《沥青路面设计》ppt课件2

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1、沥青路面设计第一节弹性层状体系理论概述第二节沥青路面的破坏状态与设计标准第三节沥青路面结构组合设计第四节新建沥青路面的结构厚度计算第五节路面结构的剪应力计算第六节沥青路面改建设计第七节AASHTO和Shell设计方法概述第一节弹性层状体系理论概述当前世界各国众多的沥青路面设计方法，可概括分为两类：1.以经验或试验为依据的经验法;2.是力学分析为基础考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的理论法。我国沥青路面设计规范规定的沥青路面设计理论就是以弹性层状体系理论为基础。严格的说，沥青路面在力学性质上属于非线性的弹－粘塑性体。但考虑实际情况，对厚度较大、强度较高的高等路面看作线性弹性体

2、。弹性层状体系示意图一、基本假设和计算方法基本假设：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、变形和位移为零；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；5.不计自重。第二节沥青路面的破坏状态与设计标准沥青路面由于环境因素的不断影响和行车荷载的反复作用，经过一段时间的使用，便会产生破坏而失去原有的使用能力。沥青路面的结构破坏状态主要有沉陷、车辙、疲劳开裂、推移

3、、低温缩裂等。一、沉陷现象：是路面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，当沉陷严重时，可能逐渐发展成网裂。原因：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。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二、车辙现象：路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的测向位移产生的积累永久变形。这种变形出现在行车轮带处，即形成路面的纵向带状凹陷。车辙是高级沥青路面的主要破坏形式。原因：重复作用积累起来

4、的残余变形总和。主要同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。设计指标：路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。根据观测试验结果，国外已提出了表征上述关系的经验公式和设计指标。有代表性的控制车辙深度的指标有两种：一种是路面各结构层包括土基的残余变形总和；另一种是路基表面的垂直变形。——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、疲劳开裂现象：路面在正常使用情

5、况下，在行车荷载的反复作用下，路面无显著的永久变形的开裂，大多都是形成细而短的横向开裂，并逐渐扩展成网状。原因：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值超过材料的疲劳强度，地面开裂，并逐渐向表面发展。设计指标：以疲劳开裂作为设计标准时，用结构层底面的拉应变或拉应力不超过相应的容许值控制设计，即：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、推移现象：沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路面表面可能出现推移和拥起。原因：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材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击、

6、震动有关。设计指标：——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、低温缩裂显现：这种开裂一般为横向间隔性的裂缝，严重时才发展为纵向裂缝。原因：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。设计指标：低温缩裂是一项同荷载因素无关的设计指标，即低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力应不大于该温度时材料的容许拉应力，即：——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六、路面弯沉设计标准路面弯沉是路面在垂直荷载作用下，产

7、生的垂直变形。能反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系，同时也比较容易测定。路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，它是根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴载、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值，是路面厚度的主要依据。我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。高速公路、一级公路和二级公路的沥青路面还须对沥青混凝土路面和半刚性基层进行层底拉应力的验算。城市道路路面设计尚需进行沥青混合料面层的剪应力验算。第三