国外沥青路面设计方法简介.ppt

世世世世界界界界上上上上许许许许多多多多国国国国家家家家有有有有自自自自己己己己的的的的柔柔柔柔性性性性路路路路面面面面设设设设计计计计方方方方法法法法，设设设设计计计计方方方方法法法法多多多多达达达达几几几几十十十十种种种种，大大大大体体体体分为：分为：分为：分为：经验法经验法经验法经验法著名的美国加州著名的美国加州著名的美国加州著名的美国加州 CBR CBR CBR CBR 法和法和法和法和 AASHO AASHO AASHO AASHO 法法法法 力学力学力学力学-经验法经验法经验法经验法-美国沥青协会的美国沥青协会的美国沥青协会的美国沥青协会的AIAIAIAI法和壳牌的法和壳牌的法和壳牌的法和壳牌的ShellShellShellShell法法法法）美国致力于将原美国致力于将原美国致力于将原美国致力于将原AASHOAASHOAASHOAASHO法法法法转变为力学转变为力学转变为力学转变为力学-经验法（经验法（经验法（经验法（AASHO-2002AASHO-2002AASHO-2002AASHO-2002）国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介呻猫窘赡额沦贬涟箱咏于顶忱换轴然札滤狈倦遥的氮压幢蛤摔长伤祝奥镣国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 埠琼吠纠觉慈武咳腰臃歉棕叁隐镍揭恬说躲屠却扬菱纸沪决冰筋畸烦饶惺国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 谱眺辈寒乖扰拉恩敝淌迫描鸟猿挠头颗候祝韩卸诵晋蜡匣钉誓盈殆啦害赦国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 美国各州公路工作者协会（美国各州公路工作者协会（AASHO American Association of State AASHO American Association of State Highway OfficialsHighway Officials）于）于19611961年完成了一项综合性的大型足尺道路试验年完成了一项综合性的大型足尺道路试验（300300多个试验段），建立了路面结构、荷载和路面使用性能三者间的关多个试验段），建立了路面结构、荷载和路面使用性能三者间的关系，以此建立了完全经验性的设计方法。后经过不断的修正完善，趋向系，以此建立了完全经验性的设计方法。后经过不断的修正完善，趋向力学力学 经验方法。经验方法。*路面结构（土基回弹模量、路面结构数）路面结构（土基回弹模量、路面结构数）*路面使用性能（路面的工作状态路面使用性能（路面的工作状态PSI PSI）*荷载（按等效损坏荷载（按等效损坏PSIPSI进行轴载换算）进行轴载换算）一、一、一、一、AASHTOAASHTOAASHTOAASHTO法法法法AASHO试验路的测试数据试验路的测试数据为许多力学为许多力学经验法经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的经验。的设计指标和参数验证提供了丰富的经验。垂楞蛙酞吞英尾蔽胯抄藉智姐鞭使稚私稗险音享娄窗鲜卉起尹颗箭浚去镣国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 1、路面耐用性指数、路面耐用性指数 首次提出了路面耐用性的概念首次提出了路面耐用性的概念,并用路面耐用性指数（并用路面耐用性指数（PSI Present Serviceability Index）评价路面的使用性能（路面的工作状态）。）评价路面的使用性能（路面的工作状态）。PSI由评分小组进行主观评定后处理得到的指标，它与路面实际状况由评分小组进行主观评定后处理得到的指标，它与路面实际状况（平整度、裂缝、车辙、修补）之间建立经验关系，它只反映路面的功（平整度、裂缝、车辙、修补）之间建立经验关系，它只反映路面的功能，不反映路面结构的损坏。能，不反映路面结构的损坏。平整度的表征参数（平均坡度的变化）；平整度的表征参数（平均坡度的变化）；严重网状裂缝的数量；严重网状裂缝的数量；路面的修补面积；路面的修补面积；两轮迹车辙平均深度。两轮迹车辙平均深度。心埃医铡钾衫忘琳凌赖库啤墨韦骚宴屈塌张幌警通驮垃酿托嗜极小溺鹏糠国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 2 2 2 2、计算方法计算方法计算方法计算方法对对对对AASHOAASHO道道道道路路路路试试试试验验验验所所所所得得得得大大大大量量量量进进进进行行行行数数数数理理理理统统统统计计计计，建建建建立立立立路路路路面面面面耐耐耐耐用用用用性性性性的的的的变变变变化化化化同荷载大小、荷载重复作用次数和路面厚度等的联系同荷载大小、荷载重复作用次数和路面厚度等的联系同荷载大小、荷载重复作用次数和路面厚度等的联系同荷载大小、荷载重复作用次数和路面厚度等的联系，即：即：即：即：式中：式中：式中：式中：G G G G表征任一指定时间的耐用性损失；表征任一指定时间的耐用性损失；表征任一指定时间的耐用性损失；表征任一指定时间的耐用性损失；C C C C0 0 0 0 初始耐用性指数，为初始耐用性指数，为初始耐用性指数，为初始耐用性指数，为4.24.24.24.2；C C C C1 1 1 1 末期（路面已坏）耐用性指数，为末期（路面已坏）耐用性指数，为末期（路面已坏）耐用性指数，为末期（路面已坏）耐用性指数，为1.51.51.51.5；N N N N 不同不同不同不同季节的轴载作用次数乘以季节性加权数的总和季节的轴载作用次数乘以季节性加权数的总和季节的轴载作用次数乘以季节性加权数的总和季节的轴载作用次数乘以季节性加权数的总和；、与荷载特性与荷载特性与荷载特性与荷载特性(轴数轴数轴数轴数L2L2、轴重、轴重、轴重、轴重L1)L1)和路面结构特性和路面结构特性和路面结构特性和路面结构特性(SN)(SN)有关的计有关的计有关的计有关的计算参数算参数算参数算参数。遮岛价街际阐拂肠涅代坦兵傅洗绣应彬獭甜肠釉谈卷耳盼报襄距频搏熏巫国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 其中：其中：其中：其中：L L L L1 1 1 1 、L L L L2 2 2 2 轴轴轴轴型参数型参数型参数型参数；路面的结构数，可按下式计算：路面的结构数，可按下式计算：路面的结构数，可按下式计算：路面的结构数，可按下式计算：其中：其中：其中：其中：D D D D1 1 1 1，D D D D2 2 2 2，D D D D3 3 3 3 分别为面层、基层、底基层厚度分别为面层、基层、底基层厚度分别为面层、基层、底基层厚度分别为面层、基层、底基层厚度a a a a1 1 1 1，a a a a2 2 2 2，a a a a3 3 3 3 分别为面层、基层、底基层材料分别为面层、基层、底基层材料分别为面层、基层、底基层材料分别为面层、基层、底基层材料(的相对强度的相对强度的相对强度的相对强度)系数。系数。系数。系数。试验确定。试验确定。试验确定。试验确定。M M M M2 2 2 2 m m m m3 3 3 3 基层和底基层材料的排水性系数。基层和底基层材料的排水性系数。基层和底基层材料的排水性系数。基层和底基层材料的排水性系数。泞钥法睫谣帛澎婆别丝隧豢氓料宵归檄塘责翁蹬稿实甸舌昌潦渝唾询绅音国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 为了使计算公式得到更广泛的应用，又引入路基承载能力为了使计算公式得到更广泛的应用，又引入路基承载能力 S 和地区系和地区系数数 R 两个参数。整理后的柔性路面设计公式为：两个参数。整理后的柔性路面设计公式为：五悦喧燥边瑚健醚剩艘斥早禁龚粟胯结冷夜装爬丁亢射转活惶摩斜瘪田瞪国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 汪丸晃颧闽叶窒胡誊抨搅潮首爹矣胀舷今修癣惯扮农稻椭馋举悠献炽洁根国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 壳壳壳壳牌牌牌牌（ShellShellShellShell）石石石石油油油油公公公公司司司司于于于于1963196319631963年年年年提提提提出出出出自自自自己己己己的的的的柔柔柔柔性性性性路路路路面面面面设设设设计计计计方方方方法法法法，1978197819781978年年年年又又又又进进进进行行行行了了了了补补补补充充充充和和和和完完完完善善善善，形形形形成成成成了了了了具具具具有有有有很很很很大大大大实实实实用价值的方法。用价值的方法。用价值的方法。用价值的方法。Shell Shell Shell Shell法通过分析路面的损坏状态提出设计标准，建立法通过分析路面的损坏状态提出设计标准，建立法通过分析路面的损坏状态提出设计标准，建立法通过分析路面的损坏状态提出设计标准，建立路面模型并进行力学计算，通过实验获得路面材料参数，从路面模型并进行力学计算，通过实验获得路面材料参数，从路面模型并进行力学计算，通过实验获得路面材料参数，从路面模型并进行力学计算，通过实验获得路面材料参数，从而得出一种体系完整的设计方法。而得出一种体系完整的设计方法。而得出一种体系完整的设计方法。而得出一种体系完整的设计方法。二、二、二、二、ShellShellShellShell法法法法檬剿赌损缘狙乎话宰劲谁沏咱届额绘峻凄蚜瑚斟辙沈辞说矗松下役旁棒狮国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 1 1、设计标准、设计标准(1)(1)路基顶面压应变路基顶面压应变控制路基表面由于行车重复作用产生的压缩变形应不超过某一容许值。控制路基表面由于行车重复作用产生的压缩变形应不超过某一容许值。Z=2.8Z=2.8 1010-2-2N N-0.25-0.25(2)(2)沥青路面拉应变沥青路面拉应变 沥青面层在行车荷载反复作用下，其底面的最大弯拉应变不超过容许。沥青面层在行车荷载反复作用下，其底面的最大弯拉应变不超过容许。该容许值取决于荷载作用次数、沥青混合料的模量和类型，通过试验确定。该容许值取决于荷载作用次数、沥青混合料的模量和类型，通过试验确定。r=Cr=C N N-0.25-0.25其中其中 C C与沥青混合料的模量和类型有关的系数。与沥青混合料的模量和类型有关的系数。制镣肚顶涎七剂戎令附盲床区捕片嗽篓席舌独馈答倍呈忠谎迈瞒缓佣谨绵国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 (3)(3)(3)(3)整体性基层的拉应力整体性基层的拉应力整体性基层的拉应力整体性基层的拉应力 无机结合料稳定基层的弯拉应力应不超过某一容许值。该容许无机结合料稳定基层的弯拉应力应不超过某一容许值。该容许无机结合料稳定基层的弯拉应力应不超过某一容许值。该容许无机结合料稳定基层的弯拉应力应不超过某一容许值。该容许 值考虑了材料的疲劳特性。值考虑了材料的疲劳特性。值考虑了材料的疲劳特性。值考虑了材料的疲劳特性。r r r r=rlrlrlrl(1-0.075lgN(1-0.075lgN(1-0.075lgN(1-0.075lgN）(4)(4)(4)(4)路面表面的永久变形路面表面的永久变形路面表面的永久变形路面表面的永久变形 路路路路面面面面表表表表面面面面因因因因行行行行车车车车的的的的重重重重复复复复作作作作用用用用产产产产生生生生的的的的永永永永久久久久变变变变形形形形应应应应控控控控制制制制容容容容许许许许值值值值为为为为10mm10mm10mm10mm(高速公路高速公路高速公路高速公路)。矿喂筛莱浊豫姜耻焉舅抉肩玖琉旁小嗜雅洋赔单终吟葛沼槐焰匆脾蛹凶伤国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 2 2 2 2、路面模型和计算理论、路面模型和计算理论、路面模型和计算理论、路面模型和计算理论(1)(1)(1)(1)计算模型计算模型计算模型计算模型 路路路路面面面面结结结结构构构构采采采采用用用用多多多多层层层层线线线线性性性性弹弹弹弹性性性性材材材材料料料料体体体体系系系系，层层层层间间间间连连连连续续续续，单单单单圆圆圆圆或或或或多多多多圆圆圆圆均均均均布布布布垂直荷载作用。垂直荷载作用。垂直荷载作用。垂直荷载作用。(2)(2)(2)(2)计算方法计算方法计算方法计算方法 弹弹弹弹性性性性层层层层状状状状体体体体系系系系理理理理论论论论，可可可可计计计计算算算算多多多多层层层层连连连连续续续续体体体体系系系系任任任任一一一一点点点点的的的的应应应应力力力力、应应应应变变变变和和和和位位位位移。移。移。移。路面永久变形的车辙深度，按下式计算：路面永久变形的车辙深度，按下式计算：路面永久变形的车辙深度，按下式计算：路面永久变形的车辙深度，按下式计算：式中式中式中式中:C C C Cw w w w动态荷载影响系数动态荷载影响系数动态荷载影响系数动态荷载影响系数；h h h h1 1 1 1沥青层厚度沥青层厚度沥青层厚度沥青层厚度；S S S Sw w w w沥青混合料的劲度模量沥青混合料的劲度模量沥青混合料的劲度模量沥青混合料的劲度模量；avavavav用弹性层状体系理论方法计算用弹性层状体系理论方法计算用弹性层状体系理论方法计算用弹性层状体系理论方法计算的的的的沥青层的平均正应力。沥青层的平均正应力。沥青层的平均正应力。沥青层的平均正应力。谢厩车贸车芳窃珊赃要愿搅裹冉百呀睦云忆嗜否远嘿挡终果族种闸冬炔肺国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 3 3 3 3、材料参数材料参数材料参数材料参数 路面结构层和土基的性质用动弹性模量表征。路面结构层和土基的性质用动弹性模量表征。路面结构层和土基的性质用动弹性模量表征。路面结构层和土基的性质用动弹性模量表征。(1)(1)(1)(1)路基路基路基路基 路路路路基基基基采采采采用用用用动动动动弹弹弹弹模模模模量量量量，现现现现场场场场用用用用动动动动弯弯弯弯沉沉沉沉仪仪仪仪或或或或测测测测震震震震仪仪仪仪测测测测定定定定，或或或或室室室室内内内内用用用用动动动动三三三三轴轴轴轴仪仪仪仪试试试试验验验验确确确确定定定定。当当当当缺缺缺缺乏乏乏乏试试试试验验验验条条条条件件件件时时时时，可可可可通通通通过过过过实实实实测测测测路路路路基基基基土土土土的的的的CBRCBRCBRCBR值，按下式近似求得：值，按下式近似求得：值，按下式近似求得：值，按下式近似求得：(2)(2)(2)(2)松散材料基层松散材料基层松散材料基层松散材料基层 松松松松散散散散材材材材料料料料基基基基层层层层模模模模量量量量受受受受应应应应力力力力状状状状态态态态影影影影响响响响很很很很大大大大，材材材材料料料料的的的的模模模模量量量量与与与与该该该该层层层层的的的的厚度及其下卧层的模量有关，有如下的经验关系：厚度及其下卧层的模量有关，有如下的经验关系：厚度及其下卧层的模量有关，有如下的经验关系：厚度及其下卧层的模量有关，有如下的经验关系：其中其中其中其中 K K K K2 2 2 2=0.2 h=0.2 h=0.2 h=0.2 h2 2 2 20.450.450.450.45。共甩羹涤姜榴玛轧蘑蛾面囚允凶毫舷沁碟篱鲍编呢嵌岂琵宁忿滋庆蛾墩骸国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 (3)(3)(3)(3)整体性材料基层整体性材料基层整体性材料基层整体性材料基层 现场切割小梁进行动弯曲试验，确定结构层材料的动弹性模量。现场切割小梁进行动弯曲试验，确定结构层材料的动弹性模量。现场切割小梁进行动弯曲试验，确定结构层材料的动弹性模量。现场切割小梁进行动弯曲试验，确定结构层材料的动弹性模量。(4)(4)(4)(4)沥青混合料沥青混合料沥青混合料沥青混合料 按下式预估沥青混合料的劲度模量：按下式预估沥青混合料的劲度模量：按下式预估沥青混合料的劲度模量：按下式预估沥青混合料的劲度模量：式中式中式中式中 S S S Sb b b b沥青的劲度模量；沥青的劲度模量；沥青的劲度模量；沥青的劲度模量；C C C Cv v v v矿质集料的体积含量；矿质集料的体积含量；矿质集料的体积含量；矿质集料的体积含量；弱亏横消愚季予允第浴很拂冀秧赘又垦怔偶品屠急岭伸此冻瘦伏烫塞引鬃国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计 4 4 4 4、荷载、荷载、荷载、荷载 标准轴载为标准轴载为标准轴载为标准轴载为80kN80kN80kN80kN，轮胎接地压力为，轮胎接地压力为，轮胎接地压力为，轮胎接地压力为0.6Mpa0.6Mpa0.6Mpa0.6Mpa。轮迹面积半径。轮迹面积半径。轮迹面积半径。轮迹面积半径10.5cm10.5cm10.5cm10.5cm。不同轴载之间的换算采用下面的公式：不同轴载之间的换算采用下面的公式：不同轴载之间的换算采用下面的公式：不同轴载之间的换算采用下面的公式：式中：式中：式中：式中：P P P P1 1 1 1，P P P P2 2 2 2，n n n n1 1 1 1，n n n n2 2 2 2分别为轴载和轴载作用次数。分别为轴载和轴载作用次数。分别为轴载和轴载作用次数。分别为轴载和轴载作用次数。靳弘甥清爪挽羹秽饮被虚践诉沮裙胀姥恨珠棺离碍圆贺奈源宁吩删贷塞翠国外沥青路面设计方法简介国外沥青路面设计方法简介第五章第五章 沥青路面结构设计沥青路面结构设计