沥青路面与水泥混凝土路面结构设计课件.ppt

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1、沥青路面与水泥混凝土路面结构设计一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算二、路面结构层计算三、路面垫层四、路面基层、底基层五、路面面层六、路面原材料的选取七、路面排水设计 目 录一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算标准轴载沥青路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算水泥路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算超载对路面累计标准轴载作用次数的影响一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算标准轴载标准轴载 BZZ-100标准轴载P（kN）100轮胎接地压强p（MPa）0.70单轮传压面当量圆直径d(cm)21.30两轮中心距(cm)1.5d当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力为设计指标时：（轴载

2、25-130 kN）当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时：（轴载50-130 kN）累计交通荷载：一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算沥青路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算超载对路面累计标准轴载作用次数的影响（轴载130-220 kN）（轴载130-220 kN）当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力为设计指标时：当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时：标准轴载作用次数的换算:累计交通荷载：一、路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算水泥路面标准轴载及累计标准轴载作用次数计算二、路面结构层计算沥青路面结构层计算水泥混凝土路面结构层计算二、路面结构层计

3、算路面结构层厚度的确定应满足结构整体刚度（即承载力）与沥青层或半刚性性基层、底基层抗疲劳开裂的要求。l 轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值 应小于或等于设计弯沉值，即：l 轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力 应小于或等于容许拉应力，即：沥青路面结构层计算二、路面结构层计算设计弯沉值（根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、面层和基层类型确定）：材料的容许拉应力（沥青混凝土层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计或验算指标时）:路表计算弯沉值：层底拉应力（层底拉应力以单圆中心（B点）及双圆轮隙中心（C点）为计算点，并取较大值作为层底拉应力）：沥青路面结构层计算二、路面结构层计算

4、沥青路面结构层计算流程图二、路面结构层计算水泥路面结构层计算弹性地基单层板模型l 适用于粒料基层上混凝土面层，旧沥青路面加铺混凝土面层。l 面层板底面以下部分按弹性地基处理。弹性地基双层板模型l 适用于无机结合料类基层或沥青类基层上混凝土面层，旧混凝土路面上加铺分离式混凝土面层。l 面层和基层或者新旧面层作为双层板，基层底面以下或者旧面层底面以下部分按弹性地基处理。复合板模型l 适用于两层不同性能材料组成的面层或基层复合板。l 旧混凝土路面上加铺结合式混凝土面层，两层不同性能材料组成的层间黏结的面层，作为弹性地基上的单层板或者弹性地基上双层板的上层板。l 无机结合料类基层或沥青类基层与无机结合

5、料类底基层组成的基层，作为弹性地基上双层板得下层板。二、路面结构层计算水泥路面结构层计算水泥混凝土路面结构设计应以面层板在设计基准期内，在行车荷载和温度梯度综合作用下，不产生疲劳断裂作为设计标准：贫混凝土或碾压混凝土基层应以设计基准期内行车荷载不产生疲劳断裂作为设计标准：水泥混凝土路面结构设计应以最重轴载和最大温度梯度综合作用下，不产生极限断裂作为验算标准：弹性地基单层板荷载应力 弹性地基双层板荷载应力 复合板荷载应力l 设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力：l 在面层板临界荷位处产生的温度疲劳应力：l 最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力：l 最大温度梯度时混凝土面层板最大温

6、度应力：l 面层板或上面层板的荷载疲劳应力：l 贫混凝土或碾压混凝土基层板或下面层板的荷载疲劳应力：l最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力：l 最大温度梯度时混凝土面层板最大温度应力：l 面层复合板得荷载疲劳应力：l 面层复合板的疲劳温度应力：l 面层复合板的最大荷载应力：l 面层复合板得最大温度应力：二、路面结构层计算水泥路面结构层计算二、路面结构层计算水泥混凝土路面结构层计算三、路面垫层垫层的作用垫层的材料选取垫层的厚度选取l 改善土基的湿度和温度状况l 保证面层和基层的强度、刚度和稳定度不受土基的影响l 将基层传下的车辆荷载应力进一步扩散l 减小土基顶面压应力和竖向变形的作用垫层

7、的作用季节性冰冻地区的路面结构厚度小于最小防冻厚度要求时 防冻垫层 使路面结构免除或减轻冻胀和翻浆病害水文地质条件不良的土质路堑的路床土湿度较大时 排水垫层 疏干路床土并改善路面结构的支承条件三、路面垫层垫层的材料选取l 具有一定的强度和较好的水稳性l 在冰冻地区尚需具有较好的抗冻性透水性垫层砂、砾石、炉渣煤渣等组成稳定性垫层 石灰、水泥和炉渣稳定土等组成三、路面垫层三、路面垫层水泥混凝土路面结构层最小防冻厚度沥青路面结构层最小防冻厚度垫层的厚度选取四、路面基层和底基层基层和底基层的作用基层和底基层的材料选取沥青路面和水泥混凝土路面在基层选取上的差别主要承受由面层传递的行车荷载垂直力并将它扩散

8、和分布到垫层和土基上四、路面基层和底基层基层和底基层的作用基层底基层起主要承重作用的层次起次要承重作用的层次 与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用半刚性 水泥稳定类、石灰稳定类、石灰工业废渣稳定类刚性 普通混凝土、碾压式混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等柔性 沥青混凝土、沥青碎石、多孔隙水泥或沥青稳定碎石、沥青贯入碎石、级配碎石、级配砾石、配碎砾石、天然砂砾、填隙碎石等基层和底基层的材料选取四、路面基层和底基层力学特征 材料组成整体型 水泥稳定类、石灰稳定类、石灰工业废渣类嵌锁型 泥结碎石、填隙碎石、沥青贯入式等级配型 级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、沥青碎石等水泥稳定土四

9、、路面基层和底基层水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层，但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。按重型击实试验法确定的最低要求压实度：l 基层：高速公路和一级公路 98%二级和二级以下公路 水泥稳定中粒土和粗粒土 97%水泥稳定细粒土 93%l 底基层：高速公路和一级公路 水泥稳定中粒土和粗粒土 97%水泥稳定细粒土 95%二级和二级以下公路 水泥稳定中粒土和粗粒土 95%水泥稳定细粒土 93%四、路面基层和底基层水泥稳定土的颗粒组成范围（高速公路和一级公路）：水泥稳定土用做底基层 水泥稳定土用做基层1 2 3筛孔尺寸(mm)37.5 100 10031.5 90100 1002

10、6.5 9010019 6790 72899.5 4568 47674.75 50100 2950 29492.36 1838 17350.6 17100 822 8220.075 030 0707液限（%）28塑性指数 9水泥稳定土水泥稳定土四、路面基层和底基层用做基层筛孔尺寸（mm）通过质量百分率（%）用做底基层筛孔尺寸（mm）通过质量百分率（%）37.5 90100 53 10026.5 66100 4.75 5010019 54100 0.6 171009.5 39100 0.075 0504.75 2884 0.002 0302.36 20701.18 14570.6 8470.07

11、5 030水泥稳定土的颗粒组成范围（二级和二级以下的公路）：四、路面基层和底基层l 基层：高速公路和一级公路 不大于30%二级和二级以下公路 不大于35%l 底基层：高速公路和一级公路 不大于30%二级和二级以下公路 不大于40%水泥稳定土的抗压强度标准：公路等级 层位二级和二级以下公路 高速公路和一级公路基层（Mpa）2.53 35底基层（Mpa）1.52.0 1.52.5水泥稳定土水泥稳定土中碎石或砾石的压碎值应符合下列要求：四、路面基层和底基层石灰稳定土适用于各级公路的底基层，以及二级和二级以下公路的基层，但石灰土不得用做二级公路的基层和二级以下公路高级路面的基层。l 基层：二级和二级以

12、下公路 石灰稳定中粒土和粗粒土 97%石灰稳定细粒土 93%l 底基层：高速公路和一级公路 石灰稳定中粒土和粗粒土 97%石灰稳定细粒土 95%二级和二级以下公路 石灰稳定中粒土和粗粒土 95%石灰稳定细粒土 93%石灰稳定土按重型击实试验法确定的最低要求压实度：四、路面基层和底基层塑性指数为1520的粘性土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。石灰稳定土用做高速公路和一级公路和底基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5mm，用做其他等级公路的底基层时，颗粒的最大粒径不应超过53mm。石灰稳定土用做基层时，颗粒的最大粒径不应超过37.5mm。塑性指数在10以下的亚砂土和砂土用石灰稳定时，应采取适当的措施或采用水泥稳定。塑性指数在15以上的粘性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。用石灰稳定无塑性指数的级配砂砾、级配碎石和未筛分碎石时，应添加15%左右的粘性土。石灰稳定土四、路面基层和底基层l 基层：二级公路 不大于30%二级以下公路 不大于35%l 底基层：高速公路和一级公路 不大于30%二级和二级以下公路 不大于35%石灰稳定土的抗压强度标准:公路等级 层 位二级和二级以下公路 高速公路和一级公路基层（Mpa）0.8底基层（Mpa）0.50.7 0.8石灰稳定土中碎石或砾石的压碎值应符合下列要求：石灰稳定土