[14]-瀝青路面設(shè)計分析.ppt

1、1、第十四章瀝青膠路面施工修訂，第一節(jié)概要第二節(jié)彈性層狀系統(tǒng)科學(xué)概要第三節(jié)瀝青膠路面結(jié)構(gòu)組合施工修訂第四節(jié)中國瀝青膠路面施工方法第五節(jié)外國瀝青膠路面施工方法概要，第一節(jié)概要、瀝青膠路面施工修訂的內(nèi)容，瀝青膠路面施工進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，包括交通量實測、分析和預(yù)測、材料選擇、混合物配比設(shè)定修訂、施工修訂殘奧表的測試和確定二、瀝青膠路面結(jié)構(gòu)修正理論與方法、一、經(jīng)驗法通過試驗線路實測數(shù)據(jù)，建立了路面結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)層組合、厚度和材料性質(zhì))、車輛載荷(軸載荷大小和作用次數(shù))與路面使用性能的關(guān)系。 2、應(yīng)用力學(xué)經(jīng)驗法、機(jī)械原理分析路面結(jié)構(gòu)載荷和環(huán)境作用下力學(xué)響應(yīng)量(應(yīng)力、應(yīng)變、位移)，建立力學(xué)響

2、應(yīng)量和路面使用性能的關(guān)系模型. 3、我國瀝青膠路面施工規(guī)范采用彈性層狀系統(tǒng)作為力學(xué)分析的基礎(chǔ)理論，以雙圓垂直均布載荷作用下路面整體沉降(彎道)和結(jié)構(gòu)層的層底抗拉應(yīng)力為施工規(guī)范，在疲勞效應(yīng)的基礎(chǔ)上處理軸向載荷標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換和軸向載荷的重復(fù)作用效果。 四、瀝青膠路面交通等級，1 .路面修繕年限，2 .標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷及軸負(fù)荷當(dāng)量換算，中國路面修繕以兩組單軸負(fù)荷100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷。 (1)用曲線進(jìn)行厚度設(shè)定修正及瀝青膠層底抗拉應(yīng)力管理時，式中： n標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷的當(dāng)量軸旋轉(zhuǎn)、換算成次/日ni的車輛的各段軸負(fù)荷作用次數(shù)、次/日p標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷100KN； Pi換算后的車輛的各級軸負(fù)荷、KN； k換算車輛的類型數(shù)C1

3、軸載波系數(shù)，C1=1 1.2(m-1 )，m為軸數(shù)。 軸間距大于3米時用單獨的軸負(fù)荷進(jìn)行修正，間距小于3米時用2軸或多軸進(jìn)行修正。 C2輪組系數(shù)中，單輪組為6.4，兩輪組為1，四輪組為0.38。 不計25KN以下的軸負(fù)荷，2 )進(jìn)行半剛性基層的底拉應(yīng)力管理時，不計不足50KN的軸負(fù)荷，式中： C1軸數(shù)系數(shù)間距不足3米時，用2軸或多軸修正C1=1 2(m-1 )，m為軸數(shù)。 C2輪組系數(shù)，兩輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。 上述軸負(fù)荷換算式適用于單軸負(fù)荷為130kN以下的各車種的軸負(fù)荷換算。 換算原則：第一，換算以達(dá)到相同臨界狀態(tài)為基準(zhǔn)，即同一種路面構(gòu)造，甲軸負(fù)荷作用N1次后路

4、面達(dá)到規(guī)定的臨界狀態(tài)，乙軸負(fù)荷作用使路面達(dá)到相同臨界狀態(tài)的作用次數(shù)N2，此時甲乙兩軸負(fù)荷作用相等的第二，對于某種交通組成，以哪個軸負(fù)荷為基準(zhǔn)對瀝青膠路面的修建交通量，在實測各種有關(guān)車型的軸負(fù)荷譜的基礎(chǔ)上，參照項目的可行性研究報告等有關(guān)交通量預(yù)測資料，考慮未來各種構(gòu)成論證確定各種車型的代表軸負(fù)荷，對不同車型的軸負(fù)荷進(jìn)行換算，計算出交貨后第一年的雙向日平均當(dāng)量軸轉(zhuǎn)速n1。3、設(shè)定修改年限累積當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷數(shù)、設(shè)定修改年限(t )內(nèi)的一車線通過的累積標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次Ne，可以通過路面運行第一年度的雙向日平均當(dāng)量軸次N1和設(shè)定修改年限內(nèi)交通量年平均增加率，用下式進(jìn)行修改：4 .交通等級、第二節(jié)彈性層狀系統(tǒng)

5、科學(xué)概要、1、各2 .最下層(土基)在水平方向和垂直方向無限大， 其上各層的厚度有限，在水平方向無限大3 .各層為水平方向無限遠(yuǎn)，以及最下層為下無限深，應(yīng)力、應(yīng)變、位移為零4 .層間接觸時，或完全連續(xù)(連續(xù)系統(tǒng))或?qū)娱g僅縱向應(yīng)力和位移連續(xù)，沒有摩擦阻力(折動系統(tǒng))5.不介意自重，另一方面，基本第三節(jié)瀝青膠路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)置修訂基本原則：面層耐久、基層堅固、地基穩(wěn)定具體要求：1.適應(yīng)行駛荷載作用的要求為自上而下，由薄而厚，由強(qiáng)而弱，考慮到結(jié)構(gòu)層的特征上下層匹配，整體強(qiáng)度為一盞茶4 .考慮防凍液、防水要求5 .層間結(jié)合良好另一方面，關(guān)于瀝青膠面層構(gòu)造、表面層：平面度、滑動阻力、高溫耐轍、低溫耐裂紋、

6、抗老化中面層：穩(wěn)定性、抗剪切性能下面層：耐疲勞裂紋性能、表面層優(yōu)選固體型中粒式或細(xì)粒式的重交通和特重交通的等級，可以使用改性瀝青混合物或SMA13。中、下層優(yōu)選固體型中粒式或粗粒式瀝青混合料(AC20、AC25 ) . 對于重交通和特重交通等級，可使用改性瀝青混合物或SMA20。 瀝青膠層的最小壓實厚度與混合物的標(biāo)稱最大粒徑值有關(guān)，小于最小厚度時壓實效果差。 二、瀝青膠路面基層結(jié)構(gòu)、1、柔性基層、瀝青膠處理的傾斜碎石和無粘結(jié)材料的傾斜碎石。2、半剛性基層、3、剛性基層、基層結(jié)構(gòu)的厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛性的設(shè)定要求。 基層厚度必須大于混合物最大粒徑的4倍，為云同步，考慮到壓實機(jī)的功能，通常取一次可以

7、壓實的最佳厚度的倍數(shù)。 三、瀝青膠路面墊層結(jié)構(gòu)可選擇粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等顆粒材料以及水泥、石灰石、煤渣穩(wěn)定類、石灰粉煤灰穩(wěn)定類等。 強(qiáng)度要求不一定高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能好。 排水減震墊層應(yīng)與邊緣排水系統(tǒng)連接，減震墊層的寬度應(yīng)鋪設(shè)至路基邊緣，或與邊緣溝下的滲透溝連接。 采用碎石和礫石減震墊層時，為了形成骨架結(jié)構(gòu)，最大粒徑必須在結(jié)構(gòu)層厚度的1/2以下。減震墊層的作用：改善地基的大氣濕度和溫度狀況，使面層和基層的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性不受地基水溫變化的不利影響。 擴(kuò)散基層傳遞的車輛載荷，減少基土的應(yīng)力和變形。 阻止路基土被云同步塞進(jìn)基層。 一般情況下，防凍液厚度的設(shè)定修正多使用經(jīng)驗厚度和經(jīng)驗

8、方程來決定。 防凍液的厚度與路基濕潤型、路基土類、道路凍結(jié)深度及路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物理性能有關(guān). 如果從交通量計算的結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍層厚度，請增加防凍層以滿足最小防凍厚度的要求。 在排水墊層設(shè)置土工織物過濾層，防止路基污染顆粒材料墊層，降低排水功能。 四、瀝青膠路面層間結(jié)合，瀝青膠路面各結(jié)構(gòu)層間緊密結(jié)合，結(jié)構(gòu)整體效果不致因?qū)娱g滑動或松動而喪失。 在瀝青膠面層和基層之間應(yīng)設(shè)置透層瀝青膠或粘合層瀝青膠。 在采用半剛性基層的情況下，為了防止顆粒材料的松弛和雨水的浸入，最好用單層鋪法表和紙漿封層表封閉。 在采用水泥混凝土剛性基層的情況下，還設(shè)置粘接層瀝青膠。當(dāng)瀝青膠面層由2層或3層構(gòu)成，不能連

9、續(xù)鋪設(shè)時，在鋪設(shè)上層之前，將下層表面的灰塵、土、油污等可能破壞層間結(jié)合的有害物質(zhì)徹底清掃，設(shè)置粘接層瀝青膠。 對半剛性基層瀝青膠路面的結(jié)構(gòu)層進(jìn)行組合設(shè)置修正，基層與瀝青膠面層的模量比宜在1.53之間，基層與基層的模量比宜超過3，要不得基層與基層的模量比宜在2.512.5之間。 五、結(jié)構(gòu)組合設(shè)置修訂，半剛性基層達(dá)到一定厚度后，繼續(xù)增加其厚度，路面承載能力不明顯增加。 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面來看，半剛性基層存在適當(dāng)?shù)暮穸取?路面力學(xué)修正計算表明，半剛性材料層達(dá)到4555cm厚后，繼續(xù)增加其厚度不會顯著影響路面承載能力，因此正常道路上強(qiáng)度大的半剛性基層一般控制在4555cm，強(qiáng)度小的半剛性基層一般控制在

10、5560cm。 也就是說，不希望通過增大結(jié)構(gòu)層的厚度來解決重負(fù)荷交通線路的承載力問題。 第四節(jié)中國瀝青膠路面的改設(shè)方法、中國瀝青膠路面的改設(shè)方法采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性系統(tǒng)科學(xué)，以路面的抗彎值和瀝青混凝土層的撓曲應(yīng)力、半剛性及剛性材料的基礎(chǔ)撓曲應(yīng)力為改設(shè)指標(biāo)，對路面結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行改設(shè)。 一、設(shè)定修正指標(biāo)和極限標(biāo)準(zhǔn)、路面結(jié)構(gòu)的路面曲線表示路面結(jié)構(gòu)在設(shè)定修正標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷的作用下沿垂直方向位移。 曲線是表示路面結(jié)構(gòu)整體剛性的指標(biāo)。 曲線的大小也表現(xiàn)出地基支撐的強(qiáng)弱，間接地反映了瀝青膠面層的高溫穩(wěn)定性。 將曲線值作為設(shè)定控制指標(biāo)的另一個優(yōu)點是容易直接測量。 實際上，達(dá)到相同程度的破壞時，反彈

11、曲線值的大小與其路面的修正壽命，即輪負(fù)荷累積重復(fù)作用次數(shù)成反比的關(guān)系。 通常，長期觀測可以建立累積軸負(fù)荷數(shù)n和路面破壞階段的統(tǒng)一修正數(shù)學(xué)模型。 如果路面表面特性(例如平坦度、滑動阻力性能、車轍深度等)超過規(guī)定的界限，則高等級路面會影響安全和行駛質(zhì)量，即使路面表面破壞還沒有達(dá)到嚴(yán)重度，即可以認(rèn)為路面達(dá)到了界限狀態(tài)，因此通過與路面設(shè)置修正期間中能夠承受的界限狀態(tài)對應(yīng)的路面表曲線值等級稍低的道路，通常以某種路面結(jié)構(gòu)破壞為極限狀態(tài)，對應(yīng)的道路表的彎道可以很大。 ld=600Ne-0.2A c As AB式中： ld設(shè)定修正曲線值(0.01mm )； 在Ne修訂年限內(nèi)的1車道上的累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷通行次

12、數(shù)Ac道路的等級系數(shù)、高速道路、一級道路為1.0、二級道路為1.1、三級道路為1.2。 As面層類型系數(shù)、瀝青混凝土面層用1.0熱拌瀝青膠碎石、上拌下貫或貫入式路面為1.1，對瀝青膠表面的治療為1.2，中低級路面為1.3。 AB基層類型系數(shù)相對于半剛性基層為1.0的柔性基層，在基層的情況下為1.6。 修正曲線值相當(dāng)于路面竣工后第一年的不利季節(jié)，路面是標(biāo)準(zhǔn)軸負(fù)荷100kN測得的最大回彈曲線值。 彎道指標(biāo)不能表示路面結(jié)構(gòu)內(nèi)個別結(jié)構(gòu)層的某些指標(biāo)是否處于破壞極限狀態(tài)。 在設(shè)置半剛性基層的路面結(jié)構(gòu)中，通常，極限狀態(tài)首先發(fā)生在基層底部，發(fā)生初期裂縫，然后，上抗拉應(yīng)力增大引起基層裂縫，最后擴(kuò)展到瀝青膠層。

13、由于柔性基層以粒狀結(jié)構(gòu)為主，不承擔(dān)撓曲應(yīng)力，瀝青膠面層受到較大的輪載力矩，整個路面結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)首先出現(xiàn)在瀝青膠面層底部，形成初始裂紋，然后車輪反復(fù)作用而逐漸擴(kuò)展，瀝青膠面層形成斷裂裂紋。 瀝青膠路面結(jié)構(gòu)層材料的允許抗拉應(yīng)力是路面受到反復(fù)行駛載荷作用達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時的最大疲勞應(yīng)力。指瀝青混凝土臨界極限拉伸強(qiáng)度、15點臨界極限拉伸強(qiáng)度的水泥穩(wěn)定體系材料的齡期為90d臨界極限拉伸強(qiáng)度(MPa )二灰穩(wěn)定體系，石灰穩(wěn)定體系的材料齡期為180d臨界極限拉伸強(qiáng)度(MPa )。路面結(jié)構(gòu)層材料的允許抗拉應(yīng)力(MPa )結(jié)構(gòu)層材料的極限極限拉伸強(qiáng)度(MPa )、中國瀝青膠路面建設(shè)規(guī)范采用割斷強(qiáng)度。 極限拉伸

14、強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。 瀝青混凝土面層、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定骨料、無機(jī)結(jié)合材料穩(wěn)定細(xì)粒土、結(jié)構(gòu)層材料極限拉伸強(qiáng)度因疲勞而降低的極限拉伸強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)Ks與材料的疲勞特性有關(guān)。 反映瀝青混合料性質(zhì)的混合物傾斜系數(shù)為：細(xì)中粒式瀝青膠混合土為1.0、粗粒式瀝青混凝土為1.1； 道路等級系數(shù)。 路面結(jié)構(gòu)設(shè)置修訂用兩個指標(biāo)修訂結(jié)構(gòu)層的厚度，其中厚層的厚度作為最終設(shè)置修訂結(jié)果，可以滿足彎曲沉降和撓曲應(yīng)力兩個設(shè)置修訂指標(biāo)的要求。 二、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)定修正方程和設(shè)定修正殘奧表、一、路表彎曲值、二、結(jié)構(gòu)層底撓曲應(yīng)力、高速公路、一次道路、二次道路路面結(jié)構(gòu)，以路表面反彈彎曲值、瀝青混凝土層的層底應(yīng)力及半剛性材料層的層底應(yīng)力作為設(shè)

15、定修正指標(biāo)。 三級公路、四級公路的路面結(jié)構(gòu)以路面設(shè)修曲線值為設(shè)修指標(biāo)。 有條件時，應(yīng)對重載交通路面檢查瀝青混合料抗剪強(qiáng)度。 路面結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)定修正應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體承載力和抗疲勞裂紋的要求：1)側(cè)隙中心(a點)路表修正曲線值應(yīng)小于設(shè)定修正曲線值，即lSlR 2)側(cè)隙中心(c點)或單圓載荷中心(b點)的層底抗拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于路基的反也可以使用落錘式角錐測量路基的回彈模式量。 (2)顯示查找表法是，對于新道路路基沒有完成，沒有實測條件的情況下，按照下述的順序推定路基反彈彈性模數(shù)。 確定臨界高度的臨界高度是指在地基不利的季節(jié)，分別處于干燥、中濕或濕潤狀態(tài)時道床表面離地下水位或積水水位的最小高度。 制作

16、土的平均濃度推定路基排斥彈性模數(shù)；(3)室內(nèi)實驗法，在最佳含水率條件下，取用小裝載板測得的排斥彈性模數(shù)E0的值，考慮不利季節(jié)的影響，乘以減率。 (4)交換算法決定CBR和E0的關(guān)系。 4 .結(jié)構(gòu)層排斥彈性模數(shù)E1無論使用哪一個控制指標(biāo)來設(shè)定厚度，各結(jié)構(gòu)層的排斥彈性模數(shù)都采用耐壓排斥彈性模數(shù)。 將路由表曲線值作為設(shè)定訂正管理指標(biāo)的情況下，將標(biāo)準(zhǔn)試驗溫度設(shè)為20，將層底抗拉應(yīng)力作為設(shè)定訂正管理指標(biāo)的情況下，將標(biāo)準(zhǔn)試驗溫度設(shè)為15，適應(yīng)與不同的設(shè)定訂貨控制指標(biāo)對應(yīng)的最不利的環(huán)境溫度。 在規(guī)定的年齡測定了半剛性材料的抗壓反彈彈性模數(shù)。 為了確保路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，必須采取措施防止地面水和地下水浸入路面

17、路基。 路基應(yīng)修改為干燥或中濕狀態(tài)，土基回彈模型值應(yīng)大于30MPa，重交通、特重交通道路的土基回彈模型值應(yīng)大于40MPa。 濕潤、過濕狀態(tài)的路基，應(yīng)該進(jìn)行更換砂、砂礫、碎石透水性材料處理地基，或者混合熟石灰、固化材料處理，設(shè)置土工合成材料，強(qiáng)化路基排水等綜合處理。 根據(jù)各種路基處理措施，決定土基反彈彈性模數(shù)的設(shè)定修訂值。設(shè)置修訂時以路基土類和干濕類型及路基橫截面形式將路基分為幾個分段，并決定各分段的地基反彈彈性模數(shù)設(shè)置修訂值。 5 .結(jié)構(gòu)層材料的彎曲極限強(qiáng)度采用間接抗拉試驗，即裂紋試驗確定。考慮到路面結(jié)構(gòu)層的反彈彈性模數(shù)最不利的組合，反彈彈性模數(shù)Ei的設(shè)定修正值如下： (1)在修正路面表彎曲時

18、，各層的材料用式1修正，(2)在修正層底撓曲應(yīng)力時，修正層以下的各層的彈性模數(shù)用式1修正，修正層以上的各層的彈性模數(shù)用式2修正， 式中s各試驗片的模量的標(biāo)準(zhǔn)離差Za保證率取95%的系數(shù)，2.0、路面設(shè)定修正中的各構(gòu)造層的材料設(shè)定修正殘奧表應(yīng)根據(jù)道路等級和設(shè)定修正階段的要求來決定。 1 )可行性研究階段可以參考規(guī)范決定設(shè)置修訂殘奧表；2 )高速公路、一級公路初步設(shè)置修訂或二級或二級以下公路設(shè)置修訂時，可以參考本地轄區(qū)現(xiàn)有的試驗資料或工程經(jīng)驗確定。 3 )高速公路、一級道路施工圖設(shè)置時選擇工程用路面材料實測設(shè)備修訂殘奧表對各級道路采用新材料時，也必須實測設(shè)備修訂殘奧表。 路面結(jié)構(gòu)層的厚度可以由修正法或檢驗算法決定1 .修正法：根據(jù)路用性能要求或工程經(jīng)驗確定路面結(jié)構(gòu)的組合類型，首先制定某層作為設(shè)定修正層，然后根據(jù)混合材料類型和施工技術(shù)要求確定其他各層的厚度，按照修正流程確定設(shè)定修正層的2、檢測算法：先根