《公路設計總論》 ——公路工程設計程序及內容

1、11-3瀝青路面設計指標11-4土基與路面材料強度指標,道橋系二○○七年五月,第三節(jié) 瀝青路面設計指標,一、路面結構的破壞模式與設計指標 (一)路面結構的破壞模式 (二)設計指標二、路面設計彎沉值計算三、結構層材料的容許拉應力,返回,,,,,路面結構的破壞模式,1．沉陷 2．車轍 3．疲勞開裂 4．推移,返回,,,,,沉陷,沉陷是路面在車輪荷載作用下，其表面產生的較大凹陷變形，有時凹陷兩側伴有隆起現象。,

2、返回,車轍、疲勞開裂,2．車轍是路面結構層及土基在行車荷載重復作用下，以及結構層中材料的側向位移產生的累計永久變形。3．開裂是瀝青路面常見的破壞類型。開裂的種類和原因有幾種，這里所說的開裂是路表無顯著永久變形而出現的裂縫現象。疲勞開裂的特點是首先出現較短的縱向開裂，繼而逐漸發(fā)展為網狀開裂，開裂面積不斷擴大。發(fā)生疲勞開裂的主要原因是：結構整體強度不足或在車輪荷載反復作用下，瀝青結構層底面或半剛性基層底面產生的拉應力(或拉應變)超過材料

3、的疲勞強度，底面便發(fā)生開裂，并逐漸擴展延伸到表面。,返回,推移,推移是瀝青路面材料沿行車方向發(fā)生剪切或拉裂破壞面出現推擠或擁起現象。,返回,設計指標,1．路面設計彎沉值Ld應大于或等于路表實際可能產生的回彈彎沉值Ls，即 Ls≤Ld 2．瀝青混凝土面層和整體性材料基層(即半剛性基層)底面的容許拉應力σR作為驗算指標，此值應大于或等于路面中相應結構層底面實際可能產生的最大拉應力σm即

4、 σm ≤σR 3．瀝青面層材料的容許切應力作為驗算指標，此值應大于或等于面層破裂面上實際可能產生的切應力τa，即 τa≤τR,返回,路面設計彎沉值計算,1、概念：所謂彎沉，是指在車輪荷載作用下路面產生的垂直位移(也稱垂直變形)

5、。2、概念：路面設計彎沉值：根據設計年限內一個車道上預測通過的累計當量軸次、公路等級、面層和基層而確定的路面彎沉設計值。式中：Ld——路面設計彎沉值，0.01mm，對瀝青路面系指路面溫度為20°C的值；N——累計當量軸次，次；Ac——公路等級系數，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1．2；As——面層類型系數，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌瀝青碎石、瀝青上拌下貫式，瀝青貫人式，乳化瀝青碎石為

6、1．1；瀝青表面處治為1．2；粒料類面層(中低級路面)為1.3；Ab——基層類型系數，對半剛性基層、底基層總厚度大于或等于20cm時，Ab＝1.0，其他情況見規(guī)范規(guī)定。3、例題講解,返回,結構層材料的容許拉應力,1、概念：容許拉應力σR：是路面承受行車荷載反復作用達到臨界破壞狀態(tài)時的最大疲勞拉應力。2、計算公式： σR= σsP/ Ks式中：σsP——瀝青混凝土或半剛性結構層材料的劈裂強度，MPa，由試驗確定；Ks——抗拉

7、強度結構系數，同荷載的反復作用次數有關。 結構層材料劈裂強度，對瀝青混凝土系指15°C時的劈裂強度；對石灰土、二灰、二灰土等強度低的材料，系指6個月齡期的劈裂強度；其他穩(wěn)定類基層材料，均指90日齡期的劈裂強度。,返回,第四節(jié) 土基與路面材料強度指標,一、路基受力與工作區(qū)二、土基回彈模量的確定方法三、路面材料設計參數的確定方法,返回,,,,路基受力與工作區(qū),1、路基受力狀況通常路基承受兩種荷載，一種是路面和路基自重

8、引起的荷載，另一種是車輛輪重引起的外荷載，在兩種荷載的共同作用下，使路基土處于受力狀態(tài)。正確的設計應使路基受力時盡可能只產生彈性變形，而當車輛駛過后，路基變形可以恢復原狀，以確保路基的相對穩(wěn)定，而不致引起路面破壞。2、路基的工作區(qū)某一區(qū)域可看做是支承路面、受車輛荷載作用影響較大的范圍，這一深度范圍稱為路基的工作區(qū),返回,土基回彈模量的確定方法,1、概念：回彈模量是指路基、路面及筑路材料在荷載作用下產生的應力與其相應的回彈應變的比值。

9、2、確定方法：現場實測：室內實驗法 換算法 查表法：,返回,路面材料設計參數的確定方法,1、按有關規(guī)程的規(guī)定實測材料設計參數，并確定各層材料回彈模量和抗拉強度的設計值。 2、 (1)半剛性材料的抗壓回彈模量，按公路工程無機結合科穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTJ057—94)中T0801-94叫規(guī)定的頂面法測定。瀝青混合料的抗壓回彈模量測試方法應按《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》(JTJ 052—2000)中T0713-2