第14章 沥青路面结构设计.ppt

第14章 沥青路面结构设计
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。
　 路基表面由车轮荷载产生的垂直应力→弹性层状体系
　 路基土容许垂直压应力→土基性质/车轮荷载作用次数
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1）力学模型：多层弹性层状体系；
2）荷载：双圆垂直均布荷载/单圆垂直均布荷载；
3）设计指标与标准：
A、整体刚度，路面弯沉→我国新建公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标：
B、疲劳开裂→对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算：
C、水平力与推移，抗剪强度→我国城市道路设计规范中还增加一项剪应力指标：
　我国现行设计方法与设计标准
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　引言-分析目标
　基本假定
　基本体系与理论方法
　公式简化与查图法计算弯沉与层底拉应力
　　　　（方法与例题）
　多层体系等效换算
　　　　（方法与例题）
　弹性层状体系理论
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沥青路面结构→多层体系→不同材料结构层应力应变关系→非线性，且变形随应力作用的时间而变化，应力卸除后常有一部分变形不能恢复。
　沥青路面→非线性的弹-粘-塑性体→行车荷载瞬时性→路面结构中产生的应力很小→视为线性弹性体→应用弹性层状体系理论进行分析。
　弹性层状体系理论
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1）力学模型：多层弹性层状体系；
2）荷载：双圆垂直均布荷载/单圆垂直均布荷载；
3）设计指标与标准：
A、整体刚度，路面弯沉→
B、疲劳开裂→
C、水平力与推移，抗剪强度→
4）简化力学模型：
　低级路面→双层体系→上层：路面　双圆荷载→路面弯沉
　　　　　　　　　　　下层：路基　单圆荷载
　　　　　　　　　　　上层：面层　双圆荷载→路面弯沉
　高级路面→三层体系→中层：基层　　　　　→层底拉应力
　　　　　　　　　　　下层：路基　　　　　→剪应力
　引言-分析目标
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1）多层弹性层状体系：由若干个弹性层组成，上面各层具有一定的厚度，最下一层为弹性半空间体；
　基本假定
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各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的，应力-应变符合虎克定律；
最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；
各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；
层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续，而层间无摩阻力（称滑动体系）；
不计自重：路面结构在承受行车荷载之前，初应力为零，不计路面自重对应力的影响。
2）基本假定
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1）由弹性力学：微元体应力分量：r、、z 、τrz=τzr，τr=τr=0，τz=τz=0；（轴对称性）则：
平衡方程：
物理方程：
几何方程：
　基本体系与理论方法（以单圆荷载为例）
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→由变形连续方程，并引入应力函数ψ= ψ(r,z)；
　→将应力分量表示为应力函数ψ的函数→结合物理方程、几何方程→将位移分量也表示成应力函数ψ的函数。
　→平衡方程、变形连续方程、边界条件→解出应力函数ψ：