下沥青路面设计..ppt

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1、下沥青路面设计.Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法2.设计指标：设计指标：3.设计标准：设计标准：ls ldm Rh h1 1h h2 2h hi ih hn nE E1 1,1 1E E2 2,2 2E Ei i,i iE En n,n np=p=0.707MPa0.707MPax xy y 3=3=0.3195m0.3195moE E0 0,0 0mls路表回弹弯沉路表回弹弯沉ls沥青混凝土层

2、层底弯拉应力沥青混凝土层层底弯拉应力m或或半刚性材料层层底弯拉应力半刚性材料层层底弯拉应力m第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法问题一：路面设计的最终目标是什么问题一：路面设计的最终目标是什么？问题二：设计中保证最终目标问题二：设计中保证最终目标的方法的方法是什么是什么？问题三：设计规范采用回弹弯沉和拉应力设计指标问题三：设计规范采用回弹弯沉和拉应力设计指标？满足设计年限内道路正常运营的功能性要求满足设计年限内道路正常运营的功能性要求满足设计年限内道路正常运营的结构性要求满足设计年限内道路正常运营的结构性要求选取合适的道路建材满足功能性要求选取合适的道路建材满足功能性要求选

3、取合理的设计指标与标准满足结构性要求选取合理的设计指标与标准满足结构性要求路表回弹弯沉反映路面结构层及土基的整体刚度和强度，路表回弹弯沉反映路面结构层及土基的整体刚度和强度，同时反映路面使用状况同时反映路面使用状况层底拉应力能够综合反映结构强度各种破坏形式层底拉应力能够综合反映结构强度各种破坏形式第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法1.沉陷破坏结构性车辙沉陷破坏结构性车辙一、沥青路面破坏状态与设计标准一、沥青路面破坏状态与设计标准路面结构层路面结构层路基路基路基过度变形路基过度变形层底拉裂层底拉裂面层拉裂面层拉裂破坏原因破坏原因：土基承载力不足：土基承载力不足轮载作用下过度

4、变形轮载作用下过度变形破坏形式破坏形式：轮载下表面产生：轮载下表面产生严重凹陷，凹陷两侧隆起，严重凹陷，凹陷两侧隆起，沉陷继续发展，形成路面纵沉陷继续发展，形成路面纵向裂缝甚至网裂向裂缝甚至网裂控制指标控制指标：路基表面垂直：路基表面垂直应力应力或或垂直垂直应变应变控制标准控制标准：z0 z0或或z0 z0第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法2.车辙破坏失稳型车辙车辙破坏失稳型车辙一、沥青路面破坏状态与设计标准一、沥青路面破坏状态与设计标准路面结构层路面结构层路基路基面层面层永久永久变形变形边沿拉裂边沿拉裂面层拉裂面层拉裂破坏原因破坏原因：轮载下基层永久：轮载下基层永久变形

5、或面层高温侧向位移变形或面层高温侧向位移破坏形式破坏形式：轮载下表面产生：轮载下表面产生纵向带状凹陷两侧微隆起，纵向带状凹陷两侧微隆起，车轮外侧有微裂缝车轮外侧有微裂缝控制指标控制指标：结构层残余变形总和（车辙深度）：结构层残余变形总和（车辙深度）控制标准控制标准：lre lre第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法3.疲劳开裂破坏疲劳开裂破坏一、沥青路面破坏状态与设计标准一、沥青路面破坏状态与设计标准疲劳裂缝疲劳裂缝h h1 1h h2 2h hi ih hn n面层面层基层基层底基层底基层垫层垫层x xy yo路基路基m疲劳裂缝疲劳裂缝裂缝发展方向裂缝发展方向破坏原因破坏

6、原因：轮载反复作用：轮载反复作用结构层承受反复弯拉应力结构层承受反复弯拉应力作用，超过疲劳强度作用，超过疲劳强度破坏形式破坏形式：横向开裂逐步：横向开裂逐步发展形成网裂发展形成网裂控制指标控制指标：结构层底弯拉：结构层底弯拉应力或应力或拉拉应变应变控制标准控制标准：r R或或r R第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法4.表面剪切破坏表面剪切破坏一、沥青路面破坏状态与设计标准一、沥青路面破坏状态与设计标准h h1 1h h2 2h hi ih hn n面层面层基层基层底基层底基层垫层垫层路基路基mF Fx xF Fy y剪切推移剪切推移剪切推移剪切推移破坏原因破坏原因：轮载：

7、轮载水平力水平力反反复作用面层发生剪切破坏复作用面层发生剪切破坏破坏形式破坏形式：表面发生波浪：表面发生波浪形式的变形，表面剪切推形式的变形，表面剪切推移的结果移的结果控制指标控制指标：面层抗剪强度：面层抗剪强度控制标准控制标准：max R第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法5.低温缩裂破坏低温缩裂破坏一、沥青路面破坏状态与设计标准一、沥青路面破坏状态与设计标准x xh h1 1h h2 2h hi ih hn n面层面层基层基层底基层底基层垫层垫层y yo路基路基m温缩裂缝温缩裂缝裂缝发展方向裂缝发展方向温缩裂缝温缩裂缝温度骤降温度骤降破坏原因破坏原因：环境温度降低：环境

8、温度降低温度应力超过抗拉强度温度应力超过抗拉强度破坏形式破坏形式：有间隔的横向：有间隔的横向开裂开裂控制指标控制指标：温度应力：温度应力控制标准控制标准：rt RT第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法1.路面路面主要主要破坏类型破坏类型变形破坏变形破坏：轮载反复作用下累积变形不断发展而破坏：轮载反复作用下累积变形不断发展而破坏强度破坏强度破坏：结构层内或层间应力超过材料强度而破坏：结构层内或层间应力超过材料强度而破坏二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（一）主要破坏形式及对应控制指标（一）主要破坏形式及对应控制指标2.路面设计控制

9、指标路面设计控制指标控制变形（刚度要求）控制变形（刚度要求）：路表回弹弯沉：路表回弹弯沉控制应力（强度要求）控制应力（强度要求）：层底拉应力：层底拉应力第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法1.路表回弹弯沉路表回弹弯沉概念概念 设计标准轴载作用下垂直方向的设计标准轴载作用下垂直方向的回弹变形总位移，表征路面总体刚度回弹变形总位移，表征路面总体刚度二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（二）路表回弹弯沉指标及设计标准（二）路表回弹弯沉指标及设计标准2.路表弯沉组成路表弯沉组成A.路面结构层路面结构层垂直回弹变形垂直回弹变形,占总变形占总

10、变形10%90%90%;第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（二）路表弯沉指标及设计标准（二）路表弯沉指标及设计标准3.选用原因选用原因路表回弹弯沉可表征路表回弹弯沉可表征路面整体刚度路面整体刚度弱强（即路面结构弱强（即路面结构扩扩散散表面表面荷载荷载的能力）的能力）路表回弹弯沉可表征路表回弹弯沉可表征路基工作状况路基工作状况及及承载力强弱承载力强弱。路表回弹弯沉与路面路表回弹弯沉与路面使用寿命使用寿命（累积交通量）具有紧密（累积交通量）具有紧密关系关系路表弯沉可简单地用路表弯沉可简单地用贝克曼

11、梁贝克曼梁量测，操作简便，真实可量测，操作简便，真实可靠，廉价，易于推广到科研、施工、养护单位。靠，廉价，易于推广到科研、施工、养护单位。第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法4.弯沉设计标准弯沉设计标准二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（二）路表弯沉指标及设计标准（二）路表弯沉指标及设计标准根据根据大量大量使用多年且出现破坏状况的使用多年且出现破坏状况的路面弯沉路面弯沉测定，测定，交交通量通量调查，数据分析整理，获得路面达到调查，数据分析整理，获得路面达到临界状态临界状态(出出现纵横向裂缝现纵横向裂缝)时的时的弯沉标准弯沉标准与

12、与累积交通量累积交通量的的相关关系相关关系;经过反复测试与验证，得到路面经过反复测试与验证，得到路面弯沉设计标准弯沉设计标准计算公式计算公式ld=600Ne-0.2AcAsAbld:设计弯沉值，单位设计弯沉值，单位0.01mmAb:基层类型系数，基层类型系数，对对半刚性半刚性基层基层=1.01.0；柔性柔性基层基层=1.61.6;对于对于混合式混合式基层采用线性内插确定基层类型系数基层采用线性内插确定基层类型系数A Ab b=(H=(HF F+2)/20+2)/20，H HF F半刚性基层或底基层之半刚性基层或底基层之上上柔性结构柔性结构层层总总厚度（厚度（cmcm）淮盐高速路面结构组合设计淮

13、盐高速路面结构组合设计淮安淮安盐城盐城高速公路路面结构高速公路路面结构设计弯沉设计弯沉 双向四车道高速公路：双向四车道高速公路：A Ac c=1.0=1.0；沥青混凝土面层，沥青混凝土面层，A As s=1.0;=1.0;设计年限设计年限1515年内年内弯沉与沥青层底拉应力验算弯沉与沥青层底拉应力验算N Ne e=2.8710=2.87107 7次，次，Ab=(4+6+10+2)/20=1.1ld=Ne-0.2AcAsAb =(2.87107)-0.2 1.0 1.0 1.1 =21.28 0.01mm第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法1.层底拉应力层底拉应力概念概念 设

14、计设计标准轴载标准轴载作用下路面结构层作用下路面结构层层底层底水平向水平向正应力正应力为为拉拉应力应力二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（三）层底拉应力指标及设计标准（三）层底拉应力指标及设计标准2.结构层结构层拉应力分析拉应力分析A.半刚性半刚性基层路面，沥青层底基层路面，沥青层底主要主要是是压压应力或应力或很小很小的的拉拉应力，应力，半刚性半刚性基层或基层或底基层底基层拉应力起拉应力起主要控制主要控制作用作用;B.B.柔性柔性基层或基层或组合组合基层路面，基层基层路面，基层粒状粒状材料材料不承受不承受拉拉应应力，力，沥青沥青面层层底拉应力起面层

15、层底拉应力起主要控制主要控制作用作用;第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（三）层底拉应力指标及设计标准（三）层底拉应力指标及设计标准3.选用原因选用原因沥青路面沥青路面主要主要强度破坏强度破坏形式即为层底拉应力形式即为层底拉应力疲劳破坏疲劳破坏，层底拉应力层底拉应力可用于表征可用于表征个别结构层个别结构层发生的发生的极限破坏极限破坏状态；状态；半刚性基层半刚性基层沥青沥青路面弯沉路面弯沉值一般达到值一般达到4040（0.010.01mmmm）以上，以上，基层基本失去了基层基本失去了板体性板体性

16、，严重的出现，严重的出现松散松散。这说明。这说明半刚半刚性性沥青路面发生了沥青路面发生了结构破坏结构破坏，原因原因是基层产生过大拉应是基层产生过大拉应力而造成基层力而造成基层疲劳开裂疲劳开裂，进而导致沥青路面产生疲劳开，进而导致沥青路面产生疲劳开裂。裂。第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法4.层底容许拉应力层底容许拉应力二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定二、我国沥青路面设计规范中设计指标的选定（三）层底拉应力指标及设计标准（三）层底拉应力指标及设计标准容许拉应力：容许拉应力：路面承受行车反复作用达到临界破坏状态路面承受行车反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力时的最

17、大疲劳应力;容许拉应力容许拉应力R（最大疲劳应力最大疲劳应力）极限抗拉强度极限抗拉强度sp（如劈裂强度、弯拉强度）如劈裂强度、弯拉强度）经过大量验证研究，得到经过大量验证研究，得到R与与sp的关系式：的关系式：R=sp/KsKs:抗拉强度结构系数。不同结构层抗拉强度结构系数。不同结构层Ks计算公式计算公式v沥青混凝土层：沥青混凝土层：Ks 0.09Ne0.22/Acv无机结合料稳定集料层无机结合料稳定集料层二灰碎石二灰碎石：Ks 0.35Ne0.11/Acv无机结合料稳定细粒土层无机结合料稳定细粒土层二灰土二灰土：Ks 0.45Ne0.11/Ac淮盐高速路面结构组合设计淮盐高速路面结构组合设计

18、淮安淮安盐城盐城高速公路路面结构高速公路路面结构容许拉应力容许拉应力沥青混凝土沥青混凝土Ks 0.09Ne,A0.22/Ac =0.09(2.87107)0.22/1.0=3.93Ks 0.35Ne,B0.11/Ac =0.35(1.53107)0.11/1.0=2.16Ks 0.45Ne,B0.11/Ac =0.45(1.53107)0.11/1.0=2.78水泥稳定碎石水泥稳定碎石二灰土二灰土设计年限设计年限1515年内年内弯沉与沥青层底拉应力验算弯沉与沥青层底拉应力验算Ne,A=2.87107次次;设计年限设计年限1515年内年内半刚性基层层底拉应力半刚性基层层底拉应力验算验算Ne,B=

19、1.53107次次淮盐高速路面结构组合设计淮盐高速路面结构组合设计淮安淮安盐城盐城高速公路路面结构高速公路路面结构容许拉应力容许拉应力材料类型材料类型劈裂强度劈裂强度/MPa容许拉应力容许拉应力/MPaAK-131.401.400.360.36AC-201.001.000.250.25AC-250.800.800.200.20水泥稳定碎石水泥稳定碎石0.500.500.230.23二灰土二灰土0.200.200.070.07第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法两个设计指标构成的方程式两个设计指标构成的方程式设计弯沉设计弯沉 ld：lsld容许拉应力容许拉应力R：m R 两式

20、同时满足时，设计层的厚度即为最终设计厚度两式同时满足时，设计层的厚度即为最终设计厚度不能同时满足时，调整设计层厚度、材料类型或层位不能同时满足时，调整设计层厚度、材料类型或层位三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（一）厚度设计验算方程式（一）厚度设计验算方程式第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（二）（二）路表弯沉路表弯沉ls计算计算1.路表弯沉路表弯沉ls计算公式：计算公式：ll为理论计算值，可以通过计算软件如为理论计算值，可以通过计算软件如BisarBis

21、ar计算得到计算得到理论弯沉系数理论弯沉系数弯沉综合修正系数：弯沉综合修正系数：l ls s单位为单位为0.010.01mmmm；单位为单位为cmcm路表弯沉路表弯沉最终最终计算公式计算公式第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（二）（二）路表弯沉路表弯沉ls计算计算2.路表弯沉路表弯沉ls修正原因修正原因：弹性层状体系理论弯沉计算弹性层状体系理论弯沉计算基于基于大量假设条件大量假设条件实际情况实际情况下基层或土基的下基层或土基的模量模量、材料特性材料特性和和参数参数等方面等方面与与理论假设理论假设存

22、在差异存在差异理论计算结果与实际弯沉理论计算结果与实际弯沉存在误差存在误差，因此，因此必须修正必须修正路表弯沉路表弯沉最终最终计算公式计算公式第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（二）（二）路表弯沉路表弯沉ls计算计算3.路表弯沉路表弯沉验算位置验算位置只需只需验算两轮轮隙中心位置验算两轮轮隙中心位置A点点h h1 1h h2 2h hi ih hn nE E1 1,1 1E E2 2,2 2E Ei i,i iE En n,n np=p=0.707MPa0.707MPax xy y 3=3=0.3

23、195m0.3195mAE E0 0,0 0lsr=3/2=r=3/2=10.975cm10.975cmr rA A第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（二）（二）路表弯沉路表弯沉ls计算计算4.4.路表弯沉路表弯沉 l ls s简单算例简单算例v当量荷载圆半径当量荷载圆半径 单位为单位为10.6510.65cmcm,BisarBisar计算得到计算得到A A点点理论弯沉理论弯沉l ll l为为39.439.40.010.01mmmm，土基回弹模量土基回弹模量E E0 0=36MPa36MPa，标准

24、轴载胎压标准轴载胎压p p=0.707MPa=0.707MPa，试计算路表弯沉试计算路表弯沉 l ls s 第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（三）（三）结构层层底拉应力结构层层底拉应力m计算计算1.结构层层底拉应力结构层层底拉应力m计算公式：计算公式：其中，其中，p为轮胎压力为轮胎压力理论最大拉应力系数理论最大拉应力系数结构层层底拉应力结构层层底拉应力m可以采用计算软件（如可以采用计算软件（如Bisar）计计算，弹性层状体系计算获得的层底拉应力算，弹性层状体系计算获得的层底拉应力无需无需再次再次

25、修正修正第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（三）（三）结构层层底拉应力结构层层底拉应力m计算计算h h1 1h h2 2h hi ih hn nE E1 1,1 1E E2 2,2 2E Ei i,i iE En n,n np=p=0.707MPa0.707MPax xy y 3=3=0.3195m0.3195mAE E0 0,0 0mCCCr=3/2=r=3/2=10.975cm10.975cmr rA(CA(C)B B2.层底拉应力层底拉应力验算位置验算位置两轮轮隙中心下层底位置两轮轮隙中心下

26、层底位置C点点单圆圆中心下层底位置单圆圆中心下层底位置B点点v验算各层最大值拉应力验算各层最大值拉应力第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（四）（四）结构层设计参数结构层设计参数1.路基回弹模量路基回弹模量E0：(1)现场测定法（参见书现场测定法（参见书P393-394P393-394）v刚性承载板法刚性承载板法v落锤弯沉仪法落锤弯沉仪法(2)室内试验法（参见书室内试验法（参见书P398P398）v最佳含水量下小型承载板测得最佳含水量下小型承载板测得E E0 0v根据土基稠度，获得不利季节折减系数根

27、据土基稠度，获得不利季节折减系数(3)换算法（参见书换算法（参见书P398P398）v根据现场测定或室内试验，获得根据现场测定或室内试验，获得E0相关的经验公式相关的经验公式v根据经验公式计算回弹模量根据经验公式计算回弹模量E0第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（四）（四）结构层设计参数结构层设计参数1.路基回弹模量路基回弹模量E0：(4)查表法查表法临界高度法确定平均稠度临界高度法确定平均稠度v确定临界高度确定临界高度H H1 1、H H2 2 与与 H H3 3（可查表可查表1-91-9）v根

28、据根据H H0 0与与临界高度临界高度关系关系（表表14-1014-10）确定路基确定路基干湿状态干湿状态v根据路基根据路基干湿状态干湿状态稠度稠度建议值建议值，拟定土的，拟定土的平均稠度平均稠度v根据根据自然区划自然区划,土质类型土质类型,平均稠度平均稠度预估路基预估路基回弹模量回弹模量H H0 0H H1 1H H2 2H H3 3w wc cw wc3c3w wc2c2w wc1c1路床顶部路床顶部地下水位地下水位第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数（四）（四）结构层设计参数结构层设计参数2.

29、结构层回弹模量结构层回弹模量Ei试验方法确定试验方法确定（1）以弯沉为设计或验算指标时，采用）以弯沉为设计或验算指标时，采用20oC的抗压回的抗压回弹模量弹模量（2）以沥青层或半刚性材料结构层为设计或验算指标）以沥青层或半刚性材料结构层为设计或验算指标时，采用时，采用15oC的的弯拉弯拉回弹模量回弹模量或或抗压抗压回弹模量回弹模量参考沥青路面设计规范参考沥青路面设计规范JTGD50-2004（3）无结合料无结合料结构层（如结构层（如级配碎石级配碎石）只采用）只采用抗压抗压回弹回弹模量模量第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法三、路面结构厚度设计之方程式与设计参数三、路面结构厚

30、度设计之方程式与设计参数（四）（四）结构层设计参数结构层设计参数3.结构层材料弯拉极限强度结构层材料弯拉极限强度sp试验方法确定试验方法确定（1）弯拉极限强度可采用）弯拉极限强度可采用15oC的劈裂强度的劈裂强度（2）劈裂强度采用间接拉伸（劈裂）试验测定）劈裂强度采用间接拉伸（劈裂）试验测定参考沥青路面设计规范参考沥青路面设计规范JTGD50-2004第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法四、四、新建路面厚度设计新建路面厚度设计步骤步骤（一）（一）设计弯沉与容许弯拉应力计算设计弯沉与容许弯拉应力计算2.容许弯拉应力容许弯拉应力R：R=sp/Ks沥青混凝土层：沥青混凝土层：Ks

31、 0.09Ne0.22/Ac无机结合料稳定集料层无机结合料稳定集料层二灰碎石二灰碎石：Ks 0.35Ne0.11/Ac无机结合料稳定细粒土层无机结合料稳定细粒土层二灰土二灰土：Ks 0.45Ne0.11/Ac1.设计弯沉设计弯沉ld：ld=600Ne-0.2AcAsAbAc、As取值参见书取值参见书P390P390；Ab（基层类型系数基层类型系数）参见沥）参见沥青路面设计规范青路面设计规范JTG-D50-2004JTG-D50-2004，柔性基层柔性基层Ab=1.6，半，半刚性基层刚性基层Ab=1.0，组合基层，组合基层Ab=(HF+2)/20HF：半刚性基层或底基层半刚性基层或底基层上上柔性

32、结构层柔性结构层总厚度总厚度（cmcm）第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法四、四、新建路面厚度设计新建路面厚度设计（二）（二）确定土基回弹模量确定土基回弹模量E0（三）制定（三）制定路面结构组合方案路面结构组合方案拟定路面结构组合方案、拟定路面结构组合方案、设计层及其试算设计层及其试算厚度厚度测定设计参数测定设计参数Ei和和sp（四）（四）计算路表弯沉计算路表弯沉ls和结构层层底拉应力和结构层层底拉应力m（五）验算设计指标与设计标准，确定结构层厚度（五）验算设计指标与设计标准，确定结构层厚度取同时满足两种设计指标的设计层厚度为最终厚度取同时满足两种设计指标的设计层厚度为最

33、终厚度（六）（六）季节性冰冻地区进行防冻层厚度验算季节性冰冻地区进行防冻层厚度验算（七）技术经济分析，选定最佳路面结构方案（七）技术经济分析，选定最佳路面结构方案第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法四、四、新建路面厚度设计新建路面厚度设计内容内容1.表面弯沉表面弯沉设计指标设计指标验算验算*根据根据新新规范（规范（JTGD50-2006JTGD50-2006）要求：要求：各级轴载（各级轴载（包括包括P P 40kN40kN或或P25kNP25kN）都要求进行当量轴载换算。都要求进行当量轴载换算。(1)轴载换算轴载换算Ne采用公式采用公式(2)设计弯沉计算公式：设计弯沉计算公

34、式：ld=600Ne-0.2AcAsAb(3)弹性层状体系弹性层状体系表面弯沉理论值表面弯沉理论值ll计算（各结构层采用计算（各结构层采用20 oC的抗压回弹模量）的抗压回弹模量）(4)理论弯沉修正获得理论弯沉修正获得ls：(5)表面弯沉验算：表面弯沉验算：ls ld?第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法四、四、新建路面厚度设计新建路面厚度设计注意事项注意事项2.沥青层层底拉应力沥青层层底拉应力设计指标设计指标验算验算*根据根据新新规范（规范（JTGD50-2006JTGD50-2006）要求：要求：各级轴载（各级轴载（包括包括P P 40kN40kN或或P25kNP25k

35、N）都要求进行当量轴载换算。都要求进行当量轴载换算。(1)轴载换算轴载换算Ne采用公式采用公式(2)容许拉应力计算公式：容许拉应力计算公式：R=sp/Ks沥青混凝土层：沥青混凝土层：Ks 0.09Ne0.22/Ac(3)弹性层状体系计算沥青层层底弹性层状体系计算沥青层层底拉应力拉应力m（各结构层（各结构层采用采用15 oC的抗压回弹模量）的抗压回弹模量）(4)容许拉应力验算：容许拉应力验算：m R?第第4 4节节 国内沥青路面设计方法国内沥青路面设计方法四、四、新建路面厚度设计新建路面厚度设计注意事项注意事项3.半刚性材料层底拉应力半刚性材料层底拉应力设计指标设计指标验算验算*根据根据新新规范

36、（规范（JTGD50-2006JTGD50-2006）要求：要求：各级轴载（各级轴载（包括包括P P 40kN40kN或或P25kNP33m交通组成情况交通组成情况初拟初拟路面结构组合设计方案路面结构组合设计方案方案一方案一方案三方案三方案二方案二沥青路面设计实例沥青路面设计实例轴载当量换算轴载当量换算算例算例参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-2004a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标弯沉和沥青层底拉应力为设计指标b.半刚性材料层底拉应力为设计指标半刚性材料层底拉应力为设计指标汽车汽车名称名称交通量交通量次次/日日汽车总汽车总重重/kNkN汽车前后轴计算参数汽车前后轴计算

37、参数轴位轴位轴重轴重轮组轮组轴数轴数轴距轴距中客车中客车SH1302600260085.2585.25前轴前轴25.7525.751 11 133m后轴后轴59.5059.502 21 1 3 3mN后后=1.01.02600(59.5/100)4.35=271.72次次/日日N前前=18.51.02600(25.75/100)8=0.93次次/日日N前前=6.41.02600(25.75/100)4.35=45.50次次/日日N后后=1.01.0 2600(59.5/100)8=40.84次次/日日沥青路面设计实例沥青路面设计实例轴载当量换算轴载当量换算算例算例参考参考沥青路面设计规范沥青路

38、面设计规范JTG D50-2004a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标弯沉和沥青层底拉应力为设计指标b.半刚性材料层底拉应力为设计指标半刚性材料层底拉应力为设计指标汽车汽车名称名称交通量交通量次次/日日汽车总汽车总重重/kNkN汽车前后轴计算参数汽车前后轴计算参数轴位轴位轴重轴重轮组轮组轴数轴数轴距轴距拖挂车拖挂车五十铃五十铃8080360.0360.0前轴前轴60.0060.001 11 1333mN后后=31.01.080(100/100)4.35=240.00次次/日日N前前=18.51.080(60/100)8=24.86次次/日日N前前=6.41.080(60/100)4.35=55.

39、49次次/日日N后后=31.01.0 80(100/100)8=240.00次次/日日沥青路面设计实例沥青路面设计实例设计年限内累积标准轴载设计年限内累积标准轴载Ne(查表得到车道系数为查表得到车道系数为0.30)参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-2004a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标弯沉和沥青层底拉应力为设计指标Ne1b.半刚性材料层底拉应力为设计指标半刚性材料层底拉应力为设计指标Ne2Ne1=(1+0.065)15-13657419.380.30/0.065=1.965107次次/日日Ne2=(1+0.065)15-13656222.060.30/0.065=1.

40、647107次次/日日沥青路面设计实例沥青路面设计实例土基回弹模量土基回弹模量E0的确定：的确定：参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-20041.1.查表查表1-91-9得得1 1a a区区临界高度临界高度为为H1=1.71.9H2=1.21.3H3=0.80.92.H0=1.2+0.3=1.5m所以，所以，H2H0H1根据表根据表 1-8与表与表1-7，路基处于路基处于中湿中湿状态，状态，所以，所以，0.94=wc2wcwc1=1.03取稠度取稠度平均值平均值wc=0.985，查表查表14-11得得E0=29.3MPaH H0 0H H1 1H H2 2H H3 3w w

41、c cw wc3c3w wc2c2w wc1c1路床顶部路床顶部地下水位地下水位沥青路面设计实例沥青路面设计实例路面设计弯沉路面设计弯沉ld计算：计算：参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-20041.方案方案一一：柔性柔性路面路面2.方案方案二二：半刚性基层半刚性基层路面路面ld1=600Ne1-0.2AcAsAb600(1.965107)-0.21.01.01.6=33.39 0.01mmld2=600Ne1-0.2AcAsAb600(1.965107)-0.21.01.01.0=20.87 0.01mm3.方案方案三三：组合基层组合基层路面路面ld3=600Ne1-0.

42、2AcAsAb600(1.965107)-0.21.01.0（4+6+10+2）/20=22.950.01mm初拟初拟路面结构组合设计方案路面结构组合设计方案方案一方案一方案三方案三方案二方案二沥青路面设计实例沥青路面设计实例路面结构层路面结构层设计参数设计参数（参见表参见表14-15、14-16）：）：参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-2004材料名称材料名称抗压模量抗压模量/MPa劈裂强度劈裂强度/MPa15150 0C20200 0C15150 0C细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土1400200020001.21.2中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土120012001

43、80018000.80.8粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土10001000120012000.60.6沥青稳定碎石沥青稳定碎石10001000140014000.60.6二灰稳定碎石二灰稳定碎石150015000.50.5级配碎石级配碎石300300二灰土二灰土7507500.20.2沥青路面设计实例沥青路面设计实例路面结构层路面结构层容许拉应力容许拉应力：参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-2004材料名称材料名称劈裂强度劈裂强度/MPaKs(Ne1或或Ne2)R/MPa细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土1.21.23.623.62（Ne1）0.330.33中粒式沥青混凝土

44、中粒式沥青混凝土0.80.83.623.62（Ne1）0.220.22粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土0.60.63.623.62（Ne1）0.160.16沥青稳定碎石沥青稳定碎石0.60.63.623.62（Ne1）0.160.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石0.50.52.182.18（Ne2）0.230.23级配碎石级配碎石二灰土二灰土0.20.22.802.80（Ne2）0.070.07沥青路面设计实例沥青路面设计实例方案方案一一方案方案一一：路表路表弯沉弯沉验算验算方案方案一一：设计层初始厚度：设计层初始厚度8cm二灰稳定碎石二灰稳定碎石设计层设计层厚度厚度/cmcm理论理论弯沉弯沉/0

45、.01mm0.01mm修正修正弯沉弯沉/0.01mm0.01mm设计设计弯沉弯沉/0.01mm0.01mm8 861.4961.4933.0233.0233.3933.39101059.9559.9531.3331.3333.3933.39121258.2158.2129.8729.8733.3933.39141456.656.628.5528.5533.3933.39161655.1255.1227.3627.3633.3933.39181853.7453.7426.2626.2633.3933.39r rA A方案方案一一：弯沉验算：弯沉验算r rA A结论结论：设计层厚度：设计层厚度8

46、8cmcm可以满足可以满足表面弯沉表面弯沉设计要求设计要求沥青路面设计实例方案沥青路面设计实例方案一一方案方案一一：层底拉应力验算层底拉应力验算：方案方案一一：设计层初始厚度：设计层初始厚度8cm二灰稳定碎石二灰稳定碎石材料名称材料名称厚度厚度/cmm/MPaR/MPa细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土4-0.2620.33中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土6-0.0780.22沥青稳定碎石沥青稳定碎石240.0160.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石80.2090.23材料名称材料名称厚度厚度/cmm/MPaR/MPa细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土4-0.2560.33中粒式沥青混凝土中粒式沥青混

47、凝土6-0.0760.22沥青稳定碎石沥青稳定碎石240.0130.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石100.1950.23沥青路面设计实例方案沥青路面设计实例方案一一方案方案一一：层底拉应力验算层底拉应力验算：方案方案一一：设计层初始厚度：设计层初始厚度8cm二灰稳定碎石二灰稳定碎石材料名称材料名称厚度厚度/cmm/MPaR/MPa细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土4-0.250.33中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土6-0.0740.22沥青稳定碎石沥青稳定碎石24-0.0090.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石120.1840.23材料名称材料名称厚度厚度/cmm/MPaR/MPa细粒式沥青混凝土细粒

48、式沥青混凝土4-0.2450.33中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土6-0.0720.22沥青稳定碎石沥青稳定碎石24-0.0060.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石140.1740.23方案方案一一：层底拉应力验算：层底拉应力验算A(CA(C)B Br r结论结论：设计层厚度：设计层厚度8 8cmcm可以满足可以满足层底拉应力层底拉应力设计要求设计要求方案方案一一：层底拉应力验算：层底拉应力验算A(CA(C)B Br r沥青路面设计实例方案沥青路面设计实例方案二二方案方案二二：路表弯沉验算路表弯沉验算方案方案二二：设计层初始厚度：设计层初始厚度34cm二灰稳定碎石二灰稳定碎石设计层设计层厚度厚度/

49、cmcm理论理论弯沉弯沉/0.01mm0.01mm修正修正弯沉弯沉/0.01mm0.01mm设计设计弯沉弯沉/0.01mm0.01mm3447.4121.4620.873646.2520.6220.873845.1519.8320.874044.1119.1020.874243.1318.4220.87r rA A方案方案二二：弯沉验算：弯沉验算r rA A结论结论：设计层厚度改为：设计层厚度改为3636cmcm可以满足可以满足路表弯沉路表弯沉设计要求设计要求沥青路面设计实例方案沥青路面设计实例方案二二方案方案二二：设计层初始厚度：设计层初始厚度34cm层底拉应力验算层底拉应力验算材料名称材料

50、名称厚度厚度/cmm/MPaR/MPa细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土4-0.1910.33中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土6-0.0440.22粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土8-0.0230.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石340.0970.23二灰土二灰土200.0830.07材料名称材料名称厚度厚度/cmm/MPaR/MPa细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土4-0.1860.33中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土6-0.0420.22粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土8-0.0230.16二灰稳定碎石二灰稳定碎石360.0940.23二灰土二灰土200.0790.07沥青路面设计实例方案沥青路面