彈性層狀體系理論分析-wenkub
2023-05-26 04:00:21 本頁(yè)面
【正文】 功能的關(guān)健。 對(duì)瀝青碎石面層采用容許彎沉和容許剪應(yīng)力兩項(xiàng)指標(biāo)設(shè)計(jì)。 ? 我國(guó)柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)定選取以下三項(xiàng)指標(biāo)作為 瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ： 容許回彈彎沉指標(biāo) 容許彎拉應(yīng)力指標(biāo) 容許剪應(yīng)力指標(biāo) ? 上述指標(biāo)中實(shí)際值和容許值的偏差應(yīng)控制在 5％以內(nèi)。 松散的材料被車輪后的真空吸力及風(fēng)、雨等原因帶離路面，便形成大小不等的坑槽；路面網(wǎng)裂后期，碎塊被行車荷載繼續(xù)碾碎并被帶離路面，也會(huì)形成坑槽。 泛油、推移（擁包） 面層混合料中瀝青含量偏多或空隙率太小（ ＜ 3％）時(shí)，瀝青會(huì)在夏季高溫天氣下受行車荷載的作用而溢出路表面，形成一層有光澤的瀝青膜，稱為泛油。累積變形量與荷載大小、重復(fù)作用次數(shù)、結(jié)構(gòu)層類型及土基的性質(zhì)有關(guān)。 反射裂縫是指穩(wěn)定類基層因溫度變化產(chǎn)生橫向裂縫并反映到面層，使面層每隔一定距離也出現(xiàn)橫向裂縫。 疲勞開(kāi)裂 疲勞開(kāi)裂是指路面在正常使用情況下，由行車荷載的多次重復(fù)作用引起的沿行車輪跡帶的縱向平行裂縫。 10－ 3柔性路面損壞現(xiàn)象與設(shè)計(jì)指標(biāo) 瀝青路面的路用性能隨著行車荷載的反復(fù)作用及環(huán)境因素的變化，而導(dǎo)致其功能逐漸衰減、變壞，以致于喪失正常的工作能力。本節(jié)主要講述柔性路面中廣泛采用的路面類型 — 瀝青路面的損壞現(xiàn)象。開(kāi)始細(xì)而短，逐漸發(fā)展成網(wǎng)裂。 反射裂縫和低溫開(kāi)裂初期較細(xì)小，不影響行車，但在水份侵蝕下，縫隙會(huì)逐漸加大發(fā)展成網(wǎng)裂等其他破壞。 沉陷 沉陷是指路面在荷載作用下，其表面產(chǎn)生較大的凹陷變形，有時(shí)凹陷兩側(cè)伴有隆起現(xiàn)象出現(xiàn)。 這種瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度往往較低，在受到較大的車輪水平荷載作用時(shí)，面層材料會(huì)沿行車方向發(fā)生剪切或拉裂破壞而出現(xiàn)隆起甚至波浪現(xiàn)象，即為推移或擁包。 二、設(shè)計(jì)指標(biāo)及適用范圍 由于瀝青路面破壞模式和原因較為復(fù)雜，因此應(yīng)選擇既能反映瀝青路面主要破壞特點(diǎn)，同時(shí)又能在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到控制作用的臨界破壞狀態(tài)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。容許值采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算；實(shí)際值通過(guò)彈性層狀體系理論計(jì)算。 對(duì)瀝青貫入式、瀝青表處、粒料路面，只用容許回彈彎沉指標(biāo)設(shè)計(jì)。 路面結(jié)構(gòu)組合應(yīng)該結(jié)合交通荷載、環(huán)境因素和當(dāng)?shù)刂凡牧系葪l件，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的路面結(jié)構(gòu)體系，以充分發(fā)揮路面各層及結(jié)構(gòu)的整體效能。 設(shè)計(jì)原則 （ 2）按路面受力特征選擇各結(jié)構(gòu)層次 荷載應(yīng)力 隨深度增加而遞減，對(duì)路面各結(jié)構(gòu)層材料強(qiáng)度和剛度的要求也隨著深度的增加而降低。相鄰兩層材料模量比過(guò)大，上層底面將產(chǎn)生過(guò)大的彎拉應(yīng)力（或彎拉應(yīng)變）容易使上層開(kāi)裂。此外，在軟弱潮濕的路基上，不宜直接鋪筑碎（礫）石基層，以防止污染基層或產(chǎn)生過(guò)大的變形。 二、設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)道路等級(jí)選擇路面等級(jí)與類型； 考慮遠(yuǎn)近期的結(jié)合； 考慮當(dāng)?shù)刈匀粭l件與路基的干濕類型； 考慮材料來(lái)源及施工條件； 按照以上設(shè)計(jì)原則初步擬定幾個(gè)結(jié)構(gòu)組合方案； 初擬各層厚度（其中一層待求）； 進(jìn)行方案比較，確定方案。 ? 我國(guó)在多年研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，采用以雙圓均布荷載作用下的彈性層狀彈性理論為基礎(chǔ)的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算方法。 ⑥ 將標(biāo)準(zhǔn)軸載一側(cè)的雙輪組荷載簡(jiǎn)化成兩個(gè)圓形均布荷載。 多層體系厚度等效換算 （ 1）路表彎沉等效換算 （ 2）上層底面彎拉應(yīng)力等效換算 ???? 122niiiEEhH41 xixii EEhh ??? ???? ?? 111nxi xii EEhH（ 3）中層底面彎拉應(yīng)力等效換算 ??? ?? 2142ni niiEEhh二、容許回彈彎沉值 lR的計(jì)算 概念： 回彈彎沉 ：路基或路面在行車荷載作用下產(chǎn)生垂直變形，卸載后能恢復(fù)的那一部分變形。 ? 輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù) Ne與此時(shí)路表面回彈彎沉的關(guān)系，可通過(guò)對(duì)已使用多年的各類路面進(jìn)行彎沉測(cè)定（回彈彎沉測(cè)定儀），并調(diào)查路面已承受的累計(jì)交通量，經(jīng)整理分析后得出。并把第四外觀等級(jí)作為路面臨界破壞狀態(tài)，以該級(jí)路面的彎沉值的低限作為臨界狀態(tài)的劃界標(biāo)準(zhǔn)。 將路面竣工后第一年不利季節(jié)的路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)取作路面設(shè)計(jì)狀態(tài)。 ?通過(guò)對(duì)全國(guó)共 31段試驗(yàn)路和生產(chǎn)路段的長(zhǎng)期跟蹤觀測(cè)，經(jīng)過(guò)對(duì)大量測(cè)試數(shù)據(jù)的分析， AT近似取 。高速公路、城市快速路為 、一級(jí)公路、大城市主干路為 ，二級(jí)公路、大城市次干路及小城市主干路為 ，三、四級(jí)公路及中小城市次干路、支路為 ； As－面層類型系數(shù)。 設(shè)計(jì)車道上標(biāo)準(zhǔn)軸載在使用年限（ t年）內(nèi)的累計(jì)作用次數(shù) Ne，可在通過(guò)調(diào)查得到整個(gè)行車道的在設(shè)計(jì)初期日交通量換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量作用次數(shù) Nci和交通量年平均增長(zhǎng)率 r后，按下式計(jì)算： ?? ? ???? ]1)1[(365tcieNN 例題 某二級(jí)公路在不利季節(jié)采用相當(dāng) BZZ100軸載的汽車測(cè)定舊路面彎沉值，測(cè)定時(shí)路表溫度為 90℃ ，前5h的平均氣溫為 4℃ ；共進(jìn)行了 27個(gè)彎沉點(diǎn)的測(cè)試，測(cè)試的具體結(jié)果見(jiàn)下表所示，試計(jì)算其路段的計(jì)算彎沉值？ 三、結(jié)構(gòu)層彎拉應(yīng)力驗(yàn)算 驗(yàn)算瀝青混凝土面層和整體性材料基層在車輪荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力是否超過(guò)容許彎拉應(yīng)力，即 σ≤ σR （一）容許彎拉應(yīng)力 概念：指路面結(jié)構(gòu)在行車荷載反復(fù)作用下達(dá)到疲勞臨界 狀態(tài)時(shí)的最大疲勞彎拉應(yīng)力。 計(jì)算彎拉應(yīng)力時(shí)的多層體系換算方法 1）計(jì)算第 n1層以外的任一結(jié)構(gòu)層時(shí)（第 x層） 換算圖式 : 換算公式 :（彎拉回彈摸量） 上層、中層當(dāng)量厚度按下式計(jì)算： 11141?????????xinxiixixiiEEhHEEhh2）計(jì)算第層底面彎拉應(yīng)力時(shí) 換算圖式 : 換算公式 :（彎拉回彈摸量） 142
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