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沥青路面设计
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沥青路面是目前最常用的高级路面之一。本章主要介绍沥青路面的破坏状态与设计标准、结构设计基础理论,我国现行柔性路面结构设计方法等内容。通过学习要具备一般柔性路面结构设计的能力。
概述
沥青路面破坏状态与设计标准
弹性层状体系理论
沥青路面结构组合设计
我国现行柔性路面结构设计方法
外国沥青路面结构设计方法(了解)
本章内容
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路面设计的目的与任务
1)路面设计的任务:
根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,密切结合当地实践经验,设计确定经济合理的路面结构,使之能承受交通荷载和环境因素的作用,在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。
2)具体目标:
路面结构的使用性能随环境和交通荷载的反复作用而逐渐变坏→具体目标:控制或限制其使用性能在预定的使用年限内不致恶化到低于某一规定的程度→分析沥青路面损坏的模式和产生原因,并找到能预估荷载与环境作用下各种损坏出现和结构特征变坏的方法→设计标准与设计基础。
概述
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3)设计内容:
原材料的选择*
混合料配合比设计*
路面结构层组合与厚度计算
路面结构的方案比选
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1)经验与半经验法:
A、基础与依据:以已往修建和使用经验为基础。
B、建立过程:
依经验:路面厚度→行车荷载/路基承载力/路面材料强度
修建试验路,实地观察,数据收集;
数据整理,建立 h →荷载、路基、材料关系→经验公式;
随材料发展,不断修正。
C、特点→通用性不佳
适用范围问题:
随环境差异,交通量增长、新材料发展→经验公式需外延→试验路→费时费钱。
设计方法分类
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2)理论法/解析法:
A、理论基础:以结构分析为基础。
按设计荷载所产生的应力、应变、位移量不超过路面任一结构层中材料所容许的范围→组合型式与尺寸选择。
B、特征:
合适力学模型→计算应力/应变/位移:弹性半空间体、弹性层状体系、粘弹性层状体系、弹性地基上的板、有限元等;
结构层中材料的力学性质与力学参数的表征;
定义以基本应力/应变/位移表征的设计标准/指标;
用简便的方式表示设计体系与设计步骤。
注:影响因素复杂,材料结构性质变异性大,对荷载环境的影响认识还不充分,结构分析与使用性能间尚未能建立定量内在联系→解析法还存在不足→需经验法予以补充修正。
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C)基本分析框架:
交通环境路基材料
↓
可靠度初拟路面结构和混合料组成
↓输入
各种损坏模式分析
↓
疲劳变形开裂……
↓
设计指标与设计标准
↓损坏分析
力学模型设计决策
↓
设计结果→方案比选
设计方法分类
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2)车辙:→提高强度、施工质量
A、定义:路面的结构层及土基在行车荷载重复作用之下的补充压实,以及材料的侧向位移产生的永久变形→出现在行车轮带处,形成路面的纵向带状凹陷→高级路面主要破坏型式
B、原因与影响因素:
荷载大小、重复作用次数、结构层与土基性质
C、设计指标与设计标准:
路面各结构层包括土基的残余变形总和:
左:路面的计算总残余变形→弹性层状体系+经验公式
右:容许总残余变形→使用要求
路基表面的垂直变形:
左:路基表面的垂直应变→弹性层状体系
右:路基表面容许垂直应变→经验公式
破坏状态与设计标准
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