瀝青路面設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)指標(biāo)

1、遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系任務(wù)1-1 瀝青路面設(shè)計(jì)主講人：于國(guó)鋒瀝青路面設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)指標(biāo)瀝青路面設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)指標(biāo)遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系內(nèi)容索引內(nèi)容索引1.學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)2.路面設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容、方法路面設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容、方法3.彈性層狀體系理論彈性層狀體系理論4.瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5.設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算6.學(xué)習(xí)任務(wù)布置學(xué)習(xí)任務(wù)布置遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系 知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 能力目標(biāo)能力目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)

2、完成本學(xué)習(xí)情境的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練掌握瀝青的基本概念和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，結(jié)合實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地，理解施工圖紙所代表的具體意義。熟練掌握工程量計(jì)算的方法。學(xué)生能夠利用路面設(shè)計(jì)軟件，完成一新建路面厚度計(jì)算，并完成施工圖的設(shè)計(jì)；合理地完成工程量計(jì)算。遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系路面設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容、方法路面設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容、方法瀝青路面設(shè)計(jì)任務(wù)瀝青路面設(shè)計(jì)任務(wù)瀝青路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)公路使用要求以及水文、地質(zhì)、氣候等自然條件，交通條件，當(dāng)?shù)刂凡牧霞笆┕l件，設(shè)計(jì)確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)；以保證路面在預(yù)定的使用期限內(nèi)，既能適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件，又能滿(mǎn)足行車(chē)的使用要求。路

3、面設(shè)計(jì)內(nèi)容路面設(shè)計(jì)內(nèi)容選擇適當(dāng)?shù)穆访娌牧?，進(jìn)行材料配合比設(shè)計(jì)并確定設(shè)計(jì)參數(shù)，路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，路面厚度計(jì)算以及不同路面結(jié)構(gòu)方案的比選。對(duì)高速公路、一級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)，除行車(chē)道部分路面外，還應(yīng)包括路緣帶、硬路肩、加減速車(chē)道、緊急停車(chē)帶、匝道、收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的路面設(shè)計(jì)。 Description of the contents路面設(shè)計(jì)方法路面設(shè)計(jì)方法以經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)為依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)法以力學(xué)分析為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮環(huán)境因素、交通條件和路面材料特性的理論法遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系彈性層狀體系理論彈性層狀體系理論該理論采用如下基本假定：各層是連續(xù)的、完全彈性的、均勻的

4、、各向同性的，以及位移和形變是微小的；最下一層在水平方向和垂直向下方向?yàn)闊o(wú)限大，其上各層厚度為有限、水平方向?yàn)闊o(wú)限大；各層在水平方向無(wú)限遠(yuǎn)處及最下一層向下無(wú)限深處，其應(yīng)力、形變和位移為零；層間接觸情況，均為連續(xù)接觸。不計(jì)自重。遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計(jì)算。高速、一級(jí)、 二級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)以路表面回彈彎沉值和瀝青混凝土層層底拉應(yīng)力(拉應(yīng)變)及半剛性材料層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)。三級(jí)、四級(jí)公路以路表面設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)。有條件時(shí)，對(duì)重載交通路

5、面宜檢驗(yàn)瀝青混合料的抗剪切強(qiáng)度。路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)整體承載力與抵抗疲勞開(kāi)裂的要求：1.輪隙中心處（A點(diǎn)）路表計(jì)算彎沉值 小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值 ，即： 2.輪隙中心（C點(diǎn)）或單圓荷載中心處（B點(diǎn)）的層底拉應(yīng)力 應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力 ，即： dSllRm遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載我國(guó)現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。當(dāng)量軸次當(dāng)量軸次按彎沉等效或拉應(yīng)力等效的原則，將不同車(chē)型、不同軸載作用次數(shù)換算為與標(biāo)準(zhǔn)軸

6、載100KN相當(dāng)?shù)妮S載作用次數(shù)。換算原則換算原則以等效原則建立兩種軸載作用次數(shù)之間的換算關(guān)系，即某種軸載在同一路面結(jié)構(gòu)上作用N2次所達(dá)到的臨界狀態(tài)，可以用標(biāo)準(zhǔn)軸載作用N1次代替。對(duì)某一種交通組成，不論以哪種軸載為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸載換算，由換算所得作用次數(shù)計(jì)算的路面厚度是相同的。標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑 （cm）21.30輪胎接地壓強(qiáng) （Mpa）0.70兩輪中心距（cm）1.5d遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次軸

7、載換算軸載換算 當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(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(chē)輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)Ni均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。dp35.4121KiiippnccNN-標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次日)；Ni-被換算車(chē)型的各級(jí)軸載作用次數(shù)(次日)P-標(biāo)準(zhǔn)軸載(kN)；Pi-被換算車(chē)型的各級(jí)軸載(kN)C1-軸數(shù)系數(shù)；C2-輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為l.0,四輪組為0.38； 當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，此時(shí)軸數(shù)系數(shù)為1m；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按公式(3.0.32)計(jì)算。 c1=1+1.2(m1) 式中：m

8、-軸數(shù)。遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次軸載換算軸載換算 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(chē)輛的前、后軸)Pi的作用次數(shù)ni，均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N.dp821kiiippnCCN式中：C1- 軸數(shù)系數(shù)； C2- 輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09 當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按下式計(jì)算。 C1=1+2(m1) 式中：m-軸數(shù)。遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)

9、校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 累計(jì)當(dāng)量軸次累計(jì)當(dāng)量軸次dp設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按公式(1)或(2)計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上的累計(jì)當(dāng)量軸次Ne。136511NNet1136511tttNNe式中：Ne-設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上的累計(jì)當(dāng)量軸次(次) t -設(shè)計(jì)年限(年)； N1-路面竣工后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次(次日)； Nt-設(shè)計(jì)年限末年雙向日平均當(dāng)量軸次(次日)； -設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率()應(yīng)根據(jù)實(shí) 際情況調(diào)查，預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)，經(jīng)分析確定； 車(chē)道系數(shù)，應(yīng)根據(jù)調(diào)查分析結(jié)果或參照表確定。公路無(wú)分隔時(shí)路面窄宜 選高 值，路面寬宜選低值。遼寧省交通高

10、等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 累計(jì)當(dāng)量軸次累計(jì)當(dāng)量軸次dp車(chē)道特征雙向單車(chē)道1.0雙向兩車(chē)道0.60.7雙向四車(chē)道0.40.5雙向六車(chē)道0.30.4雙向八車(chē)道0.250.35遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系計(jì)算示例計(jì)算示例某擬修建雙向四車(chē)道一級(jí)公路，據(jù)預(yù)測(cè)該路竣工后第一某擬修建雙向四車(chē)道一級(jí)公路，據(jù)預(yù)測(cè)該路竣工后第一年的交通組成如表所示，在使用期內(nèi)交通量的年平均增年的交通組成如表所示，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為長(zhǎng)率為7%7%。設(shè)計(jì)使用年限為。設(shè)計(jì)使用年限為151

11、5年。采用瀝青混凝土面層年。采用瀝青混凝土面層，基層采用半剛性基層，試計(jì)算該公路的設(shè)計(jì)年限內(nèi)的，基層采用半剛性基層，試計(jì)算該公路的設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)交通量。累計(jì)交通量。車(chē)型前軸重（KN）后軸重（KN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量（次/日）黃河JN15148.3100.31雙輪組-750東風(fēng)EQ15526.556.72雙輪組2m800三菱T653B29.348.01雙輪組-370解放SP920031.378.03雙輪組3m240黃河JN16358.6114.01雙輪組-350遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)

12、算 計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值彎沉值設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)計(jì)彎沉值 根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上預(yù)測(cè)通過(guò)的累計(jì)當(dāng)量軸次、公路等級(jí)、路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型而確定的路表設(shè)計(jì)彎沉值。dpbscedAAANl2.0600式中： 設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道累計(jì)當(dāng)量軸次； 公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.0，二級(jí)公路為1.1，三、四級(jí)公路為1.2； 面層類(lèi)型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0；熱拌和冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1；中、低級(jí)路面為1.2。 基層類(lèi)型系數(shù)，對(duì)半剛性基層 =1.0；柔性基層 =1.6；對(duì)于混合式基層采用線(xiàn)性?xún)?nèi)插確定基層類(lèi)型系數(shù)： 式中： 為半剛性基層或底基層上

13、柔性結(jié)構(gòu)層總厚度（cm）；dleNcAsAbA20/2）（FbHAFH遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算容許計(jì)算容許拉應(yīng)力拉應(yīng)力瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層以彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層以彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)時(shí)時(shí)極限抗拉強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度 瀝青混凝土：系指15時(shí)的極限抗拉強(qiáng)度； 水泥穩(wěn)定類(lèi)材料：齡期為90d的極限抗拉強(qiáng)度(MPa)； 二灰穩(wěn)定類(lèi)、石灰穩(wěn)定類(lèi)的材料：齡期為180d的極限抗拉強(qiáng)度(MPa)dpSSRK遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋

14、梁工程系道路橋梁工程系設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與層底拉應(yīng)力計(jì)算 計(jì)算容許計(jì)算容許拉應(yīng)力拉應(yīng)力抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)結(jié)構(gòu)系數(shù) 瀝青混凝土面層 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類(lèi) 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類(lèi)dpceSANK/09. 02 . 0ceSANK/35. 011. 0ceSANK/45. 011. 0遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校遼寧省交通高等專(zhuān)科學(xué)校 道路橋梁工程系道路橋梁工程系學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)布置布置某擬修建雙向四車(chē)道一級(jí)公路，據(jù)預(yù)測(cè)該路竣工后第一年的交通組某擬修建雙向四車(chē)道一級(jí)公路，據(jù)預(yù)測(cè)該路竣工后第一年的交通組成如成如表表1 1所所示，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為示，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為7%7%。設(shè)計(jì)使用。設(shè)計(jì)使用年限為年限為1515年年。路面面層和基層類(lèi)型如表。路面面層和基層類(lèi)型如表2 2，試計(jì)算該路面的設(shè)計(jì)彎，試計(jì)算該路面的設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力。沉值和容許拉應(yīng)力。表表1 1：交通量組成：交通量組成表表2 2：路面結(jié)構(gòu)組成：路面結(jié)構(gòu)組成dp車(chē)型前