[14]-沥青路面设计分析.ppt

1、1、第十四章沥青胶路面施工修订，第一节概要第二节弹性层状系统科学概要第三节沥青胶路面结构组合施工修订第四节中国沥青胶路面施工方法第五节外国沥青胶路面施工方法概要，第一节概要、沥青胶路面施工修订的内容，沥青胶路面施工进行路面结构方案的技术经济综合比较，包括交通量实测、分析和预测、材料选择、混合物配比设定修订、施工修订残奥表的测试和确定二、沥青胶路面结构修正理论与方法、一、经验法通过试验线路实测数据，建立了路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、车辆载荷(轴载荷大小和作用次数)与路面使用性能的关系。 2、应用力学经验法、机械原理分析路面结构载荷和环境作用下力学响应量(应力、应变、位移)，建立力学响

2、应量和路面使用性能的关系模型. 3、我国沥青胶路面施工规范采用弹性层状系统作为力学分析的基础理论，以双圆垂直均布载荷作用下路面整体沉降(弯道)和结构层的层底抗拉应力为施工规范，在疲劳效应的基础上处理轴向载荷标准化转换和轴向载荷的重复作用效果。 四、沥青胶路面交通等级，1 .路面修缮年限，2 .标准轴负荷及轴负荷当量换算，中国路面修缮以两组单轴负荷100kN为标准轴负荷。 (1)用曲线进行厚度设定修正及沥青胶层底抗拉应力管理时，式中： n标准轴负荷的当量轴旋转、换算成次/日ni的车辆的各段轴负荷作用次数、次/日p标准轴负荷100KN； Pi换算后的车辆的各级轴负荷、KN； k换算车辆的类型数C1

3、轴载波系数，C1=1 1.2(m-1 )，m为轴数。 轴间距大于3米时用单独的轴负荷进行修正，间距小于3米时用2轴或多轴进行修正。 C2轮组系数中，单轮组为6.4，两轮组为1，四轮组为0.38。 不计25KN以下的轴负荷，2 )进行半刚性基层的底拉应力管理时，不计不足50KN的轴负荷，式中： C1轴数系数间距不足3米时，用2轴或多轴修正C1=1 2(m-1 )，m为轴数。 C2轮组系数，两轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。 上述轴负荷换算式适用于单轴负荷为130kN以下的各车种的轴负荷换算。 换算原则：第一，换算以达到相同临界状态为基准，即同一种路面构造，甲轴负荷作用N1次后路

4、面达到规定的临界状态，乙轴负荷作用使路面达到相同临界状态的作用次数N2，此时甲乙两轴负荷作用相等的第二，对于某种交通组成，以哪个轴负荷为基准对沥青胶路面的修建交通量，在实测各种有关车型的轴负荷谱的基础上，参照项目的可行性研究报告等有关交通量预测资料，考虑未来各种构成论证确定各种车型的代表轴负荷，对不同车型的轴负荷进行换算，计算出交货后第一年的双向日平均当量轴转速n1。3、设定修改年限累积当量标准轴负荷数、设定修改年限(t )内的一车线通过的累积标准当量轴次Ne，可以通过路面运行第一年度的双向日平均当量轴次N1和设定修改年限内交通量年平均增加率，用下式进行修改：4 .交通等级、第二节弹性层状系统

5、科学概要、1、各2 .最下层(土基)在水平方向和垂直方向无限大， 其上各层的厚度有限，在水平方向无限大3 .各层为水平方向无限远，以及最下层为下无限深，应力、应变、位移为零4 .层间接触时，或完全连续(连续系统)或层间仅纵向应力和位移连续，没有摩擦阻力(折动系统)5.不介意自重，另一方面，基本第三节沥青胶路面结构组合设置修订基本原则：面层耐久、基层坚固、地基稳定具体要求：1.适应行驶荷载作用的要求为自上而下，由薄而厚，由强而弱，考虑到结构层的特征上下层匹配，整体强度为一盏茶4 .考虑防冻液、防水要求5 .层间结合良好另一方面，关于沥青胶面层构造、表面层：平面度、滑动阻力、高温耐辙、低温耐裂纹、

6、抗老化中面层：稳定性、抗剪切性能下面层：耐疲劳裂纹性能、表面层优选固体型中粒式或细粒式的重交通和特重交通的等级，可以使用改性沥青混合物或SMA13。中、下层优选固体型中粒式或粗粒式沥青混合料(AC20、AC25 ) . 对于重交通和特重交通等级，可使用改性沥青混合物或SMA20。 沥青胶层的最小压实厚度与混合物的标称最大粒径值有关，小于最小厚度时压实效果差。 二、沥青胶路面基层结构、1、柔性基层、沥青胶处理的倾斜碎石和无粘结材料的倾斜碎石。2、半刚性基层、3、刚性基层、基层结构的厚度应满足强度和刚性的设定要求。 基层厚度必须大于混合物最大粒径的4倍，为云同步，考虑到压实机的功能，通常取一次可以

7、压实的最佳厚度的倍数。 三、沥青胶路面垫层结构可选择粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等颗粒材料以及水泥、石灰石、煤渣稳定类、石灰粉煤灰稳定类等。 强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能好。 排水减震垫层应与边缘排水系统连接，减震垫层的宽度应铺设至路基边缘，或与边缘沟下的渗透沟连接。 采用碎石和砾石减震垫层时，为了形成骨架结构，最大粒径必须在结构层厚度的1/2以下。减震垫层的作用：改善地基的大气湿度和温度状况，使面层和基层的强度、刚度和稳定性不受地基水温变化的不利影响。 扩散基层传递的车辆载荷，减少基土的应力和变形。 阻止路基土被云同步塞进基层。 一般情况下，防冻液厚度的设定修正多使用经验厚度和经验

8、方程来决定。 防冻液的厚度与路基湿润型、路基土类、道路冻结深度及路面结构层材料的热物理性能有关. 如果从交通量计算的结构层总厚度小于最小防冻层厚度，请增加防冻层以满足最小防冻厚度的要求。 在排水垫层设置土工织物过滤层，防止路基污染颗粒材料垫层，降低排水功能。 四、沥青胶路面层间结合，沥青胶路面各结构层间紧密结合，结构整体效果不致因层间滑动或松动而丧失。 在沥青胶面层和基层之间应设置透层沥青胶或粘合层沥青胶。 在采用半刚性基层的情况下，为了防止颗粒材料的松弛和雨水的浸入，最好用单层铺法表和纸浆封层表封闭。 在采用水泥混凝土刚性基层的情况下，还设置粘接层沥青胶。当沥青胶面层由2层或3层构成，不能连

9、续铺设时，在铺设上层之前，将下层表面的灰尘、土、油污等可能破坏层间结合的有害物质彻底清扫，设置粘接层沥青胶。 对半刚性基层沥青胶路面的结构层进行组合设置修正，基层与沥青胶面层的模量比宜在1.53之间，基层与基层的模量比宜超过3，要不得基层与基层的模量比宜在2.512.5之间。 五、结构组合设置修订，半刚性基层达到一定厚度后，继续增加其厚度，路面承载能力不明显增加。 从技术和经济两方面来看，半刚性基层存在适当的厚度。 路面力学修正计算表明，半刚性材料层达到4555cm厚后，继续增加其厚度不会显着影响路面承载能力，因此正常道路上强度大的半刚性基层一般控制在4555cm，强度小的半刚性基层一般控制在

10、5560cm。 也就是说，不希望通过增大结构层的厚度来解决重负荷交通线路的承载力问题。 第四节中国沥青胶路面的改设方法、中国沥青胶路面的改设方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性系统科学，以路面的抗弯值和沥青混凝土层的挠曲应力、半刚性及刚性材料的基础挠曲应力为改设指标，对路面结构的厚度进行改设。 一、设定修正指标和极限标准、路面结构的路面曲线表示路面结构在设定修正标准轴负荷的作用下沿垂直方向位移。 曲线是表示路面结构整体刚性的指标。 曲线的大小也表现出地基支撑的强弱，间接地反映了沥青胶面层的高温稳定性。 将曲线值作为设定控制指标的另一个优点是容易直接测量。 实际上，达到相同程度的破坏时，反弹

11、曲线值的大小与其路面的修正寿命，即轮负荷累积重复作用次数成反比的关系。 通常，长期观测可以建立累积轴负荷数n和路面破坏阶段的统一修正数学模型。 如果路面表面特性(例如平坦度、滑动阻力性能、车辙深度等)超过规定的界限，则高等级路面会影响安全和行驶质量，即使路面表面破坏还没有达到严重度，即可以认为路面达到了界限状态，因此通过与路面设置修正期间中能够承受的界限状态对应的路面表曲线值等级稍低的道路，通常以某种路面结构破坏为极限状态，对应的道路表的弯道可以很大。 ld=600Ne-0.2A c As AB式中： ld设定修正曲线值(0.01mm )； 在Ne修订年限内的1车道上的累计当量标准轴负荷通行次

12、数Ac道路的等级系数、高速道路、一级道路为1.0、二级道路为1.1、三级道路为1.2。 As面层类型系数、沥青混凝土面层用1.0热拌沥青胶碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1，对沥青胶表面的治疗为1.2，中低级路面为1.3。 AB基层类型系数相对于半刚性基层为1.0的柔性基层，在基层的情况下为1.6。 修正曲线值相当于路面竣工后第一年的不利季节，路面是标准轴负荷100kN测得的最大回弹曲线值。 弯道指标不能表示路面结构内个别结构层的某些指标是否处于破坏极限状态。 在设置半刚性基层的路面结构中，通常，极限状态首先发生在基层底部，发生初期裂缝，然后，上抗拉应力增大引起基层裂缝，最后扩展到沥青胶层。

13、由于柔性基层以粒状结构为主，不承担挠曲应力，沥青胶面层受到较大的轮载力矩，整个路面结构的极限状态首先出现在沥青胶面层底部，形成初始裂纹，然后车轮反复作用而逐渐扩展，沥青胶面层形成断裂裂纹。 沥青胶路面结构层材料的允许抗拉应力是路面受到反复行驶载荷作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。指沥青混凝土临界极限拉伸强度、15点临界极限拉伸强度的水泥稳定体系材料的龄期为90d临界极限拉伸强度(MPa )二灰稳定体系，石灰稳定体系的材料龄期为180d临界极限拉伸强度(MPa )。路面结构层材料的允许抗拉应力(MPa )结构层材料的极限极限拉伸强度(MPa )、中国沥青胶路面建设规范采用割断强度。 极限拉伸

14、强度结构系数。 沥青混凝土面层、无机结合材料稳定骨料、无机结合材料稳定细粒土、结构层材料极限拉伸强度因疲劳而降低的极限拉伸强度结构系数Ks与材料的疲劳特性有关。 反映沥青混合料性质的混合物倾斜系数为：细中粒式沥青胶混合土为1.0、粗粒式沥青混凝土为1.1； 道路等级系数。 路面结构设置修订用两个指标修订结构层的厚度，其中厚层的厚度作为最终设置修订结果，可以满足弯曲沉降和挠曲应力两个设置修订指标的要求。 二、路面结构厚度设定修正方程和设定修正残奥表、一、路表弯曲值、二、结构层底挠曲应力、高速公路、一次道路、二次道路路面结构，以路表面反弹弯曲值、沥青混凝土层的层底应力及半刚性材料层的层底应力作为设

15、定修正指标。 三级公路、四级公路的路面结构以路面设修曲线值为设修指标。 有条件时，应对重载交通路面检查沥青混合料抗剪强度。 路面结构的厚度设定修正应满足结构整体承载力和抗疲劳裂纹的要求：1)侧隙中心(a点)路表修正曲线值应小于设定修正曲线值，即lSlR 2)侧隙中心(c点)或单圆载荷中心(b点)的层底抗拉应力应小于或等于路基的反也可以使用落锤式角锥测量路基的回弹模式量。 (2)显示查找表法是，对于新道路路基没有完成，没有实测条件的情况下，按照下述的顺序推定路基反弹弹性模数。 确定临界高度的临界高度是指在地基不利的季节，分别处于干燥、中湿或湿润状态时道床表面离地下水位或积水水位的最小高度。 制作

16、土的平均浓度推定路基排斥弹性模数；(3)室内实验法，在最佳含水率条件下，取用小装载板测得的排斥弹性模数E0的值，考虑不利季节的影响，乘以减率。 (4)交换算法决定CBR和E0的关系。 4 .结构层排斥弹性模数E1无论使用哪一个控制指标来设定厚度，各结构层的排斥弹性模数都采用耐压排斥弹性模数。 将路由表曲线值作为设定订正管理指标的情况下，将标准试验温度设为20，将层底抗拉应力作为设定订正管理指标的情况下，将标准试验温度设为15，适应与不同的设定订货控制指标对应的最不利的环境温度。 在规定的年龄测定了半刚性材料的抗压反弹弹性模数。 为了确保路基的强度和稳定性，必须采取措施防止地面水和地下水浸入路面

17、路基。 路基应修改为干燥或中湿状态，土基回弹模型值应大于30MPa，重交通、特重交通道路的土基回弹模型值应大于40MPa。 湿润、过湿状态的路基，应该进行更换砂、砂砾、碎石透水性材料处理地基，或者混合熟石灰、固化材料处理，设置土工合成材料，强化路基排水等综合处理。 根据各种路基处理措施，决定土基反弹弹性模数的设定修订值。设置修订时以路基土类和干湿类型及路基横截面形式将路基分为几个分段，并决定各分段的地基反弹弹性模数设置修订值。 5 .结构层材料的弯曲极限强度采用间接抗拉试验，即裂纹试验确定。考虑到路面结构层的反弹弹性模数最不利的组合，反弹弹性模数Ei的设定修正值如下： (1)在修正路面表弯曲时

18、，各层的材料用式1修正，(2)在修正层底挠曲应力时，修正层以下的各层的弹性模数用式1修正，修正层以上的各层的弹性模数用式2修正， 式中s各试验片的模量的标准离差Za保证率取95%的系数，2.0、路面设定修正中的各构造层的材料设定修正残奥表应根据道路等级和设定修正阶段的要求来决定。 1 )可行性研究阶段可以参考规范决定设置修订残奥表；2 )高速公路、一级公路初步设置修订或二级或二级以下公路设置修订时，可以参考本地辖区现有的试验资料或工程经验确定。 3 )高速公路、一级道路施工图设置时选择工程用路面材料实测设备修订残奥表对各级道路采用新材料时，也必须实测设备修订残奥表。 路面结构层的厚度可以由修正法或检验算法决定1 .修正法：根据路用性能要求或工程经验确定路面结构的组合类型，首先制定某层作为设定修正层，然后根据混合材料类型和施工技术要求确定其他各层的厚度，按照修正流程确定设定修正层的2、检测算法：先根