柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)ppt課件

1、第 八 章一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：一、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、路面構(gòu)造層次的選擇和組合；、路面構(gòu)造層次的選擇和組合；2、各構(gòu)造層厚度確實(shí)定；、各構(gòu)造層厚度確實(shí)定；3、各構(gòu)造層的資料組成。、各構(gòu)造層的資料組成。二、設(shè)計(jì)方法：有閱歷法實(shí)驗(yàn)和實(shí)際法力學(xué)分析二、設(shè)計(jì)方法：有閱歷法實(shí)驗(yàn)和實(shí)際法力學(xué)分析1、力學(xué)模型：、力學(xué)模型：1彈性半空間體；彈性半空間體； 2彈性層狀體系；彈性層狀體系；AC路面路面 3粘彈性層狀體系粘彈性層狀體系 ； 4彈性地基上的板。彈性地基上的板。CC路面路面2、實(shí)際解：、實(shí)際解：1層狀體系：層狀體系：雙層彈性體系有單圓式、雙圓式雙層彈性體系有單圓式、雙圓式三層彈性體系有單圓式、雙圓式三層彈性體系有單

2、圓式、雙圓式多層體系多層體系2彈性地基上的板：彈性地基上的板：彈性半無(wú)限地基上的板彈性半無(wú)限地基上的板E地基地基三、我國(guó)現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范：采用雙圓均布荷載作用下彈性層狀體系實(shí)際三、我國(guó)現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范：采用雙圓均布荷載作用下彈性層狀體系實(shí)際Winkler地基上的板地基上的板K地基地基8.1 柔性路面的損壞方式和設(shè)計(jì)規(guī)范柔性路面的損壞方式和設(shè)計(jì)規(guī)范路面設(shè)計(jì)目的：在運(yùn)用年限內(nèi)，路面構(gòu)造性能不惡化到某一程度大修路面設(shè)計(jì)目的：在運(yùn)用年限內(nèi)，路面構(gòu)造性能不惡化到某一程度大修路面損壞三大類型：路面損壞三大類型：1.裂痕類縱向、橫向、網(wǎng)狀、塊狀裂痕類縱向、橫向、網(wǎng)狀、塊狀2.變形類凹、凸、車轍、搓板

3、、推擠、擁包變形類凹、凸、車轍、搓板、推擠、擁包3.外表缺損類露骨、松散、剝落、坑槽、泛油外表缺損類露骨、松散、剝落、坑槽、泛油一、瀝青路面的主要損壞方式：一、瀝青路面的主要損壞方式：1.沉陷：大變形。緣由為路基水文條件差，過(guò)于濕軟，產(chǎn)生大的豎直變形。沉陷：大變形。緣由為路基水文條件差，過(guò)于濕軟，產(chǎn)生大的豎直變形。2.車轍：縱向變形。緣由為荷載反復(fù)作用，永久變形積累，尤其是高溫下。車轍：縱向變形。緣由為荷載反復(fù)作用，永久變形積累，尤其是高溫下。3.推移：沿行車方向發(fā)生剪切和拉裂景象。緣由為程度荷載引起。推移：沿行車方向發(fā)生剪切和拉裂景象。緣由為程度荷載引起。4.開(kāi)裂：疲勞變形。緣由為車輛荷載反

4、復(fù)作用，使瀝青構(gòu)造層底面產(chǎn)生的開(kāi)裂：疲勞變形。緣由為車輛荷載反復(fù)作用，使瀝青構(gòu)造層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于疲勞強(qiáng)度，加上水的影響。拉應(yīng)力大于疲勞強(qiáng)度，加上水的影響。5.低溫縮裂和反射裂痕：沿路面縱向隔一定間隔出現(xiàn)。低溫縮裂和反射裂痕：沿路面縱向隔一定間隔出現(xiàn)。6.松散和坑槽：大路外表集料的松動(dòng)、離散景象。緣由為面層資料粘結(jié)力松散和坑槽：大路外表集料的松動(dòng)、離散景象。緣由為面層資料粘結(jié)力缺乏或結(jié)合料含量少，汽車后輪的真空吸力及風(fēng)雨帶離構(gòu)成坑槽。缺乏或結(jié)合料含量少，汽車后輪的真空吸力及風(fēng)雨帶離構(gòu)成坑槽。最主要的破壞方式為疲勞開(kāi)裂、低溫縮裂和車轍。最主要的破壞方式為疲勞開(kāi)裂、低溫縮裂和車轍。二、設(shè)計(jì)目的

5、：二、設(shè)計(jì)目的：1、疲勞開(kāi)裂：以疲勞開(kāi)裂作為臨界形狀設(shè)計(jì)，選、疲勞開(kāi)裂：以疲勞開(kāi)裂作為臨界形狀設(shè)計(jì)，選擇層底拉應(yīng)力拉應(yīng)變作為目的。以最大拉應(yīng)擇層底拉應(yīng)力拉應(yīng)變作為目的。以最大拉應(yīng)力或拉應(yīng)變小于允許拉應(yīng)力或拉應(yīng)變。力或拉應(yīng)變小于允許拉應(yīng)力或拉應(yīng)變。疲勞壽命定義：出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂前路面資料所能經(jīng)受的荷載反復(fù)作用次數(shù)。疲勞壽命定義：出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂前路面資料所能經(jīng)受的荷載反復(fù)作用次數(shù)。,1111rrrr,2222rrrr33zz對(duì)水泥或石灰等穩(wěn)定類基層，其底面的最大拉對(duì)水泥或石灰等穩(wěn)定類基層，其底面的最大拉應(yīng)力或拉應(yīng)變小于允許拉應(yīng)力或拉應(yīng)變。應(yīng)力或拉應(yīng)變小于允許拉應(yīng)力或拉應(yīng)變。2、車轍永久變形：以車轍為臨界

6、形狀設(shè)計(jì)方法、車轍永久變形：以車轍為臨界形狀設(shè)計(jì)方法1采用荷載作用下路基路面構(gòu)造層內(nèi)永久變形的總和小于等于永久變采用荷載作用下路基路面構(gòu)造層內(nèi)永久變形的總和小于等于永久變形量。形量。PP2或以路基頂面的豎向緊縮應(yīng)變作為目的。或以路基頂面的豎向緊縮應(yīng)變作為目的。3、路表回彈彎沉：路外表在荷載作用下的回彈彎沉量反映了路基路面構(gòu)造、路表回彈彎沉：路外表在荷載作用下的回彈彎沉量反映了路基路面構(gòu)造的整體剛度。實(shí)驗(yàn)闡明，它同路面運(yùn)用形狀間存在一定關(guān)系，回彈彎沉大，的整體剛度。實(shí)驗(yàn)闡明，它同路面運(yùn)用形狀間存在一定關(guān)系，回彈彎沉大，相應(yīng)的塑性變形量也大，出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂的機(jī)率高。根據(jù)路面運(yùn)用形狀和運(yùn)用相應(yīng)的塑性變

7、形量也大，出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂的機(jī)率高。根據(jù)路面運(yùn)用形狀和運(yùn)用年限要求，可以確定一次規(guī)范荷載作用下的路面的允許回彈彎沉量。路面以年限要求，可以確定一次規(guī)范荷載作用下的路面的允許回彈彎沉量。路面以回彈彎沉作為設(shè)計(jì)目的：回彈彎沉作為設(shè)計(jì)目的：Rs 上述三項(xiàng)為主要設(shè)計(jì)目的，對(duì)任一柔性路面都要滿足。除此之外，還有上述三項(xiàng)為主要設(shè)計(jì)目的，對(duì)任一柔性路面都要滿足。除此之外，還有三項(xiàng)次要目的，在特定的荷載、溫度場(chǎng)所運(yùn)用，指點(diǎn)面層資料的設(shè)計(jì)。三項(xiàng)次要目的，在特定的荷載、溫度場(chǎng)所運(yùn)用，指點(diǎn)面層資料的設(shè)計(jì)。4、面層剪切：在豎直、程度荷載共同作用下，面層構(gòu)造中產(chǎn)生的、面層剪切：在豎直、程度荷載共同作用下，面層構(gòu)造中產(chǎn)生的r

8、r5、面層斷裂：受緊急制動(dòng)產(chǎn)生的程度力作用時(shí)，產(chǎn)生很大的徑向拉應(yīng)力和、面層斷裂：受緊急制動(dòng)產(chǎn)生的程度力作用時(shí)，產(chǎn)生很大的徑向拉應(yīng)力和程度向位移推移。程度向位移推移。6、低溫縮裂：對(duì)冰冷地域低溫時(shí)，面層資料收縮受阻產(chǎn)生的溫度應(yīng)力小、低溫縮裂：對(duì)冰冷地域低溫時(shí)，面層資料收縮受阻產(chǎn)生的溫度應(yīng)力小于等于該溫度時(shí)資料的抗拉強(qiáng)度。于等于該溫度時(shí)資料的抗拉強(qiáng)度。rtrt8.2 彈性層狀體系的應(yīng)力和位移計(jì)算彈性層狀體系的應(yīng)力和位移計(jì)算一、普通概念：一、普通概念：1、力學(xué)圖式：、力學(xué)圖式：rzh1 E1 1hi Ei ihn En nh2 E2 2p將路基路面看作將路基路面看作彈性層狀體系。彈性層狀體系。由于層

9、狀體系和由于層狀體系和豎直荷載都對(duì)稱豎直荷載都對(duì)稱于荷載軸于荷載軸z，可，可以采用圓柱坐標(biāo)以采用圓柱坐標(biāo)來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。zzdzrzrz rrzrzrzd r 在圓柱坐標(biāo)中，體系的微分單元上作用有三個(gè)法向應(yīng)力在圓柱坐標(biāo)中，體系的微分單元上作用有三個(gè)法向應(yīng)力r(徑向、徑向、切向、切向、z豎向及三對(duì)剪應(yīng)力豎向及三對(duì)剪應(yīng)力rz=zr，r=r，z=z。此。此外，單元體還有三個(gè)位移分量：外，單元體還有三個(gè)位移分量：U (徑向、徑向、 V 切向、切向、 W 豎向。豎向。當(dāng)作用在層狀體系外表上的荷載為軸對(duì)稱荷載時(shí)，各應(yīng)力、應(yīng)變和位移當(dāng)作用在層狀體系外表上的荷載為軸對(duì)稱荷載時(shí)，各應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量也

10、對(duì)稱于對(duì)稱軸，即它們僅是分量也對(duì)稱于對(duì)稱軸，即它們僅是r和和z的函數(shù)，因此，的函數(shù)，因此， r=r=0，z=z=0，三對(duì)剪應(yīng)力簡(jiǎn)化為一對(duì)；同理，切向位移，三對(duì)剪應(yīng)力簡(jiǎn)化為一對(duì)；同理，切向位移V=0。2、根本假定：、根本假定：1多層的，每層均質(zhì)，各向同性，無(wú)分量的線彈性資料組成。多層的，每層均質(zhì)，各向同性，無(wú)分量的線彈性資料組成。Ei,i表示；表示；2最下層程度、豎向都是無(wú)限延伸的，其上各層在程度向無(wú)限，但厚度有最下層程度、豎向都是無(wú)限延伸的，其上各層在程度向無(wú)限，但厚度有限，為限，為hi；3各層分界上的應(yīng)力和位移完全延續(xù)，層間的摩阻力為零稱滑動(dòng)體系；各層分界上的應(yīng)力和位移完全延續(xù)，層間的摩阻力

11、為零稱滑動(dòng)體系；4最下層無(wú)限深處的應(yīng)力和位移均為零。當(dāng)最下層無(wú)限深處的應(yīng)力和位移均為零。當(dāng)r,z時(shí)，時(shí)，、。3、應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系式：、應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系式：)(1zrrE)(1rzE)(1rzzEzrE1 (2G1zrzr）物理方程：物理方程：體系內(nèi)任一點(diǎn)的主應(yīng)力可解以下一元三次方程求得：體系內(nèi)任一點(diǎn)的主應(yīng)力可解以下一元三次方程求得：0III322132zr2z2rrzzr2Izrrzr2I2zr2z2rzzr3其中：其中：I1 為第一應(yīng)力形狀不變量；為第一應(yīng)力形狀不變量；I1=r+zI2 為第二應(yīng)力形狀不變量；為第二應(yīng)力形狀不變量；I3 為第三應(yīng)力形狀不變量；為第三應(yīng)力形狀不變量；解出三個(gè)實(shí)根解出

12、三個(gè)實(shí)根1、2、3；且；且123，1為最大主應(yīng)力，為最大主應(yīng)力，3為最小主應(yīng)為最小主應(yīng)力；并按右式確定最大剪應(yīng)力：力；并按右式確定最大剪應(yīng)力：2/ )(31max 至于程度荷載作用下，屬非對(duì)稱問(wèn)題，求解更復(fù)雜，但現(xiàn)國(guó)內(nèi)外都已至于程度荷載作用下，屬非對(duì)稱問(wèn)題，求解更復(fù)雜，但現(xiàn)國(guó)內(nèi)外都已求得其解，且求得了在豎向、程度荷載共同作用下的解。求得其解，且求得了在豎向、程度荷載共同作用下的解。二、彈性雙層體系解二、彈性雙層體系解彈性層狀體系中最簡(jiǎn)單的情況彈性層狀體系中最簡(jiǎn)單的情況 將路基看成彈性將路基看成彈性半無(wú)限體，將路基看成彈性將路基看成彈性半無(wú)限體，路面構(gòu)造看成路面構(gòu)造看成E、不同于路基的均質(zhì)彈性層

13、。不同于路基的均質(zhì)彈性層。1、單圓圖式：、單圓圖式：rrWEpW02彎沉有關(guān)。和計(jì)算點(diǎn)位置（、它與數(shù)函數(shù)的積分，是含有貝塞爾函數(shù)和指彎沉系數(shù)),EEW10zrhrzpE1、1E0、0 r 當(dāng)求算路外表荷載中心處的彎沉當(dāng)求算路外表荷載中心處的彎沉W0時(shí)，時(shí)，r/=z/=0，彎沉系數(shù)可利用電，彎沉系數(shù)可利用電子計(jì)算機(jī)求得子計(jì)算機(jī)求得0=0.35，1=0.25時(shí)的值，并繪制成諾謨圖，以便運(yùn)用。時(shí)的值，并繪制成諾謨圖，以便運(yùn)用。2、雙圓圖式：、雙圓圖式：zpE1、1E0、0ehrerrreWEpWEpWWEpW05 . 10210222)(2eW1022LLEpEpA或點(diǎn)彎沉路表面輪隙中心 適用上已繪

14、出適用上已繪出0=0.35，1=0.25時(shí)的時(shí)的二、彈性三層體系解二、彈性三層體系解彈將路基分為面層、基層和路基三個(gè)彈將路基分為面層、基層和路基三個(gè)層次層次1、單圓圖式：、單圓圖式：zpE1、1E0、0 rE2、2hHABC為理論彎沉系數(shù)、LL諾謨圖和系數(shù)見(jiàn)主壓應(yīng)力最大剪應(yīng)力511501,11PPppmm諾謨圖和見(jiàn)拉應(yīng)力系數(shù)下層底面拉應(yīng)力149148,222PPprrr2、雙圓圖式：、雙圓圖式：zpE1、1E0、0rE2、2hHABCD在豎向荷載作用下：在豎向荷載作用下：在豎向、程度荷載綜協(xié)作用下：在豎向、程度荷載綜協(xié)作用下：諾謨圖和見(jiàn)拉應(yīng)力系數(shù)上層底面拉應(yīng)力147146,111PPprrr四

15、、應(yīng)力和位移情況分析：四、應(yīng)力和位移情況分析：2、路表彎沉：豎向應(yīng)變的總和，、路表彎沉：豎向應(yīng)變的總和，7090%系由路基提供。當(dāng)各層系由路基提供。當(dāng)各層E定時(shí)，定時(shí)，H、h2時(shí)，厚度添加對(duì)彎沉無(wú)顯著影響。普通，基層厚度對(duì)彎沉的影響時(shí)，厚度添加對(duì)彎沉無(wú)顯著影響。普通，基層厚度對(duì)彎沉的影響比面層大，比面層大，E0影響比影響比E2大得多，大得多，E0增大增大20%相當(dāng)于相當(dāng)于E2增大增大100%的效果。的效果。1、路基應(yīng)力：路基頂面的豎向應(yīng)力、路基應(yīng)力：路基頂面的豎向應(yīng)力z受路面面層和基層厚度、模量的影受路面面層和基層厚度、模量的影響。添加基層的厚度或模量特別是模量，收效比添加面層的為大。響。添加

16、基層的厚度或模量特別是模量，收效比添加面層的為大。可參見(jiàn)可參見(jiàn)P152圖圖8-18。所以要彎沉減少，提高所以要彎沉減少，提高E0為宜，其次才是為宜，其次才是E2和和H。3、面層底面拉應(yīng)力、面層底面拉應(yīng)力1： E2對(duì)其影響極大，對(duì)其影響極大，E2，1，H/， 1 ，當(dāng)，當(dāng)H/30MPa高速公路，其他公路高速公路，其他公路25MPa,城市道路城市道路20MPa穩(wěn)定路基最經(jīng)濟(jì)、最易辦到，也是最主要的方法是：加強(qiáng)排水和到達(dá)要求的壓實(shí)度。穩(wěn)定路基最經(jīng)濟(jì)、最易辦到，也是最主要的方法是：加強(qiáng)排水和到達(dá)要求的壓實(shí)度。 輪載作用于路面外表，其豎向應(yīng)力和應(yīng)變隨深度而遞減，所以各層輪載作用于路面外表，其豎向應(yīng)力和應(yīng)

17、變隨深度而遞減，所以各層資料的強(qiáng)度和剛度要求也相應(yīng)降低。路面各構(gòu)造層按自上而下，強(qiáng)度、資料的強(qiáng)度和剛度要求也相應(yīng)降低。路面各構(gòu)造層按自上而下，強(qiáng)度、剛度遞減的方式組合。以充分利用資料，降低造價(jià)。剛度遞減的方式組合。以充分利用資料，降低造價(jià)。 強(qiáng)度、剛度按深度遞減時(shí)留意各構(gòu)造層之間的強(qiáng)度、剛度按深度遞減時(shí)留意各構(gòu)造層之間的E不能相差太大，否不能相差太大，否那么上層底面將出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，引起開(kāi)裂。基層同面層的回彈模量比那么上層底面將出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，引起開(kāi)裂?；鶎油鎸拥幕貜椖Ａ勘炔粦?yīng)小于不應(yīng)小于0.3，土基與基層的模量比應(yīng)為，土基與基層的模量比應(yīng)為0.080.4。4、要顧及各構(gòu)造層本身的構(gòu)造特性及

18、與相鄰層次的相互影響：堅(jiān)持層間、要顧及各構(gòu)造層本身的構(gòu)造特性及與相鄰層次的相互影響：堅(jiān)持層間結(jié)合嚴(yán)密，防止產(chǎn)生滑移。以保證構(gòu)造的整體性和應(yīng)力分布的延續(xù)性。結(jié)合嚴(yán)密，防止產(chǎn)生滑移。以保證構(gòu)造的整體性和應(yīng)力分布的延續(xù)性。5、思索水溫情況的影響：選基層資料要慎重，在潮濕和中濕路段，應(yīng)選、思索水溫情況的影響：選基層資料要慎重，在潮濕和中濕路段，應(yīng)選水溫穩(wěn)定性好的資料，在冰凍地域還有防凍要求，對(duì)路面有最小防凍厚水溫穩(wěn)定性好的資料，在冰凍地域還有防凍要求，對(duì)路面有最小防凍厚度要求，見(jiàn)度要求，見(jiàn)P159表表8-2。6、適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度：層數(shù)多能充分利用資料，但能夠引起施工及資、適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度：層數(shù)多能充分

19、利用資料，但能夠引起施工及資料制備困難，所以不能過(guò)多；層厚，除思索受力外，有總厚度要求，料制備困難，所以不能過(guò)多；層厚，除思索受力外，有總厚度要求，層厚過(guò)大時(shí)，應(yīng)分層施工，自上而下，宜由薄到厚。層厚過(guò)大時(shí)，應(yīng)分層施工，自上而下，宜由薄到厚。二、路面構(gòu)造組合例如：二、路面構(gòu)造組合例如：公路名稱公路名稱沈大高速公路沈大高速公路滬寧高速公路滬寧高速公路廣佛高速公路廣佛高速公路累計(jì)軸次（萬(wàn)次）180028001900面層（cm）5中粒+5粗粒+5瀝碎4中粒+6粗粒+6瀝碎4中粒+5粗粒+6瀝碎基層（cm）20水泥砂礫（礦渣）30二灰碎石25水泥碎石底基層（cm）1539砂礫（礦渣)30二灰土28水泥土

20、8.4 以彎沉為設(shè)計(jì)目的的路面構(gòu)造厚度計(jì)算方法以彎沉為設(shè)計(jì)目的的路面構(gòu)造厚度計(jì)算方法 我國(guó)現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)方法是以雙圓豎向均布荷載作用下的彈性層狀我國(guó)現(xiàn)行柔性路面設(shè)計(jì)方法是以雙圓豎向均布荷載作用下的彈性層狀體系實(shí)際，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制目的。對(duì)高等級(jí)路面體系實(shí)際，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制目的。對(duì)高等級(jí)路面瀝青混凝土面層、半剛性資料基層和底基層要驗(yàn)算層底拉應(yīng)力；對(duì)常瀝青混凝土面層、半剛性資料基層和底基層要驗(yàn)算層底拉應(yīng)力；對(duì)常受程度荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗(yàn)算剪應(yīng)力。受程度荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗(yàn)算剪應(yīng)力。一、設(shè)計(jì)彎沉值確實(shí)定：一、設(shè)計(jì)彎沉值確實(shí)定：

21、輪載作用下雙輪輪隙中心輪載作用下雙輪輪隙中心e處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面構(gòu)造的整體承載才干?；貜棌澇林档拇笮⊥撀访鏄?gòu)造的累計(jì)荷載反復(fù)作構(gòu)造的整體承載才干。回彈彎沉值的大小同該路面構(gòu)造的累計(jì)荷載反復(fù)作用次數(shù)即使用壽命成反比。為此，需求了解路面構(gòu)造在運(yùn)用期內(nèi)的彎用次數(shù)即使用壽命成反比。為此，需求了解路面構(gòu)造在運(yùn)用期內(nèi)的彎沉變化規(guī)律及其與路面構(gòu)造損壞形狀的關(guān)系。沉變化規(guī)律及其與路面構(gòu)造損壞形狀的關(guān)系。 1、路表彎沉的變化規(guī)律：、路表彎沉的變化規(guī)律： P161圖圖8-29闡明路外表開(kāi)工后彎沉變化曲線，闡明路外表開(kāi)工后彎沉變化曲線，l 0為開(kāi)工后第一年

22、最不為開(kāi)工后第一年最不利季節(jié)彎沉，從圖看出，路外表的彎沉變化過(guò)程分三個(gè)階段：利季節(jié)彎沉，從圖看出，路外表的彎沉變化過(guò)程分三個(gè)階段：第一階段：路面開(kāi)工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基第一階段：路面開(kāi)工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基層資料的強(qiáng)度增長(zhǎng)，路表彎沉逐漸減小，大致在開(kāi)工后第二年達(dá)最小值。層資料的強(qiáng)度增長(zhǎng)，路表彎沉逐漸減小，大致在開(kāi)工后第二年達(dá)最小值。第二階段：路面開(kāi)工后兩至四年。由于在交通荷載的充分作用、水溫情況變第二階段：路面開(kāi)工后兩至四年。由于在交通荷載的充分作用、水溫情況變化以及資料不均等要素影響下，路面構(gòu)造內(nèi)部的微觀缺陷因部分范圍的應(yīng)力化以及資料不

23、均等要素影響下，路面構(gòu)造內(nèi)部的微觀缺陷因部分范圍的應(yīng)力集中而擴(kuò)展，構(gòu)成小范圍的部分破損，使構(gòu)造整體剛度下降、彎沉添加。此集中而擴(kuò)展，構(gòu)成小范圍的部分破損，使構(gòu)造整體剛度下降、彎沉添加。此階段以彎沉不斷增大為主要特征。階段以彎沉不斷增大為主要特征。第三階段：路面開(kāi)工后三、四年至路面達(dá)極限破壞形狀。由于構(gòu)造內(nèi)部缺陷第三階段：路面開(kāi)工后三、四年至路面達(dá)極限破壞形狀。由于構(gòu)造內(nèi)部缺陷附近部分區(qū)域積存的高密度能量，已經(jīng)過(guò)前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，構(gòu)成新附近部分區(qū)域積存的高密度能量，已經(jīng)過(guò)前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，構(gòu)成新的能量平衡，路面構(gòu)造的整體剛度達(dá)成較低程度的新的相對(duì)穩(wěn)定，路表彎沉的能量平衡，路面構(gòu)造的整

24、體剛度達(dá)成較低程度的新的相對(duì)穩(wěn)定，路表彎沉進(jìn)入一個(gè)比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即構(gòu)造疲勞破壞的穩(wěn)定開(kāi)展階段，不斷進(jìn)入一個(gè)比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即構(gòu)造疲勞破壞的穩(wěn)定開(kāi)展階段，不斷延續(xù)至構(gòu)造出現(xiàn)疲勞破壞。延續(xù)至構(gòu)造出現(xiàn)疲勞破壞。 2、運(yùn)用期末不利季節(jié)的路表回彈彎沉、運(yùn)用期末不利季節(jié)的路表回彈彎沉 ：將運(yùn)用期末不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)規(guī)：將運(yùn)用期末不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)規(guī)范軸載作用下允許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值定義為允許彎沉值范軸載作用下允許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值定義為允許彎沉值 l R。 3、設(shè)計(jì)彎沉值：由于開(kāi)工后第一年最不利季節(jié)的彎沉值與最大剛度形狀、設(shè)計(jì)彎沉值：由于開(kāi)工后第一年最不利季節(jié)的彎沉值與最大剛度形狀所對(duì)應(yīng)

25、的彎沉值較接近，故將所對(duì)應(yīng)的彎沉值較接近，故將 l 0 作為路面設(shè)計(jì)彎沉作為路面設(shè)計(jì)彎沉 l d 。即。即: l d = l 0 = l R /A T AT為相對(duì)彎沉變化系數(shù)，為相對(duì)彎沉變化系數(shù)，AT 1.20 根據(jù)多年觀測(cè)調(diào)查資料的分析綜合，可由允許彎沉值與規(guī)范軸載累根據(jù)多年觀測(cè)調(diào)查資料的分析綜合，可由允許彎沉值與規(guī)范軸載累計(jì)作用次數(shù)的關(guān)系式，進(jìn)一步推得不同公路等級(jí)、不同面層和基層類型計(jì)作用次數(shù)的關(guān)系式，進(jìn)一步推得不同公路等級(jí)、不同面層和基層類型時(shí)設(shè)計(jì)彎沉的計(jì)算公式：時(shí)設(shè)計(jì)彎沉的計(jì)算公式：bscedAAAN2 . 0600式中：式中：l d l d 路面設(shè)計(jì)彎沉值路面設(shè)計(jì)彎沉值0.01mm0

26、.01mm；Ne Ne ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次；：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次；A c A c ：公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為：公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.01.0，二級(jí)公路為，二級(jí)公路為1.11.1，三、四級(jí)公路為三、四級(jí)公路為1.21.2；A s A s ：面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為：面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.01.0，熱拌瀝青碎石、上拌下，熱拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面為貫或貫入式路面為1.11.1，瀝青外表處治為，瀝青外表處治為1.21.2，中、低級(jí)路面為，中、低級(jí)路面為1.31.3；A b A b ：基層類型系數(shù)，對(duì)半剛性基層、底基層總

27、厚度等于或大于：基層類型系數(shù)，對(duì)半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm 20cm 時(shí)時(shí)為為1.01.0，假設(shè)為面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于，假設(shè)為面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm 15cm 級(jí)配碎石層、瀝級(jí)配碎石層、瀝青貫入碎石或?yàn)r青碎石的半剛性基層時(shí)，可取青貫入碎石或?yàn)r青碎石的半剛性基層時(shí)，可取1.01.0，柔性基層、底基層時(shí)，柔性基層、底基層時(shí)取取1.61.6，當(dāng)柔性基層厚度大于，當(dāng)柔性基層厚度大于15cm15cm、底基層為半剛性下臥層時(shí)，可取、底基層為半剛性下臥層時(shí)，可取1.61.6。二、軸載換算：二、軸載換算： 車輛的類型不同，它們的軸載也不一樣，在計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，

28、車輛的類型不同，它們的軸載也不一樣，在計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，需將各級(jí)軸載換算成規(guī)范軸載。需將各級(jí)軸載換算成規(guī)范軸載。 1、當(dāng)計(jì)算路表彎沉和驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí)：、當(dāng)計(jì)算路表彎沉和驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí)：35. 4, 21, 1)(PPnCCNiiikiiP i P i ：被換算車型的各級(jí)單根軸載：被換算車型的各級(jí)單根軸載KNKN；從大于；從大于25KN25KN計(jì)起。計(jì)起。N N ：規(guī)范軸載的當(dāng)量軸次次：規(guī)范軸載的當(dāng)量軸次次/ /天；天；P P ：規(guī)范軸載：規(guī)范軸載KNKN；n i n i ：被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)次：被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)次/ /天；天；C 1 , i C 1 ,

29、i ：被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于：被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m3m時(shí)，按時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m m；當(dāng)軸間距小于；當(dāng)軸間距小于3m3m時(shí)，按雙時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)為軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)為C 1 , i = 1+ 1.2 ( m - 1 );C 1 , i = 1+ 1.2 ( m - 1 );C 2 , i C 2 , i ：被換算軸載的輪組系數(shù)。單輪組為：被換算軸載的輪組系數(shù)。單輪組為6.46.4，雙輪組為，雙輪組為1.01.0，四，四輪組為輪組為0.380.38。 2、當(dāng)進(jìn)展半剛性基層層底拉

30、應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：、當(dāng)進(jìn)展半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：8, 21, 1)(PPnCCNiiikiiC 1 , i C 1 , i ：被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于：被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m3m時(shí)，時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m m；當(dāng)軸間距小于；當(dāng)軸間距小于3m3m時(shí)，按時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)為雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)為C 1 , i = 1+ 2 ( m - 1 );C 1 , i = 1+ 2 ( m - 1 );C 2 , i C 2 , i ：被換算軸載的輪組系數(shù)。單輪組為：被換算軸載的輪組系數(shù)。單輪組

31、為18.518.5，雙輪組為，雙輪組為1.01.0，四輪組為四輪組為0.090.09。上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于130KN130KN的軸載換算。的軸載換算。見(jiàn)見(jiàn)P164例題例題8.3。 由于車道數(shù)和車道寬度不同，車輪輪跡在橫向分布的頻率也不同，由于車道數(shù)和車道寬度不同，車輪輪跡在橫向分布的頻率也不同，即路面橫向各點(diǎn)實(shí)踐所受軸載反復(fù)作用次數(shù)也隨車道數(shù)、車道寬度添加即路面橫向各點(diǎn)實(shí)踐所受軸載反復(fù)作用次數(shù)也隨車道數(shù)、車道寬度添加而減少，所以引人車道系數(shù)而減少，所以引人車道系數(shù)來(lái)思索這一影響。來(lái)思索這一影響。 值可查值可查P164表表8-5。所以，在設(shè)計(jì)年

32、限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸所以，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸 次次NeNe可參照下式計(jì)算：可參照下式計(jì)算：或1365 1)1(NNtettteNN11365 1)1(）（LssFNe Ne ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次次；：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次次；t t：設(shè)計(jì)年限：設(shè)計(jì)年限(a),(a),參見(jiàn)表參見(jiàn)表8-18-1；N1 N1 ：路面開(kāi)工后第一年的平均日當(dāng)量軸次次：路面開(kāi)工后第一年的平均日當(dāng)量軸次次/d/d ；Nt Nt ：設(shè)計(jì)年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次次：設(shè)計(jì)年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次次/d/d ； ：設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率以小數(shù)計(jì)：設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)

33、率以小數(shù)計(jì) ； ：車道系數(shù)，參見(jiàn)表：車道系數(shù)，參見(jiàn)表8-58-5。三、綜合修正系數(shù)：三、綜合修正系數(shù)： 通常實(shí)際計(jì)算值與實(shí)測(cè)彎沉值之間存在一定的偏向。緣由為路面資通常實(shí)際計(jì)算值與實(shí)測(cè)彎沉值之間存在一定的偏向。緣由為路面資料并非線彈性體，為此引入一修正系數(shù)料并非線彈性體，為此引入一修正系數(shù)F:論彎沉系數(shù)；分別為理論彎沉值和理L, 際彎沉系數(shù)；分別為實(shí)際彎沉值和實(shí)ss,36. 0038. 0)()2000(63. 1pEFsFEpFEpLL1s0s2100021000或 由大量實(shí)驗(yàn)得綜合修正系數(shù)由大量實(shí)驗(yàn)得綜合修正系數(shù)F同路面實(shí)踐彎沉值、土基回彈模量值及同路面實(shí)踐彎沉值、土基回彈模量值及輪載參數(shù)輪

34、載參數(shù)p、有關(guān)。有關(guān)。由此，彈性三層體系外表的回彈彎沉為：由此，彈性三層體系外表的回彈彎沉為： 由于上兩式中包含了由于上兩式中包含了F，而，而F又含有又含有l(wèi) s，故計(jì)算時(shí)需用試算法。先定一，故計(jì)算時(shí)需用試算法。先定一個(gè)個(gè)l s,算出算出F，再按上式求出，再按上式求出l ，如，如l s與與l s相差較大，那么重新假定相差較大，那么重新假定l s反復(fù)計(jì)反復(fù)計(jì)算，直到兩者相近為止。當(dāng)然也可將算，直到兩者相近為止。當(dāng)然也可將F代入上式，直接解出代入上式，直接解出l s:)(4398)Ep(4398158. 0003. 161. 1L03. 10sEEpLs或例題：知例題：知p=0.7MPa, =10

35、.65cm, E1=1500MPa, E2=700MPa, E0=45MPa, h1=10cm, lR=0.072cm, 求求h2。解：解：783.0)()2000(63.136.0038.0pEFs71. 7210001pFEsL86. 0K064. 0EE08,. 911-8P14594. 0,467. 0120112查得再由得表查由hEEcmhh17.19, 8 . 1,987. 086. 008. 971. 7K222查表得四、多層路面換算：四、多層路面換算： 對(duì)于多層體系可用電子計(jì)算機(jī)求解，當(dāng)條件不具備時(shí)，可換算為三對(duì)于多層體系可用電子計(jì)算機(jī)求解，當(dāng)條件不具備時(shí)，可換算為三層或雙層體

36、系計(jì)算。進(jìn)展等效換算。層或雙層體系計(jì)算。進(jìn)展等效換算。 1、等效路表回彈彎沉、等效路表回彈彎沉的構(gòu)造層換算：的構(gòu)造層換算：42-ni2n1ii1EEhHE0H E2h1 E1h2 E2 2h1 E1 1Hn-1 En-1 n-1E0 0 2、等效中層底面彎拉、等效中層底面彎拉應(yīng)力的構(gòu)造層換算：應(yīng)力的構(gòu)造層換算：h2 E2 2h1 E1 1Hn-2 En-2 n-2E0 0Hn-1 En-1 n-1E0Hn-1 En-1H1 En-24 . 22i1n2iiEEhH 3、等效上層底面彎拉、等效上層底面彎拉應(yīng)力的構(gòu)造層換算：應(yīng)力的構(gòu)造層換算：E0H2 Ej+1H1 EjHn-1 En-1 n-1h

37、2 E2 2h1 E1 1Hj+1 Ej+1 j+1E0 0H j E j j4jij1ii1EEhH0.91ji1n1ii2EEhHj例題：一五層體系，請(qǐng)換算成三層體系例題：一五層體系，請(qǐng)換算成三層體系, 以便計(jì)算路面彎沉值和第一、第以便計(jì)算路面彎沉值和第一、第二、第四層層底拉應(yīng)力，求二、第四層層底拉應(yīng)力，求h。層位五層體系表面彎沉第一層層底拉應(yīng)力第二層層底拉應(yīng)力第四層層底拉應(yīng)力E(MPa) h(cm)EhEhEhEh115006.515006.515006.5800?17.61500?29.8280010800?30.54800?21.42350010500?19.264250202502

38、053535353535五、路基土五、路基土E0和路面資料和路面資料Ei的回彈模量值：的回彈模量值： 常用承載板實(shí)驗(yàn)和抗壓實(shí)驗(yàn)得到的荷載常用承載板實(shí)驗(yàn)和抗壓實(shí)驗(yàn)得到的荷載回彈變形關(guān)系確定?；貜椬冃侮P(guān)系確定。 1、路基土回彈模量值、路基土回彈模量值E0：除了受加荷方式和應(yīng)力形狀等要素影響外，主：除了受加荷方式和應(yīng)力形狀等要素影響外，主要取決于土的類型和性質(zhì)以及土的濕度和密實(shí)度。路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在最不要取決于土的類型和性質(zhì)以及土的濕度和密實(shí)度。路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在最不利季節(jié)經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)確定回彈模量值，但在路基尚未建筑的情況下，只能經(jīng)過(guò)利季節(jié)經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)確定回彈模量值，但在路基尚未建筑的情況下，只能經(jīng)過(guò)閱歷來(lái)估定

39、。閱歷來(lái)估定。7-8P168.,;,0表見(jiàn)而異的試驗(yàn)參數(shù)為隨所在地和土的類型為土的稠度為土的壓實(shí)度baAwKwAKEcbc 2、路面資料回彈模量值、路面資料回彈模量值E i：受資料來(lái)源及組成、施工工藝、氣候和水文：受資料來(lái)源及組成、施工工藝、氣候和水文條件等影響，所以應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)條件測(cè)試確定。條件等影響，所以應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)條件測(cè)試確定。 對(duì)高等級(jí)道路，在初設(shè)階段，應(yīng)對(duì)擬選資料經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)確定；而在工對(duì)高等級(jí)道路，在初設(shè)階段，應(yīng)對(duì)擬選資料經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)確定；而在工程可行性研討和其他等級(jí)道路的初設(shè)階段，可參見(jiàn)程可行性研討和其他等級(jí)道路的初設(shè)階段，可參見(jiàn)P171表表8-8。 進(jìn)展路面厚度設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于瀝青混合

40、料應(yīng)采用進(jìn)展路面厚度設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于瀝青混合料應(yīng)采用20時(shí)的抗壓回彈模量；時(shí)的抗壓回彈模量；對(duì)于半剛性資料中水泥穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料，采用齡期為三個(gè)月的抗壓回對(duì)于半剛性資料中水泥穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料，采用齡期為三個(gè)月的抗壓回彈模量；而對(duì)于石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料、以及石灰穩(wěn)定類資料，彈模量；而對(duì)于石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或細(xì)粒料、以及石灰穩(wěn)定類資料，那么應(yīng)采用齡期為六個(gè)月的抗壓回彈模量。那么應(yīng)采用齡期為六個(gè)月的抗壓回彈模量。一、路面構(gòu)造層的拉應(yīng)力驗(yàn)算：構(gòu)造層最大的拉應(yīng)力小于等于一、路面構(gòu)造層的拉應(yīng)力驗(yàn)算：構(gòu)造層最大的拉應(yīng)力小于等于構(gòu)造層資料的允許拉應(yīng)力。構(gòu)造層資料的允許拉應(yīng)力。R8.5 路面構(gòu)造層的應(yīng)力驗(yàn)算及

41、防凍厚度檢驗(yàn)路面構(gòu)造層的應(yīng)力驗(yàn)算及防凍厚度檢驗(yàn) 1、構(gòu)造層的拉應(yīng)力計(jì)算：、構(gòu)造層的拉應(yīng)力計(jì)算：r2r2r1r1p,psspRK/cesANK/35. 0:11. 0料類對(duì)于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集 2、多層路面換算：見(jiàn)課件、多層路面換算：見(jiàn)課件18-19頁(yè)。頁(yè)。3、構(gòu)造層的計(jì)算模量和強(qiáng)度：、構(gòu)造層的計(jì)算模量和強(qiáng)度： 進(jìn)展構(gòu)造層拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，各層模量均采用抗壓回彈模量。對(duì)于瀝進(jìn)展構(gòu)造層拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，各層模量均采用抗壓回彈模量。對(duì)于瀝青混凝土，應(yīng)為青混凝土，應(yīng)為15時(shí)的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度，水泥穩(wěn)定類資料，為時(shí)的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度，水泥穩(wěn)定類資料，為齡期齡期90天的劈裂強(qiáng)度，對(duì)于二灰穩(wěn)定類和石灰穩(wěn)定

42、類資料，為齡期天的劈裂強(qiáng)度，對(duì)于二灰穩(wěn)定類和石灰穩(wěn)定類資料，為齡期180天天的劈裂強(qiáng)度。的劈裂強(qiáng)度。4、構(gòu)造層資料的允許應(yīng)力、構(gòu)造層資料的允許應(yīng)力R ：Ks為抗拉強(qiáng)度構(gòu)造系數(shù)。根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和路況調(diào)查結(jié)果由以下各式定。為抗拉強(qiáng)度構(gòu)造系數(shù)。根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和路況調(diào)查結(jié)果由以下各式定。cesANK/45. 0:11. 0粒土類對(duì)于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)cesANAK/09. 0:22. 0對(duì)于瀝青混凝土面層A為瀝青混凝土級(jí)配類型系數(shù)。細(xì)、中粒式為為瀝青混凝土級(jí)配類型系數(shù)。細(xì)、中粒式為1.0，粗粒式為，粗粒式為1.1。1、破壞面上剪應(yīng)力和正應(yīng)力計(jì)算：由莫爾強(qiáng)度實(shí)際定。、破壞面上剪應(yīng)力和正應(yīng)力計(jì)算：由莫爾強(qiáng)度實(shí)際

43、定。二、路面構(gòu)造層的剪應(yīng)力驗(yàn)算：在車輪垂直和程度荷載共同作二、路面構(gòu)造層的剪應(yīng)力驗(yàn)算：在車輪垂直和程度荷載共同作用下，破壞面上的剪應(yīng)力小于等于路面資料的允許剪應(yīng)力。用下，破壞面上的剪應(yīng)力小于等于路面資料的允許剪應(yīng)力。 Rcosm)sin()(213131)sin1 (m1cos)(2131)(2131mmm由諾謨圖求得由諾謨圖求得m(0.3) m(0.3) 。 程度荷載程度荷載q=fp,其中其中f為摩擦系數(shù)，對(duì)停車場(chǎng)、交叉口等緩慢制動(dòng)地點(diǎn)為為摩擦系數(shù)，對(duì)停車場(chǎng)、交叉口等緩慢制動(dòng)地點(diǎn)為0.2，對(duì)偶爾的緊急制動(dòng)為，對(duì)偶爾的緊急制動(dòng)為0.5；此時(shí)；此時(shí)f不等于不等于0.3；所以須換算：；所以須換算：p)3 . 0f (3 . 1)3 . 0(mmfp) 3 . 0f (46. 0)3 . 0(11f2、面層資料的抗剪強(qiáng)度、面層資料的抗剪強(qiáng)度和允許剪應(yīng)力和允許剪應(yīng)力R：,tan c一般tan2tan:cc緊急制動(dòng)時(shí)K/R,33N. 0K:,0.15t)2 . 0(交叉口停車場(chǎng)c)5