加鋪層設(shè)計(jì)【建筑ppt課件

1、加鋪層設(shè)計(jì)周玉民同濟(jì)大學(xué)2021.12.4 上海 JTG D40-2021宣講1、舊路面檢測與評價2、舊路面處治3、加鋪層厚度設(shè)計(jì)4、防治反射裂痕措施提綱舊路面彎沉檢測板角、板邊、板中、接縫兩側(cè)舊路面評價 接縫傳荷才干評價 板下脫空評定舊路面情況 斷板率 接縫錯臺量1 舊路面檢測與評價1.1 舊路面彎沉檢測超車道行車道行車方向舊路面板彎沉脫空測點(diǎn)位置表示圖 1.2 舊路面評價表 舊水泥混凝土路面接縫傳荷才干分級規(guī)范等級優(yōu)良中次差接縫傳荷系數(shù) / %806080406020平均錯臺量 /mm33771212舊水泥混凝土路面情況評價包括斷板率、平均錯臺量2 舊路面處治直接加鋪破碎板置換清縫、補(bǔ)封板

2、底灌漿錯臺磨平外表清理舊路面碎石化2.1 直接加鋪經(jīng)過破碎板置換、清縫、補(bǔ)封、板底灌漿、錯臺磨平和外表清理等措施處治舊水泥混凝土路面板，然后在其上加鋪瀝青面層的改建方法。 優(yōu)點(diǎn)：舊混凝土路面充分利用 缺陷：反射裂痕2.1-1 板底灌漿板底灌漿資料板底灌漿工藝板底灌漿效果2.1-1.1 板底灌漿資料水玻璃水泥基灌漿資料復(fù)合灌漿資料如，乳化瀝青水泥基復(fù)合資料2.1-1.2 板底灌漿孔布設(shè)灌漿孔位置的布設(shè) 2.1-1.3 板底灌漿步驟(1) 灌漿板的調(diào)查、標(biāo)識、記錄(2) 灌漿孔的布設(shè)與鉆孔(3) 灌漿資料漿體的制備(4) 監(jiān)控儀器的架設(shè)(5) 施工人員配備(6) 灌漿設(shè)備(7) 灌漿及灌漿壓力控制

3、(8) 灌漿順序和二次灌漿(9) 養(yǎng)生(10) 彎沉檢測2.1-1.4 板底灌漿流程路面板脫空檢測評定（FWD、探地雷達(dá)）安全作業(yè)、交通控制孔位布置、鉆孔注漿、養(yǎng)生注漿孔封堵、路面清洗開放交通檢驗(yàn)合格制漿復(fù)注YN2.1-1.5 板底灌漿效果取決于板底灌漿采用的資料水玻璃，差水泥基灌漿資料，較好水泥基復(fù)合灌漿資料，較好灌漿工藝灌漿孔布置壓力控制灌漿的均勻性養(yǎng)生2.2 舊路面碎石化打碎壓穩(wěn)打裂壓穩(wěn)碎石化當(dāng)舊水泥混凝土面層損壞情況嚴(yán)重時，宜選用打裂壓穩(wěn)方案或碎石化方案處治舊混凝土路面，根據(jù)公路等級和交通情況，將處治后的舊路面用做改建路面的基層或底基層。打裂壓穩(wěn)改建方案，打裂后應(yīng)使75%以上的舊混凝土

4、板產(chǎn)生不規(guī)那么開裂，相鄰裂痕構(gòu)成的塊狀面積為0.40.6m2；碎石化改建方案，破碎后應(yīng)使75%以上的舊混凝土板破碎成最大尺寸小于400mm的顆粒。 2.2-1.1 打碎壓穩(wěn)多錘頭破碎機(jī)Multiple Head Breaker，以下簡稱MHB機(jī)屬“打碎壓穩(wěn)類機(jī)械，是輪胎自行式設(shè)備，其后部有2排重錘，錘重454545kg，前后每對重錘有一套單獨(dú)的液壓提升系統(tǒng)為動力，在破碎舊水泥混凝土路面時，重錘按一定規(guī)律下落，每重錘下落時可產(chǎn)生1.3811.1 kJ的沖擊能量。 MHB機(jī)共振式破碎機(jī)屬“打碎壓穩(wěn)類機(jī)械，其任務(wù)原理是由凸輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的偏心力在機(jī)械與水泥混凝土路面接觸處產(chǎn)生高頻低幅的振動，這種高頻低幅

5、振動能量大部分由水泥混凝土板吸收，從而呵斥水泥混凝土的解體碎裂。美國Resonant Machins, Inc.公司消費(fèi)的共振式破碎機(jī)PB4，見以下圖。 2.2-1.2 打碎壓穩(wěn)2.2-2 打裂壓穩(wěn)目前水泥混凝土路面重建中，“打裂壓穩(wěn)是采用最多的舊水泥混凝土路面處置方式，其代表性機(jī)械為沖擊壓路機(jī)。沖擊壓路機(jī)2.2-3 碎石化路面銑刨機(jī)為礦山機(jī)械，用于露天礦的發(fā)掘，近幾年才用于舊路面的重建之中。我國擬引進(jìn)的美國Trencor公司的RoadMiner系列的路面銑刨機(jī)，一次最大銑刨寬度為4.1m，最大銑刨深度為1.5m，可用大面積的水泥混凝土、瀝青混凝土路面構(gòu)造層的重建，銑刨速度視用戶的集料粒徑要求

6、決議 路面銑刨機(jī)表 不同碎石化方式的適用性排序表 機(jī)械碎石化類型碎塊尺寸均勻性影響深度環(huán)境影響價格簡易碎石化設(shè)備集料化56563沖擊壓路機(jī)打裂壓穩(wěn)65151鍘式破碎機(jī)打裂壓穩(wěn)44242多錘頭破碎機(jī)打碎壓穩(wěn)33334共振式破碎機(jī)打碎壓穩(wěn)22415路面銑刨機(jī)集料化11/262.2-4 不同碎石化方式適用性不同碎石化方式適用性排序3 加鋪層厚度設(shè)計(jì)補(bǔ)足厚度缺額的設(shè)計(jì)閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)3.1 補(bǔ)足厚度缺額的設(shè)計(jì)美國陸軍工程師部隊(duì)COE方法根據(jù)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)路的觀測和分析結(jié)果，于20世紀(jì)50年代中期提出了舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層的閱歷厚度hov的設(shè)計(jì)公式，COE在實(shí)驗(yàn)期間觀測到，瀝青加鋪層下的混凝土板在荷載作

7、用下逐漸開裂，并繼續(xù)開展到碎裂成0.460.65m2的小塊，隨后路表彎沉隨荷載作用而急劇增長，并在地基內(nèi)出現(xiàn)剪切破壞。美國AASHTO 方法()ovdefhA hhefbjbdbfexhC CChA為混凝土路面和瀝青面層的當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)，是混凝土路面板厚度缺額的函數(shù)。 A2.2233+0.00153(hdhef)20.0604(hdhef)。 3.2 閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)AASHTO 2002De Bondt 方法Robert L. Lytton方法Molenaar方法Sousa方法3.2.1 閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)2002年的AASHTO鋪面設(shè)計(jì)指南2002 AASHTO Pavement Design

8、 Guide中的加鋪層設(shè)計(jì)修正為基于力學(xué)閱歷法的設(shè)計(jì)方法。 3.2.2 閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)De Bondt的加筋瀝青加鋪層設(shè)計(jì)是在野外丈量、室內(nèi)測試、實(shí)際開展和數(shù)學(xué)模擬的根底上構(gòu)成的。其設(shè)計(jì)思緒為：運(yùn)用有限元方法，采用斷裂力學(xué)實(shí)際處置加筋瀝青加鋪層問題，設(shè)計(jì)模型思索裂痕/接縫延續(xù)的存在，能預(yù)測交通荷載、溫度下降和不均勻的土壤運(yùn)動的影響；裂痕在加鋪層中的擴(kuò)展；道路構(gòu)造的層間滑動；加鋪層底加筋的作用。De Bondt等人用截面單元模型模擬舊路面構(gòu)造的裂痕/接縫行為，裂痕/接縫的界面剪切勁度Dtt必需來自野外記錄的裂痕的相對運(yùn)動，其值代表特定環(huán)境速率和溫度的接裂痕的性能。經(jīng)過大量研討發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)WD是目前

9、丈量裂痕相對豎向運(yùn)動最適宜的工具。De Bondt等人的設(shè)計(jì)方法，可以評價各類加鋪層的壽命，所需數(shù)據(jù)可以經(jīng)過實(shí)地評價和以資料為主的實(shí)驗(yàn)得到。 3.2.3 閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)Robert L. Lytton于1989年基于對彈性地基梁模型的斷裂分析，提出了瀝青加鋪層在交通荷載作用下I型和II型裂痕應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算式，以及溫度荷載作用下I型應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算式，建立了加筋資料受力模型，引入加筋對瀝青加鋪層開裂的影響。在此根底上，結(jié)合Paris疲勞斷裂公式，提出瀝青加鋪層含加筋的厚度設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)用土工織物加筋瀝青加鋪層時，必需選擇加鋪層厚度d0，織物或格柵接受的最大拉力，條形織物寬度和所用粘層油

10、的數(shù)量。由于這些參數(shù)選擇相互影響，可以經(jīng)過迭代過程進(jìn)展加鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì) 。()ndcAKdN3.2.4 閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)Molenaar等人于1996年提出一種等效層模型，即將開裂層以下部分構(gòu)造層含路基、開裂層所含構(gòu)造層及其加鋪層分別等效為一種資料，確定其當(dāng)量模量，然后按雙層體系地基、開裂層進(jìn)展構(gòu)造分析，根據(jù)Paris公式提出加鋪層設(shè)計(jì)方法。等效層的模型可分為兩種情況，如以下圖所示。 cd瀝青加鋪層舊路面層舊水泥處治基層路基Es等效層瀝青加鋪層舊路面層路基無結(jié)合料集料基層Es等效層cda)b)等效層模型3.2.5 閱歷-力學(xué)法設(shè)計(jì)E1, u1, h1E2, u2, h2kkE2, u2, h2E

11、1, u1, h1ABPP正荷載偏荷載溫度收縮溫度收縮夾層AB夾層111trprrf11prr333tp333tp我們方法極限形狀方程：4 防治反射裂痕措施設(shè)置夾層 軟夾層 土工織物 土工格柵 金屬網(wǎng)格設(shè)置碎石緩解層添加瀝青加鋪層厚度提高瀝青混凝土的抗裂性能4.1 設(shè)置夾層設(shè)置夾層夾層資料主要有應(yīng)力散失吸收夾層、土工織物和格柵等幾類。其中，應(yīng)力散失吸收夾層包括橡膠瀝青、防裂貼和SAMI等；土工織物夾層包括聚丙烯或聚酯織物和聚乙烯、聚丙烯或聚酯無紡織物；格柵包括聚丙烯或聚酯土工格柵、玻璃格柵和金屬格柵。在舊混凝土板上設(shè)置一層高彈性低勁度的橡膠瀝青軟夾層，可降低混凝土板與瀝青加鋪層之間的粘附阻力，

12、使二者易于蠕動滑移，從而減少溫度下降引起的反射裂痕；同時，由于隔開了接縫裂痕端部，它也可以降低瀝青加鋪層底面的荷載應(yīng)力。無紡織物夾層的主要作用與橡膠瀝青應(yīng)力吸附夾層類似，而織物由于模量稍高，可對瀝青加鋪層起少量加筋作用。土工格柵的臨界應(yīng)力和應(yīng)變與織物相近。金屬格柵的剛度很大，而剛度大的夾層對于降低瀝青加鋪層內(nèi)因溫度下降而引起的應(yīng)力和應(yīng)變的作用不如軟夾層，對于降低荷載產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變的作用那么遠(yuǎn)大于軟夾層。采用復(fù)合式夾層下層為應(yīng)力吸收層，上層為金屬格柵，雖然可以像軟夾層那樣減少溫度引起的反射裂痕，但仍保管了軟夾層不能降低加鋪層荷載應(yīng)力的缺陷。4.2 碎石緩解層碎石緩解層由于碎石緩解層本身的特性散粒體，可有效防治反射裂痕。 允許板伸縮變形 允許板翹曲變形 接縫不向上擴(kuò)展4.3 添加瀝青加鋪層厚度添加瀝青加鋪層厚度一方面可以減少舊水泥混凝土路面的溫度變化，降低瀝青加鋪層的拉應(yīng)力；另一方面可以添加路面構(gòu)造的彎曲剛度，降低接縫處的彎沉差，減少瀝青加鋪層的剪切應(yīng)力。同時，對于較厚的瀝青加鋪層來說，裂痕由加鋪層底部擴(kuò)展到頂面需求閱歷較長的間隔，也即可以延伸其運(yùn)用壽命。美國瀝青協(xié)會AI的研討以為，添加瀝青加鋪層的厚度可以降低彎沉量，每增厚1cm密級配瀝青混凝土約降低2