第八章 柔性路面结构设计.ppt

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1、第八章柔性路面结构设计概述----路面结构层次一、路面横断面路缘石面层硬路肩土路肩拦水带基层垫层纵向排水渗沟路缘带槽式全铺式二、路拱横坡度路面类型路拱平均坡度（％）沥青混凝土、水泥混凝土1～2厂拌沥青碎石、路拌沥青碎（砾）石、沥青贯入碎（砾）石、沥青表面处治、整齐石块1.5～2.5半整齐石块、不整齐石块2～3碎石、砾石等粒料类2.5～3.5炉渣土、砾石土、砂砾土等3～4路拱形式：圆弧、抛物线、直线三、路面结构层1.面层的作用：2.面层的种类：3.面层的构成：4.面层的结构承受行车荷载保证行车通畅保证行

2、车平稳舒适沥青类水泥类砂石类块料类多层沥青混合料双层水泥混凝土复合式结构带有磨耗层或保护层的砂石结构横坡超高路肩（一）面层（二）基层1.基层的作用:承受面层传下的行车垂直荷载，向垫层和土基扩散荷载2.对基层的要求足够的刚度和强度，足够的抗水性，与面层相同的横坡，比面层宽3.基层种类稳定类、粒料类（三）垫层1.垫层的作用排水、隔水、防冻、防基层污染、扩散应力2.垫层材料颗粒材料、结合料稳定土四、路面分类按照力学特性分类——刚性路面、柔性路面、半刚性路面按照面层材料分类——沥青路面、水泥路面、块料路面、砂

3、石路面五、柔性路面设计内容1.路面结构层次的选择与组合2.各层厚度的确定3.各层材料的组成设计六、柔性路面设计方法1.经验法2.解析理论法当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。一、路面局部沉陷（一）表现在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象（二）起因（三）设计指标——路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得——路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次数有关第一节柔性路面的损坏模式和设计

4、标准二、车辙（一）表现（二）起因（三）设计指标路面的纵向带状凹陷，是高级沥青路面的主要破坏型式是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形，同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。——路面的计算总残余变形，由残余变形经验公式确定——容许总残余变形，由使用要求确定或——路基表面的垂直应变，可由弹性层状体系理论求得——路基表面容许垂直应变，由路基残余变形和荷载应力、应力重复次数及路基弹性模量之间经验关系确定。三、疲劳开裂（一）表现（二）起因

5、（三）设计指标路面无显著的永久变形，最初在荷载作用部位形成细而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状较厚的沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面产生的拉应变（或拉应力）值超过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表面发展。稳定类整体性基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。与重复应变（或应力）大小和路面的环境因素有关。或——结构层底面的拉应变和拉应力、——结构层材料的容许疲劳拉应变和拉应力、四、推移（一）表现（二）起因（三）设计指标车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过

6、材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。受到较大的车轮水平荷载作用时，路面表面出现推移和拥起——车轮的垂直力和水平力的共同作用下，面层中可能产生的最大剪应力——材料的容许剪应力五、低温缩裂（一）表现（二）起因横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝路面结构中某些整体性结构层在低温（通常为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂（三）设计指标——低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力——某种温度下材料的容许拉应力第二节弹性层状体系理论概述

7、一、基本假设与解题方法ph1hiEiμiE1μ1Enμn弹性层状体系示意图1）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；2）最下一层（路基）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；3）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；4）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无摩阻力（称滑动体系）；5）不计自重。求解时，将车轮荷载简化为圆形均布荷载（垂直荷载与水平荷载），并在圆柱坐标体

8、系中分析各分量。（一）基本假设（二）解题方法二、多层体系一般解1、平衡方程2表征各点应力、应变的物理方程3各点应变和位移的几何方程43个主应力：5最大剪应力图12-2圆柱坐标中微元应力分量弯沉表面弯沉系数三、双层体系的解图12-4双层体系表面垂直位移系数ω诺谟图四、弹性三层体系解(1)表面弯沉(2)上、中层底面最大弯拉应力图12-5双圆均布荷载下弹性三层体系(3)上层表面最大剪应力根据摩尔-库伦原理，由莫尔应力圆可得图12-9摩尔圆应力分析图图12-10