾土 水泥石灰稳定碎石 水泥石灰稳定碎砾石、第六大类() 石灰煤渣土 石灰煤渣砂砾 石灰煤渣碎砾石 石灰煤渣碎石土 石灰煤渣碎石 石灰煤渣 石灰煤渣钢渣 石灰煤渣砂砾土 石灰煤渣矿渣 石灰煤渣砂 石灰煤渣砾石 、第七大类() 石
6、灰粉煤灰土 石灰粉煤灰砂砾 石灰粉煤灰碎砾石 石灰粉煤灰碎石土 石灰粉煤灰碎石 石灰粉煤灰 石灰粉煤灰砾石 石灰粉煤灰砂砾土 石灰粉煤灰矿渣 石灰粉煤灰砂 石灰粉煤灰钢渣 、第八大类() 水泥粉煤灰土 水泥粉煤灰砂砾 水泥粉煤灰碎砾石 水泥粉煤灰碎石土 水泥粉煤灰碎石 水泥粉煤灰 水泥粉煤灰砾石 水泥粉煤灰砂砾土 水泥粉煤灰矿渣 水泥粉煤灰砂 水泥粉煤灰钢渣 、第九大类() 石灰水泥粉煤灰土 石灰水泥粉煤灰砂砾 石灰水泥粉煤灰碎砾石 石灰水泥粉煤灰碎石土 石灰水泥粉煤灰碎石 石灰水泥粉煤灰 石灰水泥粉煤灰砾石 石灰水泥粉煤灰砂砾土 石灰水泥粉煤灰矿渣 石灰水泥粉煤灰砂 石灰水泥粉煤灰钢渣 、第
7、十大类() 泥结碎石 填隙碎石 级配碎石 未筛分碎石 泥结砾石 粒料改善土 级配砾石 碎石土 泥结碎砾石 砾石土 级配碎砾石 风化砂 级配砂砾 风化砂土 天然砂砾 粗砂 泥灰结碎石 中砂 泥灰结砾石 煤渣 泥灰结碎砾石 矿渣 级配碎石掺灰 钢渣 级配砾石掺灰 石渣 级配碎砾石掺灰 山皮土14.4 14.4 我国沥青路面设计方法我国沥青路面设计方法 设计理论:设计理论:采用双圆垂直均布荷载作用采用双圆垂直均布荷载作用 下的多层弹性层状体系理论。下的多层弹性层状体系理论。 设计指标:设计指标: 以以设计弯沉值设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标。为路面整体刚度的设计指标。 以以层底拉应力层底拉应力对
8、沥青混凝土面层和半刚性材料对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层进行验算。的基层、底基层进行验算。 一、计算图式一、计算图式zpE1、1E0、0rE2、2hHABCDE二、路面的容许弯沉值和设计弯沉值二、路面的容许弯沉值和设计弯沉值1 1、路面的容许弯沉值、路面的容许弯沉值 路面在使用期末的不利季节,在设计标准轴载作路面在使用期末的不利季节,在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。用下容许出现的最大回弹弯沉值。2 2、路面的设计弯沉值、路面的设计弯沉值 路面竣工后第一年不利季节、路面在标准轴载路面竣工后第一年不利季节、路面在标准轴载100kN100kN作用下,测得的最大回弹弯沉值。作
9、用下,测得的最大回弹弯沉值。设计弯沉 实测弯沉(计算弯沉)0三、沥青路面交通等级和轴载换算三、沥青路面交通等级和轴载换算公路等级公路等级设计年限设计年限( (年年) )高速公路一级公路15二级公路12三级公路四级公路861.路面设计年限 注:注:公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范JTG D50-20062.2.轴载换算轴载换算标准轴载标准轴载 我国路面设计以双轮组单轴载我国路面设计以双轮组单轴载100100k kNN为为标准轴载。即标准轴载。即BZZBZZ100100。等效换算原则:等效换算原则:1 1)换算以达到相同的临界状态为标准换算以达到相同的临界状态为标准 2 2)对某一种交通组
10、成,不论以哪种轴载的标准进行对某一种交通组成,不论以哪种轴载的标准进行轴轴载换算,由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是载换算,由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相等的相等的当量轴载换算当量轴载换算| 1. 1.当以当以弯沉值弯沉值及及沥青层层底拉应力沥青层层底拉应力为设计指标时,为设计指标时,凡轴载凡轴载大于大于25kN25kN的各级轴载的各级轴载P P1 1的作用次数的作用次数n n1 1,换算成,换算成标准轴载标准轴载P P的当量作用次数的当量作用次数NN: 2. 2.当进行当进行半刚性基层的层底拉应力半刚性基层的层底拉应力验算时,验算时,凡凡大于大于50kN50kN的各级轴载的各级
11、轴载P P1 1的作用次数的作用次数n n1 1,换算,换算成标准轴载成标准轴载P P的当量作用次数的当量作用次数NN : 例题:已知某载货车为双后轴(轮距小于例题:已知某载货车为双后轴(轮距小于3m3m)双轮组,每一后轴重双轮组,每一后轴重80kN80kN,前轴重,前轴重30kN30kN。试。试求该货车通过一次相当于标准轴求该货车通过一次相当于标准轴BZZ-100BZZ-100作用作用几次。几次。3.3.设计年限累计当量标准轴载:设计年限累计当量标准轴载:车道特征车道特征车道特征车道特征双向单车道1.0双向六车道0.3-0.4双向两车道0.6-0.7双向八车道0.25-0.35双向四车道0.
12、4-0.5车道系数注:注:公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范JTG D50-20064.交通等级交通等级交通等级BZZ-100累计标准轴次累计标准轴次Ne(次(次/车道)车道)大客车及中型以上的各大客车及中型以上的各种货车交通量种货车交通量【辆【辆/(d.车道)】车道)】轻交通3 1062.51073000四、路面材料设计参数四、路面材料设计参数 以路面设计弯沉值计算路面结构厚度时采用以路面设计弯沉值计算路面结构厚度时采用2020。C C抗压模量。抗压模量。 验算层底拉应力采用验算层底拉应力采用1515。C C的抗压模量。的抗压模量。结构层材料的容许应力结构层材料的容许应力Ks -Ks
13、-抗拉强度系数。见书抗拉强度系数。见书P -306P -3060五、结构层材料的容许拉应力五、结构层材料的容许拉应力Rm 结构层底面的最大拉应力不大于结构层材料的容许结构层底面的最大拉应力不大于结构层材料的容许应力应力sspRK 沥青混凝土的劈裂强度以沥青混凝土的劈裂强度以1515。C C的测试温度值的测试温度值计算。计算。 水泥稳定类材料的龄期规定为水泥稳定类材料的龄期规定为9090天的极限劈天的极限劈裂强度,裂强度, 二灰稳定类、石灰稳定类的龄期为二灰稳定类、石灰稳定类的龄期为180180天的极天的极限劈裂强度,限劈裂强度, 对水泥粉煤灰稳定材料的龄期为对水泥粉煤灰稳定材料的龄期为1201
14、20天的极限天的极限劈裂强度。劈裂强度。层底拉应力以单圆荷载中心处(层底拉应力以单圆荷载中心处(B B点)及双圆轮隙中点)及双圆轮隙中心(心(C C点)为计算点,点)为计算点,取较大值计算层底拉应力取较大值计算层底拉应力。mmp 102312121,nnmEEEEEEhhhf 理论最大拉应力系数理论最大拉应力系数七、多层路面的等效换算七、多层路面的等效换算 对于多层体系可用电子计算机求解,当条件不具备时,对于多层体系可用电子计算机求解,当条件不具备时,可换算为三层(或双层)体系计算。进行等效换算。可换算为三层(或双层)体系计算。进行等效换算。 1 1、等效弯沉的换算、等效弯沉的换算4 . 22
15、i1n2iiEEhH或或 例题:为求算表中所示五层体系表面弯沉,例题:为求算表中所示五层体系表面弯沉,请将该体系换算为三层体系。请将该体系换算为三层体系。层号层号厚度厚度(cm)模量模量(MPa)141100287003153004201205352 2、等效上层底面弯拉应力的换算、等效上层底面弯拉应力的换算ji4j1iiEEhh 1ji9 . 01n1iiEEhH j换算后上层换算后上层换算后中层换算后中层3 3、等效中层底面弯拉应力的换算、等效中层底面弯拉应力的换算2-ni42n1iiEEhh 八、新建路面厚度设计八、新建路面厚度设计 新建路面路面结构设计: 交通量已知, 各层材料(模量、
16、泊松比、抗拉应力)已知, 除待设计层外各层厚度已知, 按弯沉标准去计算设计层厚度 ;dsll 路面结构层厚度确定要满足:路面结构层厚度确定要满足: 2. 2. 双圆轮隙中心(双圆轮隙中心(C C点)或单圆荷载中心处(点)或单圆荷载中心处(B B点)点)的层底拉应力应小于或等于容许拉应力,即:的层底拉应力应小于或等于容许拉应力,即:1. 1. 轮隙中心处(轮隙中心处(A A点)的路表计算弯沉值应小于等于点)的路表计算弯沉值应小于等于设计弯沉值。即:设计弯沉值。即:Rm A 新建路面厚度设计 设计过程:设计过程:1 1)计算设计年限内的标准轴载累计当量轴次,确定交)计算设计年限内的标准轴载累计当量
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