【正文】 層 雙圓荷載 → 路面彎沉 高級(jí)路面 → 三層體系 → 中層：基層 → 層底拉應(yīng)力 下層：路基 → 剪應(yīng)力 我國(guó)現(xiàn)行新建柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 ][ ds ll ?][ Rm ?? ?][ R?? ? ?54 1）計(jì)算圖式： 我國(guó)公路和城市道路瀝青路面厚度計(jì)算均采用回彈彎沉指標(biāo)；計(jì)算點(diǎn)位置在單后軸雙輪組輪隙中心處。 2）應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)： 注： 多層體系換算： 計(jì)算圖式 A B C BDEC 55 1）現(xiàn)有路面回彈彎沉： A、測(cè)試方法： 杠桿式彎沉儀 貝克曼梁（ =+； =+） +標(biāo)準(zhǔn)軸載汽車 → 前進(jìn)卸荷法測(cè)定 (5km/h)。 B、特點(diǎn)： ?彎沉值的大小反映了路基路面的強(qiáng)弱； ?在達(dá)到相同程度的破壞時(shí)，回彈彎沉大小同該路面的使用壽命 輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù)成反比關(guān)系 → 由該關(guān)系 → 路面使用壽命 → 路面所容許的最大彎沉值。 路面允許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉 56 2）容許彎沉： A、定義： 路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值，記為 LR。 B、容許彎沉與路面使用壽命的關(guān)系： → → 路面允許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉 l BNRe? ? ?? eR Nl sceR AANl超 載載 修正、 ??? ? 0:57 3）路面設(shè)計(jì)彎沉： A、定義： 根據(jù)設(shè)計(jì)所限內(nèi)每個(gè)車道通過(guò)的累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù)、公路等級(jí)、面層和基層類型確定的，相當(dāng)于 路面竣工后第一年不利季節(jié)，路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載 100kN作用下測(cè)得的最大回彈彎沉，記為 Ld。 B、物理意義： Ld是與作用壽命達(dá)到時(shí)容許彎沉相匹配的，設(shè)計(jì)時(shí)，即路面剛修建完時(shí)，受標(biāo)準(zhǔn)荷載作用之下應(yīng)具有的回彈彎沉；是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，也可以作為路面竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 C、 Ld → Ls關(guān)系： 反映路表彎沉在使用期間的變化 (影響因素復(fù)雜 ) D、設(shè)計(jì)彎沉 Ld ： 式中： Ld單位 ， Ac/As公路等級(jí) /面層類型 路面允許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉 sced AANL ??58 4）彎沉值的修正： 設(shè)計(jì)時(shí)取 Ls=Ld，但存在誤差，需修正。 實(shí)測(cè)彎沉和理論彎沉關(guān)系 ： 彎沉綜合修正系數(shù) F： 應(yīng)用： ?已知 Ld ，求 αL→ hi：由 Ls=Ld → F → αL→ hi ?已知路面結(jié)構(gòu)，求 Ls ： 因 F中含有 Ls→ 試算法，?。? 路面允許彎沉與設(shè)計(jì)彎沉 )(1 0 0 0)( mmFlcmFll s 理理s 理理s ????? ?????????????PELF os?10 )(2EEpl ls?? ????59 1）標(biāo)準(zhǔn)軸載： 我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載 100KN標(biāo)準(zhǔn)軸載 2）軸載換算： 等效換算 → 軸載 P1作用 N1次換算成軸載 P2作用N2次，換算前后軸載對(duì)路面作用達(dá)到相同效果 。 換算原則： ? 換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)； ? 對(duì)某一種交通組成，不論以哪種軸載的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸載換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計(jì)算的路面厚度是相同的。 3）軸載換算：（半理論，半經(jīng)驗(yàn)） P378379 ?以設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青層底拉應(yīng)力驗(yàn)算： Pi25kN ?進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 ： Pi50kN → 累計(jì)當(dāng)量軸次 P401 標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算 121 ????????? ?? ppnCCN iiki8239。139。 ????????? ?ppnCCN iiki60 在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須確定土基與路面結(jié)構(gòu)各層材料的回彈模量，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度。 1. 路基土回彈模量值 路基土的回彈模量值除受加荷方式和應(yīng)力狀態(tài)等因素的影響外，還與土的性質(zhì)、密實(shí)度、含水量及土基所處的干濕狀態(tài)有關(guān)。路面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在最不利季節(jié)采用現(xiàn)場(chǎng)承載板試驗(yàn)確定土基頂面回彈模量，在路基尚未修建完工的情況下，通過(guò)有關(guān)參考資料估計(jì)土基的回彈模量。 A、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法： 不利季節(jié)，剛性承載板，現(xiàn)場(chǎng)土基實(shí)測(cè) E0 法一： 剛性承載板： 法二： 土基彎沉測(cè)定法：彎沉測(cè)定簡(jiǎn)便快捷 → 建立兩者關(guān)系 土基回彈模量值的確定與修正： （實(shí)驗(yàn)保證率、季節(jié)修正） 結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的確定 61 B、查表法： 無(wú)實(shí)測(cè)條件時(shí)： ?確定臨界高度：自然區(qū)劃 → 臨界高度（表 149） ?擬定平均稠度：臨界高度 → 干濕類型 → 平均稠度（表 1410） ?預(yù)測(cè)土基回彈模量 :自然區(qū)劃 +平均稠度 +表 1411→ 回彈模量 C、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法： ?室內(nèi)實(shí)驗(yàn)法： 取代表性土樣在室內(nèi)根據(jù)最佳含水量條件下得小承載板回彈模量 E0 → 考慮不利季節(jié) /年份 → 乘以折減系數(shù) ? ?折減系數(shù) ?：查表確定。 D、換算法： 多元回歸分析 ?建立 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定與室內(nèi)試驗(yàn)的關(guān)系 → E0~L0、 E0~CBR的相關(guān)換算關(guān)系式 → 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)其它指標(biāo) → 關(guān)系式 → E0 。 結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的確定 62 ： 試驗(yàn) → 不確定性與變異性 A、 設(shè)計(jì)時(shí)采用何種試驗(yàn)及其模量值應(yīng)考慮因素： ?測(cè)試方法簡(jiǎn)便，結(jié)果比較穩(wěn)定； ?測(cè)得模量值和強(qiáng)度 → 較好反映各種路面材料的力學(xué)特性； ?模量值和強(qiáng)度用于厚度計(jì)算時(shí)，應(yīng)較好地與設(shè)計(jì)方法相匹配，設(shè)計(jì)厚度與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相吻合。 結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的確定 63 B、我國(guó)現(xiàn)行的公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定： ?以設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度、對(duì)面層 /基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算、剪應(yīng)力驗(yàn)算 → 各層材料的計(jì)算模量采用抗壓回彈模量，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度采用劈裂強(qiáng)度； ?彎沉測(cè)量 → 20℃ 為標(biāo)準(zhǔn)溫度 → 以路面設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度時(shí)，采用 20℃ 的抗壓模量； ?層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 → 以 15℃ 為標(biāo)準(zhǔn)溫度 → 15℃ 的抗壓模量； ?工程可行性研究 /道路初步設(shè)計(jì)階段 → 查 表選用材料參數(shù) 結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的確定 64 ： 疲勞開(kāi)裂 A、 設(shè)計(jì)要求： 結(jié)構(gòu)層底面的最大拉應(yīng)力不大于結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力： 容許拉應(yīng)力：路面承受行車荷載反復(fù)作用達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)的最大疲勞應(yīng)力。 B、容許拉應(yīng)力的確定： 式中： ? 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力 ( MPa)； ? 結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強(qiáng)度（Ｍ Pa)，由實(shí)驗(yàn)確定。我國(guó)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范采用極限劈裂強(qiáng)度； Ks? 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，具體見(jiàn)課本 P392。 結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的確定 ? ?m R?? ?R KspS??R?sp65 1）任務(wù)確定； (路面等級(jí)、路面類型、累計(jì)作用軸次 ) 2）結(jié)構(gòu)層次組合設(shè)計(jì)，層厚初擬； 3）材料組成設(shè)計(jì)與材料設(shè)計(jì)參數(shù)； 4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的確定； 5）路面彎沉 → 結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)； 6）應(yīng)力驗(yàn)算； 7）對(duì)季節(jié)性冰凍地區(qū)，驗(yàn)算防凍厚度是否滿足要求； 8）城市道路尚應(yīng)驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度； 9）經(jīng)濟(jì)分析，方案比選。 設(shè)計(jì)程序框圖： P403 設(shè)計(jì)過(guò)程示例： P401407 瀝青路面設(shè)計(jì) 步驟 66 1）路面彎沉 → 結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì) 路面厚度由多層彈性體系理論計(jì)算，按層間接觸完全連續(xù)時(shí)，在雙圓均布荷載作用下，輪隙中心處實(shí)測(cè)路表彎沉值ls=設(shè)計(jì)彎沉 ld的原則進(jìn)行： FEps cl ?? ??021 0 0 0當(dāng)交通量或設(shè)計(jì)彎沉 /土基彈性模量 /結(jié)構(gòu)層計(jì)算參數(shù)已知，并擬定除計(jì)算層外的各結(jié)構(gòu)層厚度后 → 專用的瀝青路面設(shè)計(jì)程序或查表法→ 計(jì)算結(jié)構(gòu)層的厚度。 67 2） 設(shè)計(jì)層的確定 計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度時(shí)，應(yīng)先選定某一層作為設(shè)計(jì)層，然后擬定面層和其他層厚度。 一般的做法為： ?采用半剛性基層、底基層結(jié)構(gòu)時(shí)，任選一層作為設(shè)計(jì)層； ?采用半剛性基層、粒料類底基層時(shí)，應(yīng)先擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層作為設(shè)計(jì)層； ?采用柔性基層、底基層結(jié)構(gòu)時(shí)，宜擬定面層、底基層厚度，求算基層的厚度。