路面結(jié)構(gòu)設(shè)計2ppt課件

1、1.車輛的種類客車(bus)小客車車速高，120km/h以上，自重和滿載重量小中客車620個座位大客車20個座位以上，長途客運和城市公共交通貨車(truck) 整車貨箱與汽車發(fā)動機一體牽引式掛車牽引車與掛車分離牽引式半掛車 牽引車與掛車分離，鉸接l不同類型的貨車2.汽車的軸型整車2軸(4輪)牽引式掛車4軸2軸(4輪)5軸3軸5軸4軸5軸牽引半掛車3軸6軸4軸6軸5軸6軸4軸7軸不同軸型的貨車示意圖不同軸型的貨車示意圖2.汽車的軸型2.汽車的軸型3.車重和軸重l我國路面設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載BZZ100 標(biāo)準(zhǔn)軸載P（kN）100 輪胎接地壓強p（MPa）0.70 單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑dcm

2、）21.30 兩輪中心距（cm）1.5d|標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對路面響應(yīng)較大，同時又能反映本國公路運輸運營車輛的總體軸載水平。l何謂超載和超限？超載運輸是指車輛所裝載的貨物超過車輛額定載貨質(zhì)量。超限運輸是指運輸車輛超過路面結(jié)構(gòu)規(guī)定的限值。超載但不超限的車輛對路面的使用壽命有一定的影響，超載且超限的車輛對路面的使用壽命有很大的影響，有的甚至超過路面或橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力，使路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞、使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體破壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。 l不同軸載作用下路面結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)力分析1.輪胎壓力輪胎壓力即輪胎的充氣內(nèi)壓力。由于輪胎側(cè)壁的約束作用影響，輪胎充氣內(nèi)壓力不等于輪胎與地面之間的接觸壓力，通常輪胎

3、與路面之間的接觸壓力略小于內(nèi)壓力。路面結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計時，通常不計輪胎側(cè)壁的約束作用，直接取輪胎內(nèi)壓力作為輪胎與路面之間的接觸壓力。 l輪胎壓力和輪數(shù)對剛性路面厚度的影響l輪胎壓力和輪數(shù)對垂直應(yīng)力的影響2.接觸壓力|接觸壓力是指輪胎與路面接觸面上的豎向壓應(yīng)力。|接觸壓力受胎壁剛度和胎面花紋的影響，不是一個定值，它隨輪載和輪胎充氣壓力的大小而變化。 2.接觸壓力2.接觸壓力|接觸壓力是指輪胎與路面接觸面上的豎向壓應(yīng)力。|接觸壓力受胎壁剛度和胎面花紋的影響，不是一個定值，它隨輪載和輪胎充氣壓力的大小而變化。|路面結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計時，通常都近似假設(shè)接觸壓力在輪跡面積內(nèi)呈均勻分布，直接采用輪胎充氣壓力作為

4、平均接觸壓力。對薄層結(jié)構(gòu)，可能會得到不可靠的結(jié)果。 3.接觸面積l輪載靜態(tài)壓力的簡化簡化為單圓簡化為單圓簡化為雙圓簡化為雙圓單圓當(dāng)量圓直徑單圓當(dāng)量圓直徑雙圓當(dāng)量圓直徑雙圓當(dāng)量圓直徑3.接觸面積不制動時，制動時，不制動時，制動時，車輛車輪制動時路面上作用的水平荷載大大超過車輪不制動時產(chǎn)生的水平荷載。水平力在路面的剪應(yīng)力只分布在最上層，向下迅速衰減。 1.荷載作用的瞬時性1.荷載作用的瞬時性動荷載下路面動荷載下路面變形量的減小變形量的減小意味著路面結(jié)意味著路面結(jié)構(gòu)剛度的相對構(gòu)剛度的相對提高，或者說提高，或者說是路面結(jié)構(gòu)的是路面結(jié)構(gòu)的強度相對地增強度相對地增大了。大了。2.荷載的動態(tài)效應(yīng)2.荷載的動

5、態(tài)效應(yīng)荷載的動態(tài)效應(yīng)可用沖擊系數(shù)來表示，沖擊系數(shù)是指動輪載和靜輪載的比值。在較平整的路面上，車速低于50km/h時的沖擊系數(shù)約在1.30以內(nèi)。在車速高而平整度差的路上，沖擊系數(shù)要增大。在路面結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計時，可以靜輪載乘以沖擊系數(shù)來反映荷載的動態(tài)效應(yīng)。 l車速與路面作用時間的關(guān)系l不同車速下路面各層結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)力公路等級技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用的交通量是年平均日交通量，它是一晝夜某一斷面來往的折算小汽車數(shù)。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與驗算使用的交通量是標(biāo)軸載累計作用次數(shù)。 1.公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范提出2.公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D402019提出niiiisPNN116100現(xiàn)有交通量預(yù)估公式建議采用t年內(nèi)

6、平均增長率在開放交通23年的時間內(nèi)，交通量增長率較大，以后呈逐步遞減的趨勢；各路段交通量達到飽和后，所能承受的交通量基本不變，此時交通量增長率應(yīng)為零，甚至可能出現(xiàn)負(fù)增長。交通量增長率的變化范圍較大，在525之間波動，變異系數(shù)在1545之間。 |在結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計時，不僅要考慮標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，還要考慮小汽車的比例，將混合交通總數(shù)控制在道路通行能力范圍內(nèi)。 |在確定累計軸載作用次數(shù)時，要驗算道路的實際通行能力，使設(shè)計期內(nèi)的混合交通量符合交通實際，可采用飽和交通驗算法。 路面橫斷面上輪跡寬度范圍內(nèi)的頻率，也即該寬度范圍內(nèi)所受到的車輛作用次數(shù)同通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值，稱為輪跡橫向分布系數(shù)。 輪跡

7、橫向分布系數(shù)同各種軸載的累計作用次數(shù)相乘，可得到路面結(jié)構(gòu)橫斷面上各點受到的疲勞作用次數(shù)。 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范（JTG D40JTG D4020192019輪跡橫向分布系數(shù)輪跡橫向分布系數(shù) 公路等級縱縫邊緣處高速公路0.170.22二級、三級、四級公路行車道寬7m0.340.39行車道寬7m0.540.62MinerMiner原理：原理：標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載換算標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計指標(biāo)、破壞狀態(tài)換算標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計指標(biāo)、破壞狀態(tài)1.AASHTO瀝青路面設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)軸載：標(biāo)準(zhǔn)軸載：18klbf18klbf設(shè)計指標(biāo)設(shè)計指標(biāo): :路面耐用性指數(shù)路面耐用性指數(shù)PSIPSI2.Shell瀝

8、青路面設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)軸載：標(biāo)準(zhǔn)軸載：82kN82kN設(shè)計指標(biāo)設(shè)計指標(biāo): :路基表面壓應(yīng)變、瀝青面層拉應(yīng)路基表面壓應(yīng)變、瀝青面層拉應(yīng)變、整體性基層拉應(yīng)力、路面表層永久變形變、整體性基層拉應(yīng)力、路面表層永久變形3.美國地瀝青協(xié)會AI設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)軸載：標(biāo)準(zhǔn)軸載：82kN82kN設(shè)計指標(biāo)設(shè)計指標(biāo): :瀝青層底面容許拉應(yīng)變、土基表瀝青層底面容許拉應(yīng)變、土基表面壓應(yīng)變面壓應(yīng)變7070年版：年版：8181年版：年版：4.日本瀝青路面設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)輪載：標(biāo)準(zhǔn)輪載：50kN50kN7878年前：年前：7878年后：年后： 標(biāo)準(zhǔn)軸載：標(biāo)準(zhǔn)軸載：100kN100kN5.比利時瀝青路面設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)軸載：標(biāo)準(zhǔn)軸載：80kN

9、80kN提出代表輪載概念：提出代表輪載概念：6.前蘇聯(lián)柔性路面設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)軸載：無，不同道路采用不同計算軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載：無，不同道路采用不同計算軸載6.前蘇聯(lián)柔性路面設(shè)計法 軸載換算：軸載等效系數(shù)軸載換算：軸載等效系數(shù)7.我國瀝青路面設(shè)計法 早期：早期：沒有標(biāo)準(zhǔn)車或標(biāo)準(zhǔn)軸載，借用沒有標(biāo)準(zhǔn)車或標(biāo)準(zhǔn)軸載，借用AASHTOAASHTO軸軸載換算公式形式載換算公式形式7.我國瀝青路面設(shè)計法 7878年版：年版：標(biāo)準(zhǔn)車：解放標(biāo)準(zhǔn)車：解放CA10BCA10B，60kN60kN 黃河黃河JN150JN150，101.6kN101.6kN設(shè)計指標(biāo)設(shè)計指標(biāo): :容許彎沉容許彎沉7.我國瀝青路面設(shè)計法 7878年版

10、：年版：單輪組與雙輪組換算圖示單輪組與雙輪組換算圖示7.我國瀝青路面設(shè)計法 7878年版：年版：7.我國瀝青路面設(shè)計法 8686年版：年版：7.我國瀝青路面設(shè)計法 8686年版：年版：換算公式：換算公式：7.我國瀝青路面設(shè)計法 標(biāo)準(zhǔn)軸載：雙輪組單軸標(biāo)準(zhǔn)軸載：雙輪組單軸100kN100kN設(shè)計指標(biāo)設(shè)計指標(biāo): :設(shè)計彎沉設(shè)計彎沉 驗算指標(biāo)：層底拉應(yīng)力驗算指標(biāo)：層底拉應(yīng)力9797年版：年版：7.我國瀝青路面設(shè)計法 沿用沿用9797年版標(biāo)準(zhǔn)軸載、設(shè)計指標(biāo)與軸載換算年版標(biāo)準(zhǔn)軸載、設(shè)計指標(biāo)與軸載換算公式公式補充采用貧混凝土作路面基層，驗算層底拉補充采用貧混凝土作路面基層，驗算層底拉應(yīng)力時軸載換算公式應(yīng)力時軸載換算公式20192019年版：年版：7.我國瀝青路面設(shè)計法 以以8686年版為基礎(chǔ)年版為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)車：重型自卸汽車標(biāo)準(zhǔn)車：重型自卸汽車廠礦道路設(shè)計規(guī)范廠礦道路設(shè)計規(guī)范GBJ22-87)GBJ22-87)：7.我國瀝青路面設(shè)計法 設(shè)計指標(biāo)：