《公路設(shè)計總論》 ——公路工程設(shè)計程序及內(nèi)容

1、11-3瀝青路面設(shè)計指標(biāo)11-4土基與路面材料強度指標(biāo),道橋系二○○七年五月,第三節(jié) 瀝青路面設(shè)計指標(biāo),一、路面結(jié)構(gòu)的破壞模式與設(shè)計指標(biāo) (一)路面結(jié)構(gòu)的破壞模式 (二)設(shè)計指標(biāo)二、路面設(shè)計彎沉值計算三、結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力,返回,,,,,路面結(jié)構(gòu)的破壞模式,1．沉陷 2．車轍 3．疲勞開裂 4．推移,返回,,,,,沉陷,沉陷是路面在車輪荷載作用下，其表面產(chǎn)生的較大凹陷變形，有時凹陷兩側(cè)伴有隆起現(xiàn)象。,

2、返回,車轍、疲勞開裂,2．車轍是路面結(jié)構(gòu)層及土基在行車荷載重復(fù)作用下，以及結(jié)構(gòu)層中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累計永久變形。3．開裂是瀝青路面常見的破壞類型。開裂的種類和原因有幾種，這里所說的開裂是路表無顯著永久變形而出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象。疲勞開裂的特點是首先出現(xiàn)較短的縱向開裂，繼而逐漸發(fā)展為網(wǎng)狀開裂，開裂面積不斷擴大。發(fā)生疲勞開裂的主要原因是：結(jié)構(gòu)整體強度不足或在車輪荷載反復(fù)作用下，瀝青結(jié)構(gòu)層底面或半剛性基層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)力(或拉應(yīng)變)超過材料

3、的疲勞強度，底面便發(fā)生開裂，并逐漸擴展延伸到表面。,返回,推移,推移是瀝青路面材料沿行車方向發(fā)生剪切或拉裂破壞面出現(xiàn)推擠或擁起現(xiàn)象。,返回,設(shè)計指標(biāo),1．路面設(shè)計彎沉值Ld應(yīng)大于或等于路表實際可能產(chǎn)生的回彈彎沉值Ls，即 Ls≤Ld 2．瀝青混凝土面層和整體性材料基層(即半剛性基層)底面的容許拉應(yīng)力σR作為驗算指標(biāo)，此值應(yīng)大于或等于路面中相應(yīng)結(jié)構(gòu)層底面實際可能產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力σm即

4、 σm ≤σR 3．瀝青面層材料的容許切應(yīng)力作為驗算指標(biāo)，此值應(yīng)大于或等于面層破裂面上實際可能產(chǎn)生的切應(yīng)力τa，即 τa≤τR,返回,路面設(shè)計彎沉值計算,1、概念：所謂彎沉，是指在車輪荷載作用下路面產(chǎn)生的垂直位移(也稱垂直變形)

5、。2、概念：路面設(shè)計彎沉值：根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)一個車道上預(yù)測通過的累計當(dāng)量軸次、公路等級、面層和基層而確定的路面彎沉設(shè)計值。式中：Ld——路面設(shè)計彎沉值，0.01mm，對瀝青路面系指路面溫度為20°C的值；N——累計當(dāng)量軸次，次；Ac——公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1．2；As——面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、瀝青上拌下貫式，瀝青貫人式，乳化瀝青碎石為

6、1．1；瀝青表面處治為1．2；粒料類面層(中低級路面)為1.3；Ab——基層類型系數(shù)，對半剛性基層、底基層總厚度大于或等于20cm時，Ab＝1.0，其他情況見規(guī)范規(guī)定。3、例題講解,返回,結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力,1、概念：容許拉應(yīng)力σR：是路面承受行車荷載反復(fù)作用達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時的最大疲勞拉應(yīng)力。2、計算公式： σR= σsP/ Ks式中：σsP——瀝青混凝土或半剛性結(jié)構(gòu)層材料的劈裂強度，MPa，由試驗確定；Ks——抗拉

7、強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，同荷載的反復(fù)作用次數(shù)有關(guān)。 結(jié)構(gòu)層材料劈裂強度，對瀝青混凝土系指15°C時的劈裂強度；對石灰土、二灰、二灰土等強度低的材料，系指6個月齡期的劈裂強度；其他穩(wěn)定類基層材料，均指90日齡期的劈裂強度。,返回,第四節(jié) 土基與路面材料強度指標(biāo),一、路基受力與工作區(qū)二、土基回彈模量的確定方法三、路面材料設(shè)計參數(shù)的確定方法,返回,,,,路基受力與工作區(qū),1、路基受力狀況通常路基承受兩種荷載，一種是路面和路基自重

8、引起的荷載，另一種是車輛輪重引起的外荷載，在兩種荷載的共同作用下，使路基土處于受力狀態(tài)。正確的設(shè)計應(yīng)使路基受力時盡可能只產(chǎn)生彈性變形，而當(dāng)車輛駛過后，路基變形可以恢復(fù)原狀，以確保路基的相對穩(wěn)定，而不致引起路面破壞。2、路基的工作區(qū)某一區(qū)域可看做是支承路面、受車輛荷載作用影響較大的范圍，這一深度范圍稱為路基的工作區(qū),返回,土基回彈模量的確定方法,1、概念：回彈模量是指路基、路面及筑路材料在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力與其相應(yīng)的回彈應(yīng)變的比值。

9、2、確定方法：現(xiàn)場實測：室內(nèi)實驗法 換算法 查表法：,返回,路面材料設(shè)計參數(shù)的確定方法,1、按有關(guān)規(guī)程的規(guī)定實測材料設(shè)計參數(shù)，并確定各層材料回彈模量和抗拉強度的設(shè)計值。 2、 (1)半剛性材料的抗壓回彈模量，按公路工程無機結(jié)合科穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTJ057—94)中T0801-94叫規(guī)定的頂面法測定。瀝青混合料的抗壓回彈模量測試方法應(yīng)按《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTJ 052—2000)中T0713-2