柔性路面設(shè)計(jì)C課件

1一、適應(yīng)行車荷載作用的要求1、荷載種類：作用在路面上的行車荷載，通常包括垂直力和水平力。①路面在垂直力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨深度向下而遞減；②水平力作用產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變，隨深度遞減的速率更快；③路面表面還同時(shí)承受車輪的磨耗作用。

因此要求：路面面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力,在其下各層的強(qiáng)度和抗變形能力可自上而下逐漸減小。1一、適應(yīng)行車荷載作用的要求1、荷載種類：作用在路面上的行車22、組合規(guī)律：在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí)，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按照強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律安排，以使整個(gè)結(jié)構(gòu)層材料的效能得到充分發(fā)揮。結(jié)構(gòu)層適宜厚度，瀝青層推薦厚度?；鶎优c面層的模量比應(yīng)不小于0.3，路基與基層或底基層的模量比宜為0.08～0.40。按各結(jié)構(gòu)層的功能選擇結(jié)構(gòu)層次：面層：高強(qiáng)、耐磨、熱穩(wěn)定性好、不透水，選擇粘結(jié)力強(qiáng)的結(jié)合料和高強(qiáng)集料。基層：承重層，要有足夠強(qiáng)度、一定剛度和水穩(wěn)定性，現(xiàn)在水泥或石灰、粉煤灰。路基：回彈模量>30MPa（高速公路），其他公路〉25MPa,城市道路>20MPa22、組合規(guī)律：在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí)，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按照強(qiáng)度和剛33445二、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好1、如何保證瀝青路面的水穩(wěn)定性，是路面結(jié)構(gòu)層選擇與組和需要解決的重要問題。2、在季節(jié)性冰凍地區(qū)，當(dāng)凍深較大，路基土為易凍脹土?xí)r，常常產(chǎn)生凍脹和翻漿。路面總厚度的確定，除滿足強(qiáng)度外，還應(yīng)滿足防凍厚度的要求，路面最小防凍厚度。3、在冰凍地區(qū)和氣候干燥地區(qū)，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或粒料基層常常產(chǎn)生收縮裂縫。5二、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好1、如何保證瀝青路面的水穩(wěn)667三、考慮各結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)

為了保證路面結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)力傳遞的連續(xù)性，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)層之間結(jié)合穩(wěn)定。7三、考慮各結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)8總之，進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，要按照面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、路基穩(wěn)定的要求，貫徹因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則，以及以上結(jié)構(gòu)組合原則，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)擬定幾種路面結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行分析比較。并優(yōu)先選用便于機(jī)械化施工和質(zhì)量管理的方案，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。8總之，進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，要按照面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、路基穩(wěn)定的9路面結(jié)構(gòu)組合示例：公路名稱沈大高速公路滬寧高速公路廣佛高速公路累計(jì)軸次（萬次）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）15~39砂礫（礦渣)30二灰土28水泥土9路面結(jié)構(gòu)組合示例：公路名稱沈大高速公路滬寧高速公路廣佛高速10§13-8

以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算方法我國現(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理論，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制指標(biāo)。對高等級路面（瀝青混凝土面層、半剛性材料基層和底基層）要驗(yàn)算層底拉應(yīng)力；對常受水平荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗(yàn)算剪應(yīng)力。10§13-8以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算方法11一、路面彎沉、拉應(yīng)力的計(jì)算圖式A點(diǎn)是路表彎沉的計(jì)算點(diǎn)，位于雙圓均布荷載的輪隙中間11一、路面彎沉、拉應(yīng)力的計(jì)算圖式A點(diǎn)是路表彎沉的計(jì)算點(diǎn)，位12應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C兩點(diǎn)之間可分別計(jì)算點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng)力，然后確定最大應(yīng)力。12應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C兩點(diǎn)之間可分別計(jì)算點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng)13彎沉值的大小反映了路基路面的強(qiáng)弱，在相同車輪荷載作用下，路面的彎沉值愈大，則路面抵抗彎沉變形的能力愈弱，反之則強(qiáng)。在達(dá)到相同程度的破壞時(shí)，彎沉值大小同該路面的使用壽命即輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù)成反比關(guān)系。二、容許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉值13彎沉值的大小反映了路基路面的強(qiáng)弱，在相同車輪荷載作用下，14

1、路表彎沉的變化規(guī)律：路表面的彎沉變化過程分三個(gè)階段：第一階段：路面竣工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基層材料的強(qiáng)度增長，路表彎沉逐漸減小，大致在竣工后第二年達(dá)最小值。第二階段：路面竣工后兩至四年。由于在交通荷載的充分作用、水溫狀況變化以及材料不均等因素影響下，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微觀缺陷因局部范圍的應(yīng)力集中而擴(kuò)展，形成小范圍的局部破損，使結(jié)構(gòu)整體剛度下降、彎沉增加。此階段以彎沉不斷增大為主要特征。141、路表彎沉的變化規(guī)律：路表面的彎沉變化過程分三個(gè)階段15第三階段：路面竣工后三、四年至路面達(dá)極限破壞狀態(tài)。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量，已通過前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，形成新的能量平衡，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度達(dá)成較低水平的新的相對穩(wěn)定，路表彎沉進(jìn)入一個(gè)比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即結(jié)構(gòu)疲勞破壞的穩(wěn)定發(fā)展階段，一直延續(xù)至結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞。15第三階段：路面竣工后三、四年至路面達(dá)極限破壞狀態(tài)。由于結(jié)16容許彎沉值的確切含義：路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許連續(xù)出現(xiàn)的最大彎沉值。容許彎沉值與累積當(dāng)量軸次的關(guān)系式如下：

2、容許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉的含義：16容許彎沉值的確切含義：路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)171718路面設(shè)計(jì)彎沉值是根椐設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車道通過的累計(jì)當(dāng)量軸次、公路等級、面層和基層類型確定的，相當(dāng)于路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN作用下，測得的最大彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算公式如下：18路面設(shè)計(jì)彎沉值是根椐設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車道通過的累計(jì)當(dāng)量軸次191920彎沉綜合修正系數(shù)：通常理論彎沉值與實(shí)測彎沉值之間存在一定的偏差。原因?yàn)槁访娌牧喜⒎蔷€彈性體，為此引入一修正系數(shù)F:由大量試驗(yàn)得，綜合修正系數(shù)F同路面實(shí)際彎沉值、路基回彈模量值及輪載參數(shù)（p、δ）有關(guān)。20彎沉綜合修正系數(shù)：通常理論彎沉值與實(shí)測彎21由此，彈性三層體系表面的彎沉值為：21由此，彈性三層體系表面的彎沉值為：22三、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算

路面設(shè)計(jì)時(shí)使用累計(jì)當(dāng)量軸次的概念。我國路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載l00kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)。當(dāng)把各種軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載時(shí)，為使換算前后軸載對路面的作用達(dá)到相同的效果，應(yīng)該遵循原則：換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)；22三、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算路面設(shè)計(jì)時(shí)使用累計(jì)當(dāng)量軸次的概念232324當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸載大于25kN的各級軸載Pi的作用次數(shù)ni，按公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N24當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸252526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的各級軸載Pi的作用次數(shù)ni，按公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N′:C′1——軸數(shù)系數(shù)，C’1=1+2(m-1),m是軸數(shù)。C′2——輪組系數(shù)，單輪組為1.85，雙輪組為1.0，四輪組為0.09。26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27在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次Ne可參照下式計(jì)算：Ne

：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次（次）；t：設(shè)計(jì)年限(a)；N1

：路面竣工后第一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d）；Nt

：設(shè)計(jì)年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d）；γ

：設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長率（以小數(shù)計(jì)）；η

：車道系數(shù)，累計(jì)當(dāng)量軸次Ne27在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次Ne可參照下式計(jì)算：N28四、路基回彈模量值的確定

彈性理論中表征材料性質(zhì)的參數(shù)是彈性模量和泊松比。在應(yīng)用彈性層狀體系理論進(jìn)行路面計(jì)算時(shí)，必須確定路基土和路面材料的彈性模量值。工程上通常確定路基土和路面材料回彈模量采用承載板試驗(yàn)或彎沉測定的方法值，并將這種回彈模量作為彈性模量。確定路基回彈模量E0的常用方法有以下幾種：現(xiàn)場實(shí)測法、查表法、換算法、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法28四、路基回彈模量值的確定彈性理論中表征材料性質(zhì)的參數(shù)是承載板試驗(yàn)在路基表面，用承載板采用逐級加載、卸載的方法，測出每級荷載相應(yīng)的回彈變形值，通過計(jì)算確定路基回彈模量。29承載板試驗(yàn)在路基表面，用承載板采用逐級加載、卸載的方法，測出301、現(xiàn)場實(shí)測法

現(xiàn)場實(shí)測法是在不利季節(jié)，采用剛性承載板直接在現(xiàn)場路基上實(shí)測E0。用大型承載板測定路基0~0.5mm（路基軟弱時(shí)測至lmm）的變形壓力曲線，按下式計(jì)算土基回彈模量。301、現(xiàn)場實(shí)測法31E0—路基回彈模量，MPa；μ0—土的泊松比，取0.35；D—承載板直徑，30cm；pi—承載板壓力，MPa；Li—相應(yīng)于荷載時(shí)的回彈變形值，0.01mm。31E0—路基回彈模量，MPa；32彎沉儀測定時(shí)：

P、δ—測定車單輪輪載接地壓強(qiáng)(MPa)與當(dāng)量圓半徑，cm；L0—輪系中心處的彎沉值，0.01mmα0—均勻體彎沉系數(shù)，取0.712。32彎沉儀測定時(shí)：33彎沉儀將彎沉儀置于穩(wěn)定的平臺(tái)上，測頭置于壓力機(jī)的下承臺(tái)上，安置百分表，并于測頭處置一百分表(用以測量下承壓臺(tái)的位移)，啟動(dòng)壓力機(jī)，使承壓臺(tái)微升（或下降）同時(shí)讀記彎沉儀和測頭處百分表讀數(shù)，計(jì)算出位移值，量值范圍0.2-4.0mm，每次測定應(yīng)反復(fù)5次，精度在±0.02mm內(nèi)。33彎沉儀34回彈模量設(shè)計(jì)值的計(jì)算Eos—某路段路基回彈模量設(shè)計(jì)值。Eo、S—分別為該路段實(shí)測路基回彈模量平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。Za—保證率系數(shù)，高速公路、一級公路為2，二、三級公路為1.648，四級公路為1.5。

K1—不利季節(jié)影響系數(shù)，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選用。34回彈模量設(shè)計(jì)值的計(jì)算Eos—某路段路基回彈352、查表法

1）確定臨界高度臨界高度指在不利季節(jié)，路基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，路床表面距地下水位或地表積水水位的最小高度。2）擬定土的平均稠度在新建公路的初步設(shè)計(jì)中，因無法實(shí)測求得的平均稠度，可根據(jù)路基臨界高度，判斷各路段土基的干濕類型，利用表14-7和14-8論證得到各路段上的平均稠度值。3）預(yù)測土基回彈模量352、查表法路床路面結(jié)構(gòu)層以下0.8m范圍內(nèi)的路基部分，在結(jié)構(gòu)上分為上路床（0～0.30m）和下路床（0.30m～0.80m）。36路基部位

填料最小強(qiáng)度填料最大粒徑（cm）

高級路面其他路面上路床（0—30cm）8610下路床（30—80cm）5410上路堤（80—150cm）4315下路堤(>150cm）3215路床36路基部位填料最小強(qiáng)度填料最大粒徑373738383939403、換算法根據(jù)路基穩(wěn)定含水量及壓實(shí)度Kh（或K1），可得到相應(yīng)的土基回彈模量E0值。土基野外和室內(nèi)E0與壓實(shí)度K（重型Kh、輕型K1）、ωc的試驗(yàn)關(guān)系式。土基野外與室內(nèi)CBR與E0的關(guān)系。CBR(Californiabearingratio)是美國加利福尼亞州提出的一種評定基層材料承載能力的試驗(yàn)方法。承載能力以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)碎石的承載能力為標(biāo)準(zhǔn)，以相對值的百分?jǐn)?shù)表示CBR值。403、換算法41壓實(shí)度指的是土或其他筑路材料壓實(shí)后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，以百分率表示。干密度指土的孔隙中完全沒有水時(shí)的密度，稱干密度，即：固體顆粒的質(zhì)量與土的總體積之比值。標(biāo)準(zhǔn)最大干密度指的是按照標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法，土或其他筑路材料在最佳含水量時(shí)得到的干密度。41壓實(shí)度4242434344五、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)值

材料模量值是表征材料剛度特性的指標(biāo)。目前我國常用的路面材料設(shè)計(jì)方法有壓縮試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)、彎拉試驗(yàn)。設(shè)計(jì)時(shí)采用何種試驗(yàn)及其模量值應(yīng)考慮下列因素：測試方法簡便，結(jié)果穩(wěn)定；測得的模量值和強(qiáng)度應(yīng)較好地反映各種路面材料的力學(xué)特性；模量值和強(qiáng)度用于厚度計(jì)算時(shí)，應(yīng)較好的與設(shè)計(jì)方法相匹配，設(shè)計(jì)厚度與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相吻合。44五、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)值材料模量值是表征材料剛度特性的指45確定各種材料計(jì)算模量和抗拉強(qiáng)度可參照下表進(jìn)行選用。以路面設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，采用20℃的抗壓模量。驗(yàn)算層底拉應(yīng)力用15℃的抗壓模量。

45確定各種材料計(jì)算模量和抗拉強(qiáng)度可參照下表進(jìn)行選用。464647471、瀝青路面施工方法有（

）A、層鋪法B、廠拌法

C、滑模攤鋪法D、軌道攤鋪法2、規(guī)范中瀝青路面設(shè)計(jì)理論為（

）A、應(yīng)力擴(kuò)散理論B、板殼理論C、多層彈性連續(xù)體系理論D、三層彈性體系理論3、下列瀝青類路面中，哪一種結(jié)構(gòu)是采用層鋪法施工的（

）A、瀝青砼B、瀝青碎石C、SMAD、瀝青貫入式4、

瀝青路面車轍的定義及影響因素是什么？5、

簡述瀝青路面的損壞類型及產(chǎn)生的原因。48練習(xí)題1、瀝青路面施工方法有（）48練習(xí)題1、瀝青路面施工方法有（AB）A、層鋪法B、廠拌法

C、滑模攤鋪法D、軌道攤鋪法2、規(guī)范中瀝青路面設(shè)計(jì)理論為（C）A、應(yīng)力擴(kuò)散理論B、板殼理論C、多層彈性連續(xù)體系理論D、三層彈性體系理論3、下列瀝青類路面中，哪一種結(jié)構(gòu)是采用層鋪法施工的（D）A、瀝青砼B、瀝青碎石C、SMAD、瀝青貫入式4、

瀝青路面車轍的定義及影響因素是什么？答：車轍是路面的結(jié)構(gòu)層及土基在行車荷載重復(fù)作用下的補(bǔ)充壓實(shí)，以及結(jié)構(gòu)層材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。路面的車轍同荷載應(yīng)力大小、重復(fù)作用次數(shù)以及結(jié)構(gòu)層和土基的性質(zhì)有關(guān)。49答案1、瀝青路面施工方法有（AB）49答案5、

簡述瀝青路面的損壞類型及產(chǎn)生的原因。答：損壞類型及產(chǎn)生原因：沉陷，主要原因是路基土的壓縮；車轍，主要與荷載應(yīng)力大小，重復(fù)作用次數(shù)，結(jié)構(gòu)層材料側(cè)向位移和路基的補(bǔ)充壓實(shí)有關(guān)；疲勞開裂，和復(fù)應(yīng)力的大小及路面環(huán)境有關(guān)；推移，車輪荷載引起的垂直，水平力的綜合作用，使結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過材料抗剪強(qiáng)度；低溫縮裂，由于材料的收縮限制而產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當(dāng)它超過材料相應(yīng)條件下的抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生開裂。50答案5、簡述瀝青路面的損壞類型及產(chǎn)生的原因。50答案51一、適應(yīng)行車荷載作用的要求1、荷載種類：作用在路面上的行車荷載，通常包括垂直力和水平力。①路面在垂直力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變隨深度向下而遞減；②水平力作用產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變，隨深度遞減的速率更快；③路面表面還同時(shí)承受車輪的磨耗作用。

因此要求：路面面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力,在其下各層的強(qiáng)度和抗變形能力可自上而下逐漸減小。1一、適應(yīng)行車荷載作用的要求1、荷載種類：作用在路面上的行車522、組合規(guī)律：在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí)，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按照強(qiáng)度和剛度自上而下遞減的規(guī)律安排，以使整個(gè)結(jié)構(gòu)層材料的效能得到充分發(fā)揮。結(jié)構(gòu)層適宜厚度，瀝青層推薦厚度。基層與面層的模量比應(yīng)不小于0.3，路基與基層或底基層的模量比宜為0.08～0.40。按各結(jié)構(gòu)層的功能選擇結(jié)構(gòu)層次：面層：高強(qiáng)、耐磨、熱穩(wěn)定性好、不透水，選擇粘結(jié)力強(qiáng)的結(jié)合料和高強(qiáng)集料?；鶎樱撼兄貙?，要有足夠強(qiáng)度、一定剛度和水穩(wěn)定性，現(xiàn)在水泥或石灰、粉煤灰。路基：回彈模量>30MPa（高速公路），其他公路〉25MPa,城市道路>20MPa22、組合規(guī)律：在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí)，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按照強(qiáng)度和剛53354455二、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好1、如何保證瀝青路面的水穩(wěn)定性，是路面結(jié)構(gòu)層選擇與組和需要解決的重要問題。2、在季節(jié)性冰凍地區(qū)，當(dāng)凍深較大，路基土為易凍脹土?xí)r，常常產(chǎn)生凍脹和翻漿。路面總厚度的確定，除滿足強(qiáng)度外，還應(yīng)滿足防凍厚度的要求，路面最小防凍厚度。3、在冰凍地區(qū)和氣候干燥地區(qū)，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或粒料基層常常產(chǎn)生收縮裂縫。5二、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好1、如何保證瀝青路面的水穩(wěn)56657三、考慮各結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)

為了保證路面結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)力傳遞的連續(xù)性，應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)層之間結(jié)合穩(wěn)定。7三、考慮各結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)58總之，進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，要按照面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、路基穩(wěn)定的要求，貫徹因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)的原則，以及以上結(jié)構(gòu)組合原則，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)擬定幾種路面結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行分析比較。并優(yōu)先選用便于機(jī)械化施工和質(zhì)量管理的方案，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。8總之，進(jìn)行路面設(shè)計(jì)時(shí)，要按照面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、路基穩(wěn)定的59路面結(jié)構(gòu)組合示例：公路名稱沈大高速公路滬寧高速公路廣佛高速公路累計(jì)軸次（萬次）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）15~39砂礫（礦渣)30二灰土28水泥土9路面結(jié)構(gòu)組合示例：公路名稱沈大高速公路滬寧高速公路廣佛高速60§13-8

以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算方法我國現(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理論，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制指標(biāo)。對高等級路面（瀝青混凝土面層、半剛性材料基層和底基層）要驗(yàn)算層底拉應(yīng)力；對常受水平荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗(yàn)算剪應(yīng)力。10§13-8以彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算方法61一、路面彎沉、拉應(yīng)力的計(jì)算圖式A點(diǎn)是路表彎沉的計(jì)算點(diǎn)，位于雙圓均布荷載的輪隙中間11一、路面彎沉、拉應(yīng)力的計(jì)算圖式A點(diǎn)是路表彎沉的計(jì)算點(diǎn)，位62應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C兩點(diǎn)之間可分別計(jì)算點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng)力，然后確定最大應(yīng)力。12應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C兩點(diǎn)之間可分別計(jì)算點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng)63彎沉值的大小反映了路基路面的強(qiáng)弱，在相同車輪荷載作用下，路面的彎沉值愈大，則路面抵抗彎沉變形的能力愈弱，反之則強(qiáng)。在達(dá)到相同程度的破壞時(shí)，彎沉值大小同該路面的使用壽命即輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù)成反比關(guān)系。二、容許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉值13彎沉值的大小反映了路基路面的強(qiáng)弱，在相同車輪荷載作用下，64

1、路表彎沉的變化規(guī)律：路表面的彎沉變化過程分三個(gè)階段：第一階段：路面竣工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基層材料的強(qiáng)度增長，路表彎沉逐漸減小，大致在竣工后第二年達(dá)最小值。第二階段：路面竣工后兩至四年。由于在交通荷載的充分作用、水溫狀況變化以及材料不均等因素影響下，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微觀缺陷因局部范圍的應(yīng)力集中而擴(kuò)展，形成小范圍的局部破損，使結(jié)構(gòu)整體剛度下降、彎沉增加。此階段以彎沉不斷增大為主要特征。141、路表彎沉的變化規(guī)律：路表面的彎沉變化過程分三個(gè)階段65第三階段：路面竣工后三、四年至路面達(dá)極限破壞狀態(tài)。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量，已通過前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，形成新的能量平衡，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度達(dá)成較低水平的新的相對穩(wěn)定，路表彎沉進(jìn)入一個(gè)比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即結(jié)構(gòu)疲勞破壞的穩(wěn)定發(fā)展階段，一直延續(xù)至結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞。15第三階段：路面竣工后三、四年至路面達(dá)極限破壞狀態(tài)。由于結(jié)66容許彎沉值的確切含義：路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許連續(xù)出現(xiàn)的最大彎沉值。容許彎沉值與累積當(dāng)量軸次的關(guān)系式如下：

2、容許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉的含義：16容許彎沉值的確切含義：路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)671768路面設(shè)計(jì)彎沉值是根椐設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車道通過的累計(jì)當(dāng)量軸次、公路等級、面層和基層類型確定的，相當(dāng)于路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN作用下，測得的最大彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算公式如下：18路面設(shè)計(jì)彎沉值是根椐設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車道通過的累計(jì)當(dāng)量軸次691970彎沉綜合修正系數(shù)：通常理論彎沉值與實(shí)測彎沉值之間存在一定的偏差。原因?yàn)槁访娌牧喜⒎蔷€彈性體，為此引入一修正系數(shù)F:由大量試驗(yàn)得，綜合修正系數(shù)F同路面實(shí)際彎沉值、路基回彈模量值及輪載參數(shù)（p、δ）有關(guān)。20彎沉綜合修正系數(shù)：通常理論彎沉值與實(shí)測彎71由此，彈性三層體系表面的彎沉值為：21由此，彈性三層體系表面的彎沉值為：72三、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算

路面設(shè)計(jì)時(shí)使用累計(jì)當(dāng)量軸次的概念。我國路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載l00kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)。當(dāng)把各種軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載時(shí)，為使換算前后軸載對路面的作用達(dá)到相同的效果，應(yīng)該遵循原則：換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)；22三、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算路面設(shè)計(jì)時(shí)使用累計(jì)當(dāng)量軸次的概念732374當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸載大于25kN的各級軸載Pi的作用次數(shù)ni，按公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N24當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸752576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的各級軸載Pi的作用次數(shù)ni，按公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N′:C′1——軸數(shù)系數(shù)，C’1=1+2(m-1),m是軸數(shù)。C′2——輪組系數(shù)，單輪組為1.85，雙輪組為1.0，四輪組為0.09。26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77在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次Ne可參照下式計(jì)算：Ne

：設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次（次）；t：設(shè)計(jì)年限(a)；N1

：路面竣工后第一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d）；Nt

：設(shè)計(jì)年限最后一年的平均日當(dāng)量軸次（次/d）；γ

：設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長率（以小數(shù)計(jì)）；η

：車道系數(shù)，累計(jì)當(dāng)量軸次Ne27在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次Ne可參照下式計(jì)算：N78四、路基回彈模量值的確定

彈性理論中表征材料性質(zhì)的參數(shù)是彈性模量和泊松比。在應(yīng)用彈性層狀體系理論進(jìn)行路面計(jì)算時(shí)，必須確定路基土和路面材料的彈性模量值。工程上通常確定路基土和路面材料回彈模量采用承載板試驗(yàn)或彎沉測定的方法值，并將這種回彈模量作為彈性模量。確定路基回彈模量E0的常用方法有以下幾種：現(xiàn)場實(shí)測法、查表法、換算法、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法28四、路基回彈模量值的確定彈性理論中表征材料性質(zhì)的參數(shù)是承載板試驗(yàn)在路基表面，用承載板采用逐級加載、卸載的方法，測出每級荷載相應(yīng)的回彈變形值，通過計(jì)算確定路基回彈模量。79承載板試驗(yàn)在路基表面，用承載板采用逐級加載、卸載的方法，測出801、現(xiàn)場實(shí)測法

現(xiàn)場實(shí)測法是在不利季節(jié)，采用剛性承載板直接在現(xiàn)場路基上實(shí)測E0。用大型承載板測定路基0~0.5mm（路基軟弱時(shí)測至lmm）的變形壓力曲線，按下式計(jì)算土基回彈模量。301、現(xiàn)場實(shí)測法81E0—路基回彈模量，MPa；μ0—土的泊松比，取0.35；D—承載板直徑，30cm；pi—承載板壓力，MPa；Li—相應(yīng)于荷載時(shí)的回彈變形值，0.01mm。31E0—路基回彈模量，MPa；82彎沉儀測定時(shí)：

P、δ—測定車單輪輪載接地壓強(qiáng)(MPa)與當(dāng)量圓半徑，cm；L0—輪系中心處的彎沉值，0.01mmα0—均勻體彎沉系數(shù)，取0.712。32彎沉儀測定時(shí)：83彎沉儀將彎沉儀置于穩(wěn)定的平臺(tái)上，測頭置于壓力機(jī)的下承臺(tái)上，安置百分表，并于測頭處置一百分表(用以測量下承壓臺(tái)的位移)，啟動(dòng)壓力機(jī)，使承壓臺(tái)微升（或下降）同時(shí)讀記彎沉儀和測頭處百分表讀數(shù)，計(jì)算出位移值，量值范圍0.2-4.0mm，每次測定應(yīng)反復(fù)5次，精度在±0.02mm內(nèi)。33彎沉儀84回彈模量設(shè)計(jì)值的計(jì)算Eos—某路段路基回彈模量設(shè)計(jì)值。Eo、S—分別為該路段實(shí)測路基回彈模量平均值與標(biāo)準(zhǔn)差。Za—保證率系數(shù)，高速公路、一級公路為2，二、三級公路為1.648，四級公路為1.5。

K1—不利季節(jié)影響系數(shù)，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選用。34回彈模量設(shè)計(jì)值的計(jì)算Eos—某路段路基回彈852、查表法

1）確定臨界高度臨界高度指在不利季節(jié)，路基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，路床表面距地下水位或地表積水水位的最小高度。2）擬定土的平均稠度在新建公路的初步設(shè)計(jì)中，因無法實(shí)測求得的平均稠度，可根據(jù)路基臨界高度，判斷各路段土基的干濕類型，利用表14-7和14-8論證得到各路段上的平均稠度值。3）預(yù)測土基回彈模量352、查表法路床路面結(jié)構(gòu)層以下0.8m范圍內(nèi)的路基部分，在結(jié)構(gòu)上分為上路床（0～0.30m）和下路床（0.30m～0.80m）。86路基部位

填料最小強(qiáng)度填料最大粒徑（cm）

高級路面其他路面上路床（0—30cm）8610下路床（30—80cm）5410上路堤（80—150cm）4315下路堤(>150cm）3215路床36路基部位填料最小強(qiáng)度填料最大粒徑873788388939903、換算法根據(jù)路基穩(wěn)定含水量及壓實(shí)度Kh（或K1），可得到相應(yīng)的土基回彈模量E0值。土基野外和室內(nèi)E0與壓實(shí)度K（重型Kh、輕型K1）、ωc的試驗(yàn)關(guān)系式。土基野外與室內(nèi)CBR與E0的關(guān)系。CBR(Californiabearingratio)是美國加利福尼亞州提出的一種評定基層材料承載能力的試驗(yàn)方法。承載能力以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)碎石的承載能力為標(biāo)準(zhǔn)，以相對值的百分?jǐn)?shù)表示CBR值。403、換算法91壓實(shí)度指的是土或其他筑路材料壓實(shí)后的干密度與標(biāo)準(zhǔn)最大干密度之比，以百分率表示。干密度指土的孔隙中完全沒有水時(shí)的密度，稱干密度，即：固體顆粒的質(zhì)量與土的總體積之比值。標(biāo)準(zhǔn)最大干密度指的是按照標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法，土或其他筑路材料在最佳含水量時(shí)得到的干密度。41