路面设计讲座.ppt

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1、典型路面结构设计湖南大学土木工程学院黄立葵2011.10.251主要内容沥青路面设计混凝土路面设计沥青路面典型结构混凝土路面典型结构长寿命路面概念2沥青路面设计理论341弹性层状体系力学模型沥青路面设计理论5沥青路面设计理论6沥青路面设计理论7891011121314沥青路面设计理论15沥青路面设计理论1617沥青路面结构组合设计18沥青路面结构组合设计19沥青路面结构组合设计20沥青路面结构组合设计21沥青路面结构组合设计22新建沥青路面设计方法23新建沥青路面设计方法24新建沥青路面设计方法2526新建沥青路面设计方法27新建沥青路面设计方法2829新建沥青路面设计方法30313

2、233新建沥青路面设计方法34新建沥青路面设计方法35新建沥青路面设计方法36新建沥青路面设计方法37新建沥青路面设计方法38国外沥青路面设计方法经验法CBR、AASHTO等理论法(力学－经验法)SHELL、AI等39CBR设计法解：（1）基层CBR=80，查图知h1=10cm；（2）下基层CBR=20，查图知h1+h2=20cm，因此h2=10cm；（3）土基CBR=5，查图知h1+h2+h3=43cm，因此h3=23cm。40AASHTO设计法4142SHELL设计法设计标准：1．路基顶面竖向压应变——控制路基的永久变形2．沥青面层水平拉应变——控制面层的开裂3．整体性材料（水泥

3、稳定）基层拉应力4．路面表面永久变形（车辙深度）高速公路一般公路43中国沥青路面主要结构形式我国高速公路中，沥青路面占90％以上，水泥混凝土路面占10％以下；沥青面层厚度15～20cm，半刚性基层厚度35~40cm，底基层20cm左右；沥青路面设计年限15年。普通公路中，沥青路面在有铺面道路中只占少数，混凝土路面占大多数；沥青面层厚度10cm以下，半刚性基层厚度20~40cm，底基层15~20cm左右；沥青路面设计年限12年以下。44半刚性基层沥青路面早期损坏问题1．沥青路面初期损坏严重，通车后不利季节开始（使用半年～1年），主要表现形式为坑槽和车辙，多数属于水损害。直接原因是施工质

4、量不到位，也有路面结构组合不合理的因素。2．沥青路面早期损坏指开放交通3～5年，长一些的7～8年发生严重的损坏，主要表现为大面积的开裂，但出现典型疲劳损坏的情况少见。主要原因是结构设计不合理、超载严重等。45重荷载问题我国设计（限载）标准为：单轴100kN，双轴180kN，三轴220kN。货车超载现象普遍，超载车的比例在50％以上；超载率最大可达300～400％。最大单轴轴载465kN，双轴轴载785kN（文献）。我省实测最大单轴荷载350kN，双轴荷载接近600kN。治理超载的难度极大。46结构设计问题沥青路面设计采用弹性层状体系理论，认为各层次之间完全连续，以路面结构弯沉值、整体

5、性材料层底部拉应力为控制指标。层间完全连续的假设不符合实际情况，且随着使用年限的延长，层间结合状况肯定会恶化。缺乏控制沥青面层剪切破坏的指标。缺乏一次性大荷载控制指标。47路面结构组合几乎所有的路面均采用半刚性基层，主要为水泥稳定碎石和石灰、粉煤灰稳定碎石。这类材料刚度较大，极易产生干缩、温缩裂缝，引起沥青面层的反射裂缝；渗水性很差或基本不透水，易造成冲刷；基层逐步开裂，变成小块、碎块，承载力（刚度）降低；半刚性基层损坏后无法自愈；因刚度较大，对超载很敏感。48水损害问题1.提高沥青面层/基层的抗冲刷能力合格的沥青；干净的集料；掺加熟石灰改善沥青与集料的粘附性。2.控制沥青混合料的空

6、隙率（防止离析）3.改善路面结构排水4950515253MTV(MaterialTransferVehicle)54沥青路面摊铺5556漂亮的路面57改善路面结构的受力性能1.加强层间结合沥青层之间：粘层油沥青面层/基层之间：透层、封层半刚性基层/底基层之间：水泥浆2.合理的路面结构组合与路面结构受力特性一致合理的排水特性组合3.设计中考虑大荷载的作用路面结构极限承载力58粘层油5960直接在基层上铺沥青面层61级配碎石基层62水泥混凝土路面设计63弹性地基板体系理论简介646566弹性地基板体系理论简介67弹性地基板体系理论简介68水泥混凝土路面荷载应力分析1Winkler地基无限

7、大板解6970水泥混凝土路面荷载应力分析7172水泥混凝土路面荷载应力分析73水泥混凝土路面荷载应力分析7475水泥混凝土路面荷载应力分析7677水泥混凝土路面荷载应力分析7879水泥混凝土路面荷载应力分析808182水泥混凝土路面温度应力分析83水泥混凝土路面温度应力分析84水泥混凝土路面温度应力分析85水泥混凝土路面温度应力分析8687水泥混凝土路面温度应力分析8889新建水泥混凝土路面设计方法90新建水泥混凝土路面设计方法91新建水泥混凝土路面设计方