第14章 沥青路面结构设计.pptx

1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。 外国沥青路面结构设计方法(了解) 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33)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41)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52)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。6C)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→ 设计方法分类7由于沥青路面损坏模式多种多样,各种损坏对路面使用性能有不同性质和程度的影响。为了给沥青路面的结构设计提供依据,我国现行《公路养护技术规范》JTJ073—96将沥青路面的损坏归纳为以下几类: 裂缝→路面结构整体受到损坏; 变形→路表形状改变; 表层损坏→路面表层损坏。 沥青路面的破坏状态与设计标准81)沉陷:→路基压实,改善路基水温状况A、定义:路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷入变形,有时凹陷两侧伴有隆起现象。B、原因与影响因素: 路基土的压缩、路基土承载能力不足、路基水温状况不良C、设计指标与设计标准: 路基土的垂直压应力或垂直压应变。左:路基表面由车轮荷载产生的垂直应力→弹性层状体系右:路基土容许垂直压应力→土基性质/ 破坏状态与设计标准92)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→ 破坏状态与设计标准103)疲劳开裂:A、定义:由行车荷载的反复作用引起的,路面在无显著永久变形情况下沿轮迹带出现的裂缝。B、特点与原因:无显著变形→细短横向裂缝→网状,加剧面层底面疲劳开裂→向表面发展; 稳定类基层疲劳开裂→反射裂缝;C、疲劳寿命/曲线/方程:D、设计指标与设计标准:结构层底面的拉应力或拉应变: 左:结构层底面最大拉应力或拉应变→弹性层状体系右:结构层底面容许拉应力或拉应变→ 破坏状态与设计标准