沥青路面结构设计
第十一章沥青路面结构设计
第一节概述
第二节损坏形式与设计控制指标
第三节路面结构组合设计
第四节新建沥青路面结构层厚度设计
第五节沥青路面改建设计
第一节概述
一、沥青路面结构设计内容与要求
内容:原材料的调查与选择、沥青混合料配合比以及基层材料配合比设计、各项设计参数的测试与选定、路面结构组合设计、路面结构层厚度验算以及路面结构方案的比选等。对于高速公路和一级公路,除了行车道路面外,路面设计还包括路缘带、匝道、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区场面的设计,以及路面排水系统设计等。
要求:为汽车行驶提供快速、舒适、安全、稳定的服务功能,并须满足设计交通量下应具有足够的整体刚度(即承载能力)及各结构层的应力应变的要求。
沥青路面技术指标
现代高等级道路沥青路面应符合下表11-1的各项技术要求。
项目
目标值
测试方法
路面结构强度
弯沉ls≤ld,及拉应力σm≤σR
程序计算
路表面平整度路表面抗滑性能
横向力系数,构造深度
横向力系数SFC60,铺砂法或激光法
沥青混合料高温稳定性
动稳定度
60℃,
沥青混合料低温抗裂性能
极限拉应变
0或-10℃,50mm/min
沥青混合料水稳定性
冻融劈裂试验强度比
冻融劈裂试验
二、沥青路面结构设计的原则
沥青路面结构设计的原则
1、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,将路基路面作为一个整体考虑,进行综合设计。
2、遵循“因地制宜、合理选材等原则进行路面设计方案的技术经济比较
3、结合当地实践基础,积极推广成熟的科研成果
4、充分考虑沿线环境的保护、自然生态的平衡,有利于施工、养护工作人员的健康与安全
6、对于地处不良地基的路段,路面结构可以遵循“一次设计,
分期修建”的方案
5、尽可能选择有利于机械化、工厂化施工的设计方案
三、沥青路面结构设计方法
沥青路面结构设计方法可分为经验和半经验法及解析(或理论)法两大类型。
(一)经验和半经验法
经验和半经验法是以已往的修建和使用经验为基础。
如果路面结构的材料、环境和受荷条件同经验和半经验法制定时所依据的相似,那么按此方法设计的路面结构可以得到满意的使用效果。
由于环境条件的差异、轴载和交通量的迅速增长、新材料的涌现,不断地提出把经验关系式外延的要求,经验和半经验法就不再适用。
(二)解析(或理论)法
解析法是以结构分析为基础,按设计荷载所产生的应力、应变和位移量不超过路面任意结构层中材料所容许的范围,来选择和确定铺面结构层的组合及其尺寸。
这类设计方法的特征是:①选择一个合适的力学模型来代替现实的路面结构,寻求此模型中应力、应变和位移方程的解;②表征各结构层中的材料在相应的环境和加载条件下的力学性质;③定义以基本的应力、应变和位移量表示的设计标准(或指标);④用简便的方式表示设计体系和步骤。
我国的沥青路面结构设计是以解析法为的设计方法,然而,由于影响因素复杂、材料和结构性质的变异性大,对荷载和环境的影响认识得还不够充分,结构分析和使用性能之间尚未建立起定量的内在联系,采用解析法设计路面结构还存在着许多不足,需要依赖经验予以补充。
第二节损坏形式与设计控制指标
一、沥青路面的损坏形式
常见的沥青路面破损类型有如下四类:
①裂缝类破损:包括龟裂、块裂及各类单根裂缝等;
②变形类破损:包括车辙、沉陷、拥包、波浪等;
③松散类破损:包括掉粒、松散、剥落、脱皮等引起的集料
散失、坑槽等;
④其他破损:包括泛油、磨光(抗滑性能差)等。
(一)裂缝
裂缝
横向裂缝
纵向裂缝
网状裂缝
由单根裂缝发展而引起,春融期间反复的冻融交替等原因
荷载型裂缝
非荷载型裂缝
横向裂缝的主要形式;形成原因复杂,
最主要的是温缩裂缝和半刚性基层
开裂引起的反射性裂缝
路面承载能力下降、强度不足以
承担车辆荷载或者反复循环荷载作
用引起的疲劳所产生
产生的原因多种:荷载作用过大,承载能力不足,
纵向接缝没有做好,车辙裂缝等
(二)车辙
车辙是渠化交通的高等级道路沥青路面的主要损坏形式之一。在正常情况下,沥青路面的车辙有三种类型(或三种机理)。
(1)第一种类型是由路面基层及路基变形引起的。发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形,宽度较大,两侧没有隆起现象,横断面呈“V”形
(2)第二种类型是在温度较高的季节,经车辆反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成的沥青混凝土的侧向流动变形。出现侧向隆起,成“W”形车辙。
(3)第三种类型是轮胎(冬季埋钉)形成的磨损性车辙,主要发生在冰雪严重的寒冷地区。
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