路面设计理论与方法

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1、路面设计理论与方法第一篇路面设计概念和原理路面的分类按力学性分为：柔性路面…刚度低、强度小、弯沉大，对基层与路基的作用力大。刚性路面…刚度大、强度高、弯沉小，对基层与路基的作用力小。设计理论与方法柔性路面采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论、以设计弯沉为路面结构整体刚度的设计指标，计算路面厚度。对于高速、一级、二级公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层应进行层底拉应力的验算。厚度计算采用多层弹性体系理论解的专用设计程序进行。刚性路面采用弹性半空间地基上的小挠度弹性薄板理论和有限元法计算标准

2、轴载在临界荷位处产生的最大应力。设计方法1、经验-力学法通过试验路的行车荷载试验和观测，采集大量路面结构、轴载和作用次数以及路面使用性能指标的数据，经统计分析和整理后，建立使用性能指标同路面结构和荷载参数间的经验关系式。如：AASHTO设计法。2、力学-经验法如：我国沥青路面和水泥路面设计方法，SHELL设计法的沥青路面设计、PCA水泥混凝土路面设计、AI沥青路面设计。路面设计的任务路面设计的任务是以最低的寿命周期费用提供一种路面结构，它在设计使用期内能按目标可靠度满足预定的使用性能要求。同时，这种路面

3、结构所需的材料、施工技术和资金，符合当地所能提供的条件和经验。路面设计使用期是指新建成改建的路面从开始使用到其使用性能退化到预定的最低标准时的时段。设计使用期以年数或该时段内标准轴载累计作用次数表示。到设计使用期末，路面并非损坏到完全无法使用的程度，而是必需采取重大的改建措施以恢复其使用性能，使之达到与使用要求相适应的水平。设计使用期的选择，涉及技术的合理性和可能性、投资的效益和使用者的费用，可依据路面类型、交通繁重程度、道路等级、资金供应等条件确定。设计内容路面设计的内容包括结构、构造、材料和表面特性

4、等方面，或者分为以下六部分：(1)行车道路面与路肩铺面的类型选择和结构层组合设计——依据道路等级、当地环境、交通要求、路基支承条件、材料供应、施工和养护技术水平、资金来源等情况，选择路面和铺面类型，设计符合使用性能要求的路面和铺面结构的结构层组合方案。(2)水泥混凝土路面面层的接缝构造和配筋设计——选择和布设接缝的类型和位置，设计接缝构造，确定配筋量和布置钢筋；(3)路面内部排水设计——需设置路面内部排水设施时，选择排水系统的布设方案，确定各项排水设施的构造尺寸和材料规格要求。(4)各结构层材料组成设计

5、——依据对所选材料和混合料的性状要求以及当地自然条件，进行各结构层混合料的组成设计和性质试验。(5)路面表面特性设计——按抗滑、透水或低噪声等使用要求，进行路面上面层的材料组成设计。(6)经济评价和最终方案选择——对各备选方案进行寿命周期费用分析，依据资金筹措情况、目标可靠度以及其它非经济因素，选择费用-效果最佳设计方案。路面结构设计过程1、收集基础资料：交通数据、环境、气候区划、平均温度、最大温度梯度、材料、地质与水文、经济、当地技术水平和设备条件。2、初拟路面结构组合方案：路面结构形式、路肩结构形式

6、、路面排水设计、混凝土板的平面尺寸等。3、各结构层混合料的组成设计、力学实验4、确定设计参数：分析期（设计年限）、目标可靠度、荷载、环境、材料的力学参数（模量、强度）5、结构分析：计算路面厚度、预估路面使用性能6、寿命周期费用分析：考虑路面在使用周期内所有费用的分析法。包括：修建费用、养护费用、改造费用、用户费用。用户费用：车辆运行费用、行车时间费用、交通事故费用、交通延误费用。7、综合各方面的分析和考虑，选择一个最终方案。技术、经济、使用性能等最佳。第二篇路面设计参数第一章交通路面设计使用期内标准轴

7、载的累计作用次数—交通量、轴载大小、交通量年平均增长率、当量轴次。第一节车辆荷载的特性轴型：单轴、双轴或三轴轮组：单轮组、双轮组标准轴载：我国设计规范选用双轮组单轴载100KN作为标准轴载。其他设计参数为：双轮组轮载为50KN，均布压强0.7MPa,当量圆直径为21.3cm，双轮中心间距31.95cm（1.5倍当量圆直径）。轴载换算（当量轴次）（一）沥青路面设计规范方法（JTGD50-2006）1、以设计弯沉值ld或沥青混凝土面层底面拉应力为设计指标确定路面厚度时，当量轴次ns为：式中：Pi、ni——i

8、级轴载的重力（KN）和作用次数；（Pi为40－130KN）Ps、ns——标准轴载重力（KN）和作用次数；C1——轴数系数；C1=1+1.2(m-1)（轴距大于3米单独计算）m——轴数；C2——轮组系数；双轮组1.0，单轮组6.4，四轮组0.38。[当单轴Pi为130－200KN时，指数可按4.85计算]2、以半刚性基层底面拉应力为设计指标（即验算半刚性基层底面拉应力）时，当量轴次为：式中：C1’——轴数系数；C1’=1+2（m-1）(轴距小