路面设计原理与方法

路面设计原理与方法
路面设计原理与方法

路面设计原理与方法

1.柔性路面,刚性路面定义,结构特性,二者在设计理论与方法上有何主要区别

在柔性基层上铺筑沥青面层或用有一定塑性的细粒土稳定各种集料的中、低级路面结构,因具有较大的塑性变形能力而称这类结构为柔性路面。它的总体结构刚度较小,刚性路面采用波特兰水泥混凝土建造,用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。它的分析采用板体理论,不用层状理论。板体理论是层状理论的简化模型。它假设混凝土板是中等厚度的平板,其截面在弯曲前和弯曲后均保持平面形状。如果车轮荷载作用在板中,无论是板体理论,还是层状理论均可采用,两者将得到几乎相同的弯拉应力和应变。如果车轮荷载作用在板边,假定离板边距离小于0.61m(2ft),只能用板体理论分析刚性路面。层状理论之所以适用于柔性路面而不适合于刚性路面,是因为水泥混凝土的刚性比HMA大得多,荷载分布的范围很大。而且刚性路面有接缝存在,这也使得层状理论不能适用。

刚性路面和柔性路面不同,刚性路面可以直接铺设在压实的土基上,或者铺设在加铺的粒料或稳定材料层上。

柔性路面设计以层状理论为基础,假设各层在水平方向是无限的,且是连续的。刚性路面由于板的刚度大和存在接缝,设计基础采用板体理论。如果荷载作用在板中,层状理论同样也能用于刚性路面设计中。

2.机场道面、道路路面各有什么特点。二者在功能和构造方面有什么主要区别?各自的设计原理与方法有什么相同点和不同点

机场道面的功能性能包括平整度、抗滑性能(对于跑道和快滑道)、纵横坡和排水性能等。

道面使用要求:具有足够的结构强度

?表面具有足够的抗滑能力

?表面具有良好的平整度

?面层或表层无碎屑

机场道面是指在民用航空运输机场飞行区范围内供飞机运行使用的铺筑在跑道、滑行道、站坪、停机坪上的结构物。由于飞机运行方式对安全使用的要求高、飞机荷载重量和轮胎接地压力大于车辆荷载等原因,机场道面一般采用热拌热铺沥青混凝土。最多采用的热拌沥青混凝土结构是连续式密级配沥青混凝土,也有少数OGFC,SMA的应用也较为广泛。由于机场沥青混凝土道面所要求具备的强度条件、耐久性、抗滑性能等,在道路路面工程中所采用的沥青表处、沥青贯入碎石等面层结构不适用于机场道面。机场沥青混凝土道面中面层和底面层一般采用密级配沥青混凝土。沥青碎石结构可用于机场沥青混凝土道面底面层。

由于飞机的荷载和轮胎压力比公路车辆的荷载和轮胎压力大很多,因此机场道面通常比公路路面厚一些,而且需要较好的面层材料。无论是公路路面,还是机场道面,任何力学设计方法对荷载和轮胎压力的作用均可自动予以考虑。然而,采用力学法应注意以下不同的地方:

(1)、机场道面的荷载重复作用次数通常小于公路路面的荷载重复作用次数。对于机场道面,由于飞机的左右偏离,一组机轮通过若干次只认为是重复作用一次;而对于公路路面,一个车轴通过一次即认为是重复作用一次。实际上公路荷载并不是作用在同一位置,这个情况在破坏极限中用增加荷载容许重复次数加以考虑。对柔性路面的疲劳引入一个修正系数,而对刚性路面的疲劳引入一个当量损伤率。

(2)、公路路面设计采用移动荷载,以荷载作用时间作为输入量描述其粘弹性特性,以荷载重复作用下的回弹模量作为输入量描述其弹性特性。机场道面设计在跑道中部采用移动荷载,在跑道端部采用静荷载,因此,跑道端部的道面厚度大于中部的厚度。

(3)荷载作用位置离公路路面边缘很近,而离机场道面外边缘很远,对这一点在柔性路面设计中是不考虑的。如果荷载距边缘0.6~0.9m(2~3ft),边缘影响是很小的,层状理论仍然可以应用。不过,在刚性路面设计中这种情况应该考虑。波特兰水泥协会用板边荷载设计公路路面(PCA,1984),而用板中荷载设计机场道面(PCA,1955)。美国民用航空局考虑采用板边荷载,但是因荷载在接缝处的传递作用,板边应力减少了25%(FAA,1988),所以将荷载施加在纵缝,而不是施加在道面外侧边缘。即使荷载能在某种情况下作用在机场道面的外侧边缘,由于荷载重复作用次数很小,也可以忽略不计。上述论点是建立在按疲劳假设进行设计和板边及板中应力大于接缝处应力这个事实基础上的。如果设计是根据接缝处板角弯沉产生的冲刷来进行的,以上这个论点就不正确了。

(公路路面所用的设计原理同样可以用于机场道面,只是要考虑飞机的横向偏离对荷载重复作用次数的影响,以及在跑道端部采用静荷载。)

3.何为路面结构损坏和功能损坏,简述其发展形成过程及相互之间的关系?分析其产生的原因和影响因素

结构性损坏是由于路面结构承载能力降低引起的,反映在表面上就是各种结构裂缝(如龟裂,块裂,纵裂和横裂),

功能性损坏是由于路面提供给道路用户的服务能力下降引起的,平整度和抗滑性能降低和车辙加深。

随着道路的使用,路面老化,路面的服务能力下降,出现功能性损坏,如果此时不进行预防性养护,修补,损坏范围影响扩大,逐渐发展成结构损坏。结构损害是破碎或变形,可能不会马上,但随时间会引起服务性能的更加降低。

4.简述美国AASHO试验路提出的耐用性指数PSI与路面使用品质的内在联系路面耐用性指数PSI(Present Serviceability Index)是根据路面使用性能,对路面作出定量评价的方法P290(路面设计原理与方法)

沥青路面的使用性能是指路面所能提供的行车条件。路面使用性能可以由路面使用者的综合感受来进行评价。路面使用性能好,行驶舒适,路面使用者对路面的评价就高。

美国在对路面使用者进行大量调查研究之后,提出了路面服务性能指标(即使用性能指标)PSI〔Pavement Serviceability Idex〕。调查结果说明,影响路面使用性能的第一因素是平整度,其次是道路裂缝,最后是车辙。路面的平整度是全路的综合性评价指标,除了道路本身外,还与线内桥梁的桥面铺装、伸缩缝的安装、过渡段(即桥头涵顶)的处理质量有密切的关系,这些问题要处理不好,其服务性能指标就受影响,使用性能就差。

要提高路面的使用性能,主要应从改善平整度,减少路面裂缝和车辙等方面着手,而要达到这些目的,我们必须从路面设计(包括结构体系和面层设计)、材料设计和施工作业等方面去考虑,而这三个方面的因素又是相互影响和关连的

5.何为路面设计的系统分析方法?

6.分析水泥混凝土路面接缝的种类与作用

接缝的种类:缩缝、胀缝和施工缝和纵缝。

缩缝保证因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面断裂,从而避免产生不规则的裂缝。缩缝又可以分为不设传力杆的假缝型缝和设传力杆的假缝型缩缝,其中对于前者,两侧面板的荷载主要通过接缝断面处骨料颗粒的相互啮合作用来传递。而对于后者,传力杆的作用主要是用于增强面板的传荷能力,确保面板的整体性,提高路面的平整性和使用品质。

胀缝保证板在温度升高时能部分伸张,从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏。胀缝必须沿路面板横断面全部断开,且保留部分空隙,使得路面板膨胀时有伸长的余地。因为胀缝无法依赖骨料颗粒传递荷载,因此必须设置传力杆。目前各国都趋于不设或少设胀缝,但在一些特殊位置,如道路尽头,沥青路面与水泥混凝土路面接头位置,桥头引道等仍需要设置胀缝。

施工缝主要用于施工间断时的路面板接头处理,通常做成平头接缝或企口缝,在路面顶部同假缝式的缩缝一样做成凹槽,用于填塞填缝材料,在路面厚度一半处设置传力杆。

纵缝是平行于混凝土路面行车方向的那些接缝。纵缝是按车道宽度划分,纵缝可以做成平缝或企口缝。纵缝一般都应设置拉杆,主要作用是为了保证纵缝两侧路面板在纵缝位置的紧密联系,不会沿路拱横坡向两侧滑动。

7.分析水泥混凝土路面的种类及各自的特点

水泥混凝土路面种类有:不配筋的素混凝土路面、配筋的钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、预应力混凝土路面、组合式(双层式)混凝土路面、钢纤维混凝土路面、碾压混凝土路面等。

普通混凝土路面(JPCP)所有普通混凝土路面都应设置间距较小的缩缝,在接缝处通过传力杆或集料嵌锁作用传递荷载。

钢筋混凝土路面是指为防止可能产生的裂缝缝隙张开,板内配置有纵横向钢筋(或钢丝)网的混凝土路面。设置钢筋网的主要目的是控制裂缝缝隙的张开量,把开裂的板拉在一起,使板依靠断裂面上的集料嵌锁作用而保证结构强度,并非增加板的抗弯强度,因此不能增强路面结构。但是允许采用较大的缩缝间距,适用于当混凝土板的平面尺寸较大,或预计路基或基层有可能产生补均匀沉陷,或板下埋有地下设施等情况时。

连续配筋混凝土路面的特点是沿纵向配置连续的钢筋,除了在与其它路面交接处或临近构造物附近设置胀缝以及视施工需要设置施工缝外,一般不设横缝的混凝土面层。一般适用于高速公路或一级公路和机场混凝土道面。

预应力混凝土路面。混凝土的抗拉能力差而抗压能力强。混凝土路面所需厚度由与混凝土抗拉强度有关的抗折强度控制。预先给混凝土施加一个压应力,将使车辆荷载产生的拉应力大为减少,因此混凝土所需厚度也可以减少。预应力混凝土路面产生裂缝的可能性很小,横缝也少,因而维护工作量少,路面使用寿命长。预应力混凝土在机场道面上用得比公路路面要多,因为机场道面减薄的厚度比公路路面减薄的厚度更多些。公路预应力路面的厚度通常是按预应力钢筋有足够保护层的最小要求确定的。

组合式混凝土路面板即利用当地品质较差的材料修筑板的下层,而用品质较好的材料铺筑板的上层。以降低造价。根据双层混凝土路面上下层板之间结合程度的不同,有结合式、分离式、和部分结合式三种形式。

钢纤维混凝土路面是在混凝土中掺入一些低碳钢、不锈钢纤维或其它纤维(如塑料纤维、

纤维网等),即成为一种均匀而多向配筋的混凝土。它的物理力学性质比普通混凝土的好的多,特别是它的抗疲劳强度、抗冲击能力和防止裂缝的能力更好,所以它的路面厚度可以减薄35%~45%,而缩缝间距可以增至15~20m ,胀缝与纵缝可以不设。另外它的使用寿命长,养护费用少。

碾压混凝土路面是一种含水率低,通过碾压施工工艺达到高密度、高强度的水泥混凝土。与普通水泥混凝土相比节省大量的水泥,且施工速度快,养生时间短、强度高,具有很好的社会经济效益。根据我国的施工水平,全厚式碾压混凝土路面的平整度难以达到规定的要求。因此一般适用于二级及其以下等级的公路。

8.水泥混凝土路面接缝传荷能力用何种评价指标最佳,请给出检测方法。

混凝土路面板的接缝所具有的,将车轮荷载由接缝一侧直接承受的板向接缝另一侧非直接承受荷载的板块进行传递的能力,称为接缝的传荷能力。表征接缝传荷能力的直接指标是接缝两侧所承受的荷载之比值。采用实际承受荷载比值来表征接缝的传荷能力,对于荷载分配的实际状况难以量侧,所以也无法对各种接缝的传荷能力以及板体的应力、应变状态作定性、定量分析。为此提出了间接指标:挠度比值和路面板边缘最大应变比值。从实际测量效果与直观感觉来看,挠度比值比应变比值更能准确地量侧,易于被人们接收,且应用于计算分析也较方便。因此,用挠度比值作为传荷系数,以表征接缝的传荷能力。

接缝传荷能力的测量可以通过量测车轮荷载作用之下接缝两侧面板的边缘挠度来完成。由于混凝土路面的刚性大,挠度影响范围广,不宜用普通弯沉仪量测。可以用光学弯沉仪在6m 以外,不受干涉的位置进行测量,精度为0.01mm 。为了测得接缝两侧板边缘的挠度,可以采用一种专门用于测量缝边挠度差wd 的“路面板挠度差仪”。测量时,将仪器底座固定在直接承重板的边缘,而百分表的测杆与非直接承重板边缘接触。当车轮压在直接承重板的接缝边缘时,用光学弯沉仪和挠度差仪顶部的“测点光标”读取w1,利用百分表读得挠度差wd ,这样,便可算得d w w w -=12,传荷系数1

2w w =α

9.路面的使用功能要求有哪些?请联系实际说明

路面的平整度、破损程度、承载能力及抗滑性能是路面使用性能的重要方面。

路面使用功能不仅能够保证汽车在道路上能够全天候行驶,而且能保证汽车以一定的速度安全、经济、舒适地行驶。P8-9页(路面设计原理与方法)

10.路面设计的目的和要求是什么?

1. 请解释沥青路面各层位的定义和作用

沥青路面从上往下为封层、面层、粘层、粘结层、透层、基层、底基层、压实土基和天然土基。可根据需要或经济条件选用不同的层次,也可省略某些层次。

(1) 封层

封层为一薄层沥青表面处治,可用作表面防水,也可在面层集料被车辆磨光而滑溜的地方提高抗滑能力。

(2) 面层

面层是沥青路面的最上层,有时也称为磨耗层,通常采用密级配的HMA 铺筑。它必须能承受车辆的磨损,并为之提供一个平坦而防滑的行车表面。它必须能防水,以保护整个路面和土基不致因水的作用而降低强度。如果满足不了上述要求,则建议采用封层。

(3)粘结层

联结层有时也称为沥青基层,是面层下面的沥青层。设置面层后有两方面的原因还需要设置联结层。首先,HMA作为一层压实厚度太大,必须分两层铺筑。其次,联结层通常采用较粗的集料、较少的沥青,并且不需要面层那样的高品质材料,所以用联结层代替部分面层是比较经济的设计。若联结层厚度大于76mm,通常分两层铺筑。

(4)粘层和透层

粘层的沥青用量很少,通常采用加水稀释的沥青乳液,用于保证铺筑层与已有层次之间的粘结。

透层是低粘度的稀释沥青,用在即将铺设沥青层的未处治的粒料基层表面,以确保粒料基层与沥青层粘结在一起。粘层与透层的区别在于:粘层不能将沥青贯入下层,而透层则要求贯入下层以填塞孔隙,并形成防水表面。

(5)基层和底基层

基层是直接铺筑在面层或联结层以下的材料层,它可以采用碎石、碎渣或其它未处治或未稳定的材料。基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力,并扩散到下面的垫层和土基中去。所以基层是路面结构中的承重层,它应具有足够的强度和刚度,并具有良好的扩散应力的能力,而且具有足够的水稳定性和平整度。

底基层是位于基层下面的材料层,并与面层、基层一起承受车轮荷载的反复作用,起次要承重作用的层次,底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低,可使用当地材料来修筑。

(6)土基

土基顶部152mm(6in)应该翻松,并在接近最佳含水量的条件下压实至所需的密实度。

压实土基可以是原地土层,也可以是经过选择的材料层。

2.请解释沥青混合料的类型和特点136(沥青与沥青混合料)

沥青混合料是将粗集料、细集料和填料经人工合理选择级配组成的矿质混合料与适量的沥青材料经拌和而成的均匀混合料,包括沥青混凝土(压实后剩余空隙≤10%)和沥青碎石(压实后剩余空隙>10%),还有开级配或间断级配沥青混合料。

沥青混凝土是用不同的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以最佳密实级配原则设计,在拌和机中热拌,经过压实后具有规定的强度和孔隙率的混合料。它的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的,但在常温或高温下具有一定的塑性。因为高密实度,所以水稳性好,有较强的抗自然侵蚀能力。故寿命长、耐久性好,适合作为现代高速公路的柔性面层。沥青混凝土的分类从广义说分为沥青玛蹄脂碎石(SMA)、热压式沥青混凝土(HRA)、传统的密级配沥青混凝土(HMA)、多孔隙沥青混凝土(PA)以及其它新型的沥青混凝土。多碎石沥青混凝土(SAC)。

预拌式沥青碎石(Coated Macadam)是用煤焦油预先把沥青碎石涂层。

密级配沥青混合料按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料,与沥青结合料拌和而成,设计空隙率较小(对不同交通及气候情况、层位可作适当调整)的密实式沥青混凝土混合料(以AC表示)和密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表示)。按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型(C型)、粗型(F型)密级配沥青混合料等。粗集料嵌挤作用较好的也称嵌挤密实型沥青混合料。

开级配沥青混合料:矿料级配主要由粗集料嵌挤组成,细集料及填料较少,设计空隙率18%的混合料。

半开级配沥青碎石混合料:由适当比例的粗集料、细集料及少量填料(或不加填料)与沥青结合料拌和而成,经马歇尔标准击实成型试件的剩余空隙率在6%~12%的半开式沥青

碎石混合料(以AM表示)。

间断级配沥青混合料:矿料级配组成中缺少1个或几个档次(或用量很少)而形成的沥青混合料。

沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石) :由矿料和沥青组成具有一定级配要求的混合料,按空隙率、集料最大粒径、添加矿粉数量的多少,分为密级配沥青碎石(ATB),开级配沥青碎石(OGFC表面层及A TPB基层)、半开级配沥青碎石(AM) 。

沥青玛蹄脂碎石混合料:由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂,填充于间断级配的粗集料骨架的间隙,组成一体形成的沥青混合料,简称SMA。

3.什么是永久性路面?请根据国内外的实际提出永久性路面的基本要求与结构组合。

现在国际上提出一种永久性沥青路面(Perpetual Bituminous Pavements)也就是全厚式沥青路面,即中面层以下直至基层,能长期保持良好状态,仅表面磨耗层需要维修更新。长寿命沥青路面的基层主要为沥青稳定类材料,如热拌大粒径沥青混合料、乳化沥青稳定碎石、泡沫沥青稳定粒料以及旧沥青路面再生材料。对于沥青面层为提高其承受重载交通抗车辙能力,还可以进一步提高其性能。沥青类稳定基层由于抗疲劳性能好,对于车辆作用产生的损伤有一定的自愈能力,国外应用比较普遍,因而较少存在早期损坏现象,这就是为什么很多欧美国家沥青路面设计使用寿命长达20年,甚至有40年的根本原因。

这项技术的核心是按功能合理设置路面结构层:要求路面结构层的面层有足够的刚度抵抗车辙、以及不透水和抗磨耗的能力,中间层具有良好的耐久性,基层要具有足够的厚度和柔度来抵抗疲劳和耐久的能力。

结构组合沥青面层2~4in

沥青基层 2~20in

准备好的土基

所谓长寿命是因为其不像我们国内的半刚性基层沥青路面,好多病害是由基层引起的,维修时必须从基层甚至是底基层处治,当出现路面病害时仅需表面磨耗层需要维修更新即可。关键在于提高沥青面层承受重载交通的抗车辙能力。永久性沥青路面初期投资较高,但是中后期的中修及大修投资较少,总的来说,在经济上还是可行的。尽管长寿命路面有楼主所说的诸多优点,但是其表面开裂问题已经引起人们的关注。

4.排水性路面的特点和要求,请说明排水性面层与排水性基层的原材料要求与混合料组成设计的基本要求。

排水性路面是路面内部排水的重要措施之一。与其它沥青混合料相比,最显著的特点就是具有较大的空隙率(一般为15%~20%),但由于空隙率较大,其耐老化性能、低温抗裂性能、耐久性差于同种沥青的密级配混合料。

这种路面结构有两大优点:(1)雨天能防止路表水膜的形成,提高路面粗糙度改善雨天抗滑性能;消除或减轻车尾喷水花的现象,提高驾驶员视线的清晰度,从而能明显提高车辆高速行驶的安全性。(2)具有抑制溅水现象和降低交通噪声等保护环境的功能。当雨水落到排水路面时,不在路面长时间停留即从沥青面层空隙迅速下渗,至面层底部的不透水下封层时沿下封层的横坡向两侧排出,流入道路两侧的排水沟。

排水性路面采用排水性混合料铺装作为排水功能层,在排水功能层的下层设置雨水不能浸透的不透水层。不透水层多采用密级配加热沥青混合料或水泥混凝土板。

排水性混合料与一般的沥青混合料相比,具有粗骨料在配合中占主体及孔隙率较大的特征。

因此为了保证排水性路面的耐久性和功能的持续性,必须选择好的材料。使用的沥青应具有较高的抗骨料飞散性,耐候性,耐水性,耐流动性。

排水性混合料,因具有较大的空隙率,与一般沥青混合料相比较,易受日光,空气,水等影响。因此要求使用的沥青对骨料有耐久性的握裹力,高粘着力,同时还要有较强的抗剥落性。

(三):1、沥青路面坑洞产生的主要原因及对策

坑槽坑槽是贯穿整条道路HMA面层,并深入到基层的相对较小的洞。坑槽经常在一段时间的暴雨后出现,水流通过裂缝(通常是龟裂裂缝)渗透HMA面层,削弱粒料基层。坑槽可能沿路面上任何一条裂缝发展。例如,在车辆连续经过的地方,纵向裂缝和横向裂缝都可能很快的破坏。因为水很容易渗入所有未封浆的裂缝,路基强度减弱,引起裂缝附近松散或裂缝边缘疲劳裂缝的出现。一旦松散和疲劳裂缝出现,坑槽很快就会出现。

如果路表和路表以下排水性能比较好,可以减少坑槽的出现。坑槽可以利用冷拌混合料或HMA修补。要想满足坑槽出现地区路面的整体性,对任何一种情况都需要适当的修补技术。关于养护技术的讨论在第九章进行。

沥青路面产生坑洞的原因是面层的网裂、龟裂未及时养护而逐渐形成坑洞。。。基层局部强度不足,在行车作用下也易产生坑洞。坑洞处治的方法是将坑洞范围挖成矩形,槽壁应垂直,在四周涂刷热沥青后,从基层到面层用与原结构相同的材料填补,并予夯实。(具体对策参考养护报告中的相关内容)

路面中出现的碗状坑洞,坑槽通常是松散、龟裂等其它损坏进一步发展的结果。产生坑槽的主要原因有:①沥青混合料在施工时拌合不均匀,沥青含量相对减少,不能将矿质集料有效粘结,在高速行驶车辆轮胎的"泵吸"作用下,较细集料被吸出;②施工时混合料拌合温度太高,使沥青过早老化发脆,粘结力下降;③施工温度太低,

坑洞大多出现在雨季和春融季节,主要是由于水渗入沥青面层使骨料与沥青失去粘

结力而产生散落的病害"

2.沥青路面早期裂缝的主要类型和对策

早期裂缝的主要类型有:纵向裂缝、横向裂缝、龟裂、反射裂缝、网裂等。

反射裂缝是由下卧层的不连续引起的。由于下卧层不连续处(接缝或裂缝)的运动,不连续通过热拌沥青混凝土层传播道表面,形成反射裂缝。对策一是在旧面层上铺一层薄的应力吸收膜中间层(SAMI),可以吸收下卧层的很多水平运动,从而减少裂缝穿过热拌沥青混凝土顶面。对策二是使用再生技术使旧沥青混凝土面层的上部5~10cm如同新铺面层。这种旧面层更新技术能消除旧面层中的部分裂缝,从而减少或延缓反射裂缝发展。对策三是将下卧层混凝土板打碎成小块,并用重型压路机将其压入底基层就位,然后在其上铺一层等于或大于10cm厚的热拌沥青混凝土面层,或在铺筑加铺层之前破碎现有的混凝土路面。对策四是直接在水泥混凝土路面接缝的上方,将热拌沥青混凝土上覆层切一条贯通的缝。应在上覆层施工后反射裂缝尚未发展前就先切缝。

纵向裂缝产生的原因是:a)填土未压实,路基产生不均匀沉陷或冻胀作用所造成;b)沥青混合料摊铺时间过长,或接缝处理不当,接缝处压实未达到要求,在形车作用下形成纵向裂缝。

冬季气温下降,沥青路面或基层收缩而形成的裂缝,一般为与道路中线垂直的横缝。土基干缩或冻缩产生的裂缝,亦以横缝居多。路面整体强度不足,沥青面层老化,往往形成闭合图形的龟裂、网裂。

对较小的纵缝和横缝,一般用灌入热沥青材料加以封闭处理。对较大的裂缝,则用填塞沥青

石屑混合料方法处理。对于大面积的龟裂、网裂,通常采用加铺层或沥青表面处治。

3.沥青路面高温病害的主要类型与对策。

4、水泥混凝土路面唧泥的产生原因与对策。

唧泥是汽车行经接缝时,由缝内喷溅出稀泥浆的现象。在轮载的频繁作用下,基层由于塑性变形累积而同面层板脱空,地面水沿接缝下渗而积聚在脱空的空隙内;在轮载作用下积水变成有压水而同基层内浸湿的细料混搅成泥浆,并沿接缝缝隙喷溅出来。唧泥的出现,使面板边缘部分失去支承,因而往往在离接缝1.5~1.8m以内导致横向接缝。

5、水泥混凝土路面板产生的早期断裂的原因及对策

面板由于所受应力超过了混凝土的强度而出现横向或纵向以及板角的断裂,其原因是多方面的:板太薄或轮载太重;行车荷载的渠化作用(荷载次数超过允许值);板的平面尺寸太大,使温度翘曲应力过大;地基过量塑性变形使板底脱空失去支承;养生期间收缩应力过大;由于材料或施工质量不良,混凝土未能达到设计要求等等。断裂破坏了板的结构整体性,使板失去应有的承载能力。

6、水泥混凝土路面拱胀的原因和对策。

混凝土面板在受膨胀而受阻时,某一接缝两侧的板突然向上拱起。这是由于板收缩时缝隙张开,填缝料失效,坚硬碎屑等不可压缩的材料塞满缝隙,使板在膨胀时产生较大的热压应力,从而出现纵向压曲失稳,从而向上拱起。

7、请详细说明AASHO试验路的试验内容,试验过程,具体成果以及对现在路面设计的意义。

AASHO通过直接修筑试验路,以实际行车作用下路况变化的实测资料为依据。弄清不同行车作用与路面实际工作状态间的关系,以实际行车的使用性能为标准,制订计算公式,提出路面设计方法。

主要进行的试验内容有:(1)路面结构组成(2)路肩的作用(3)基层的等值关系(4)有关路面强度的季节性变化(5)表面处治的作用

试验过程:

试验路的主要成果:(具体成果见路面设计原理与方法P37)

(1)得出了路面耐用性指数与路面工作状态间的关系,并根据不同道路等级对路面的使用状况要求,提出了路面设计标准。

(2)建立了路面设计方法的基本方程,提出了不同设计标准的路面厚度计算列线图和不同路面材料的结构层系数。

(3)导出了不同车型轴载与数量间等效关系的轴载换算公式。

8、请介绍WesTrac k试验路的试验内容,试验过程,具体成果以及对现在路面设计的意义。

国内外沥青路面设计方法分析

第5期(总第118期) ■综合论述 国内外沥青路面设计方法分析 姚连军1,李丽2 (1.重庆市交通规划勘察设计院,重庆401121;2.重庆交通大学,重庆400074) 摘要基于国内外沥青路面现有设计体系,介绍了经验法、力学-经验法、基于性能设计法三大类别,并针对其代表性的设计方法的特点进行了评析;结合我国沥青路面结构设计体系,指出我国设计体系中存在的设计指标、路面材料设计参数、交通荷载等方面存在缺陷,并提出相应的建议。 关键词道路工程;沥青路面;设计方法;设计指标 Abstract:Based on current design of asphalt pavement both home and abroad,the paper has made introduction to three means of design,namely empirical method,stress empirical method and property-centered method.Moreover,it has made comments on certain representative features of designs.Taking structure design of asphalt pavement in China into account,the paper presents some demerits in design target,parameter of pavement materials,traffic capacity and the like and finally proposes solutions to such problems. Keywords:highway engineering,asphalt pavement,means of design,design target 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,密切结合当地实践经验,设计经济合理的路面结构使之能起到承受交通荷载和环境因素的作用,在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性和安全性的要求。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了经验法和力学-经验法、基于性能的设计方法等类型。 1国外沥青路面设计方法 1.1经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、荷载(轴载大小和作用次数)和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO法。 CBR法[1~2]以CBR值作为路基土和路面材料(主要是粒料)的性质指标。通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定,建立起路基土CBR轮载~路面结构层厚度(以粒料层总厚度表征)三者间的经验关系。利用此关系曲线,可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度,按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单,概念明确,适用于重载、低等级的路面设计;但CBR值仅是一种经验性的指标,并不是材料承载力的直接度量指标,它与弹性变形量的关系很小。而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下,因而,路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣,更关心的是路基土的回弹性质(回弹模量)及其在重复荷载作用下的塑性应变。 AASHTO法[3~4]是在AASHO试验路的基础上建立的,整理试验路的试验观测数据,得到的路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。AASHTO方法提出了现时服务能力指数(PSI)的概念,以反映路面的服务质量。不同轴载的作用,按等效损坏(PSI)的原则进行转换。路面使用性能指标PSI,主要受平整度的影响,与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小。因此,这是一项反映路面功能性能的指标,而不是表征路面结构性损坏的指标。此外,这个方法源于一条试验路的数据,仅反映一种路基土和一种环境条件,推广应用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性。但AASHO试验路的测定数据得到了良好的整理和保存,为许多力学-经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据[5]。AASHO法提出了轴载换算的概念和公式,考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。1.2力学-经验法 力学-经验法利用在力学反应量与路面性能(各种损坏模式)之间建立的性能模型,按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始,各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学-经验设计法,著名的有AI法和Shel1法。 Shell法[6]是由英、荷壳牌石油公司研究所研究、发展和完善起来的。在该设计方法中,混合料的粘弹性性质以其劲度模量体现,其值取决于沥青含量、沥青劲度和沥青混合料的空隙率。路基模量受应力影响,路基动态模量可以通过现场的动态弯沉试验在道路实际湿度条件和荷载条件下测定,也可在室内通过三轴仪测定。此方法中交通荷载以标准双轮轴载次数为代表,设计年限内的累计轴次即为设计寿命。临界荷位的应力应变由计算机程序BISAR计算。Shell设计法考虑了控制疲劳开裂的沥青层底面的容许水平拉应变ε fat 和控 制永久变形的路基顶面的容许竖向压应变ε z 两项主要设计标准和水泥稳定类材料底面的弯拉应力和路表面的永久变 3 ··

路面设计原理与方法作业--第一次

第一题:计算分析沥青路面设计时应力指标(剪应力、拉应力)与应变指标之间的关系,分析路面结构类型(柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面)与指标类型选择的关系。 应力、应变指标间关系 在沥青路面设计中,首先是计算路表轮隙中心处路表计算弯沉值ls应小于或等于设计弯沉值ld,同时验算轮隙中心或单圆荷载中心处的层底拉应力,应小于或等于容许应力。 应力应变应该满足广义胡克定律: 由前三个式子可得,正应变不是仅由对应的正应力引起的,是由三个方向的正应力共同决定的,但它们的权重不同。 三种典型路面结构设计选取的指标类型分析 柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面,它们之间的主要区别在于所选用基层材料不同,对路面结构受力的影响也仅在于基层模量不同。为了简化问题,准确分析路面结构类型与指标类型之间的关系,本文选取了三种典型的路面结构,以代表柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、刚性基层沥青路面。为了便于比较,三种典型结构所选用的面层材料、土基材料均相同,层间接触状况及各层厚度也完全相同,唯一的区别在于基层模量。具体的结构设计方案与力学参数如下所示:

结果分析: (1)就结构内最大拉应力而言,柔性路面在面层层底拉应力最高,半刚性路面与刚性路面在基层层底的拉应力水平较高。 (2)就结构内最大拉应变来说,柔性路面的沥青层底拉应变水平远高于其它2类路面,因此,柔性路面必须对该指标进行控制;半刚性路面与刚性路面在面层主要是受压状态。 (3)从结构内剪应力的角度来看,3类沥青路面的剪应力水平均较高,尤其是在路面表层。 由此得到的控制指标如下: (1)对于柔性基层沥青路面,其面层层底处于较高水平的受拉状态,弯拉应力与弯拉应变均较大,此外,柔性基层沥青路面顶部的剪应力水平也较高,面层容易产生剪切破坏。由此,建议采用沥青层底拉应力、沥青层底拉应变、面层剪应力,作为沥青路面设计的控制指标。 (2)对于半刚性基层沥青路面,沥青层以受压为主,沥青层底拉应变水平较高,面层仍处于高剪切状态,而半刚性基层层底承受了太多结构弯拉应力,对基层受力较为不利,极易有基层层底产生裂缝向上扩散。由此,建议采用半刚性基层层底拉应力、面层剪应力,作为沥青路面设计的控制指标。(3)对于刚性基层沥青路面,其沥青层完全受压,弯拉应力集中在刚性基层底部,面层剪应力进一步减小。由此,建议采用刚性基层层底拉应力,作为沥青路面设计的控制指标。 参考文献:不同类型基层沥青沥青路面设计指标的控制张艳红等长安大学学报(自然科学版)2010

路面设计原理与方法

路面设计原理与方法 1.柔性路面,刚性路面定义,结构特性,二者在设计理论与方法上有何主要区别 在柔性基层上铺筑沥青面层或用有一定塑性的细粒土稳定各种集料的中、低级路面结构,因具有较大的塑性变形能力而称这类结构为柔性路面。它的总体结构刚度较小,刚性路面采用波特兰水泥混凝土建造,用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。它的分析采用板体理论,不用层状理论。板体理论是层状理论的简化模型。它假设混凝土板是中等厚度的平板,其截面在弯曲前和弯曲后均保持平面形状。如果车轮荷载作用在板中,无论是板体理论,还是层状理论均可采用,两者将得到几乎相同的弯拉应力和应变。如果车轮荷载作用在板边,假定离板边距离小于0.61m(2ft),只能用板体理论分析刚性路面。层状理论之所以适用于柔性路面而不适合于刚性路面,是因为水泥混凝土的刚性比HMA大得多,荷载分布的范围很大。而且刚性路面有接缝存在,这也使得层状理论不能适用。 刚性路面和柔性路面不同,刚性路面可以直接铺设在压实的土基上,或者铺设在加铺的粒料或稳定材料层上。 柔性路面设计以层状理论为基础,假设各层在水平方向是无限的,且是连续的。刚性路面由于板的刚度大和存在接缝,设计基础采用板体理论。如果荷载作用在板中,层状理论同样也能用于刚性路面设计中。 2.机场道面、道路路面各有什么特点。二者在功能和构造方面有什么主要区别?各自的设计原理与方法有什么相同点和不同点 机场道面的功能性能包括平整度、抗滑性能(对于跑道和快滑道)、纵横坡和排水性能等。 道面使用要求:具有足够的结构强度 ?表面具有足够的抗滑能力 ?表面具有良好的平整度 ?面层或表层无碎屑 机场道面是指在民用航空运输机场飞行区范围内供飞机运行使用的铺筑在跑道、滑行道、站坪、停机坪上的结构物。由于飞机运行方式对安全使用的要求高、飞机荷载重量和轮胎接地压力大于车辆荷载等原因,机场道面一般采用热拌热铺沥青混凝土。最多采用的热拌沥青混凝土结构是连续式密级配沥青混凝土,也有少数OGFC,SMA的应用也较为广泛。由于机场沥青混凝土道面所要求具备的强度条件、耐久性、抗滑性能等,在道路路面工程中所采用的沥青表处、沥青贯入碎石等面层结构不适用于机场道面。机场沥青混凝土道面中面层和底面层一般采用密级配沥青混凝土。沥青碎石结构可用于机场沥青混凝土道面底面层。 由于飞机的荷载和轮胎压力比公路车辆的荷载和轮胎压力大很多,因此机场道面通常比公路路面厚一些,而且需要较好的面层材料。无论是公路路面,还是机场道面,任何力学设计方法对荷载和轮胎压力的作用均可自动予以考虑。然而,采用力学法应注意以下不同的地方: (1)、机场道面的荷载重复作用次数通常小于公路路面的荷载重复作用次数。对于机场道面,由于飞机的左右偏离,一组机轮通过若干次只认为是重复作用一次;而对于公路路面,一个车轴通过一次即认为是重复作用一次。实际上公路荷载并不是作用在同一位置,这个情况在破坏极限中用增加荷载容许重复次数加以考虑。对柔性路面的疲劳引入一个修正系数,而对刚性路面的疲劳引入一个当量损伤率。 (2)、公路路面设计采用移动荷载,以荷载作用时间作为输入量描述其粘弹性特性,以荷载重复作用下的回弹模量作为输入量描述其弹性特性。机场道面设计在跑道中部采用移动荷载,在跑道端部采用静荷载,因此,跑道端部的道面厚度大于中部的厚度。

国内外沥青路面设计方法综述

国内外沥青路面设计方法综述 周利,蔡迎春,杨泽涛 (郑州大学环境与水利学院,郑州450002) 摘要:当前世界各国众多的沥青路面设计方法,可概括地分为2类:一类是以经验或试验为依据的经验法;一类是以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。简要介绍目前国内外典型设计方法(CBR法、A ASHT O法、S HEL L法、A I法及国内方法),并比较其优缺点,针对现行设计方法,特别是我国设计方法,提出改进意见。 关键词:沥青路面;设计方法;综述 文章编号:1009-6477(2007)04-0036-04中图分类号:U416.217文献标识码:B S ummary of Dome stic&Overseas Asphalt Paveme nt Design M ethod Zhou Li,Cai Y ingc hun,Y ang Zetao 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作为面层的路面结构。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了古典法、经验法和力学-经验法3个阶段。当前世界各国众多的沥青路面设计方法大体为后面2种,即以工程使用经验或试验为依据的经验法和以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。为了更好地借鉴前人的研究成果,有助于指导今后设计方法的研究,本文简要介绍目前国内外几种典型的设计方法:(1)经验法的代表方法:CBR法和A AS HTO法;(2)力学-经验法的典型代表:AI法和SHEL L法;(3)我国2004规范(报批稿)采用的设计方法,并作简单评价。 1国外沥青路面设计方法 国外的沥青路面设计方法,可分为经验法和力学-经验法2大类[1]。 1.1经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构、荷载和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和美国各州公路和运输工作者协会(AA SHT O)柔性路面设计法。 1.1.1CBR法[2-3] CBR法是以CBR值作为路基土和路面材料(主要是粒料)的性质指标,通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定,建立起路基土CBR-轮载-路面结构层厚度3者之间的经验关系。利用此关系曲线,可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层的厚度,按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单、概念明确,适用于重载、低等级的路面设计,所提出的C BR指标已作为路面材料的一种参数指标得到了广泛应用。如日本的路面设计经验法(T A法)就是以CB R法为基础制定的。 1.1.2AA SHT O法[2,4-5] A AS HTO法是在1958)1962年间A AS HO试验路的基础上建立的。整理试验路的试验观测数据,得到了路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。路面结构中的路基土采用回弹模量表征其性质,路面结构层按各层材料性质的不同转换为用一个结构数(S N)表征。AAS HT O方法提出了现时服务能力指数(PSI)的概念,以反映路面的服务质量。PS I是一个由评分小组进行主观评定后得到的指标,它与路面实际状况(坡度变化、裂缝面积、车辙深度、修补面积)之间建立经验关系式,提出了轴载换算的概念和公式,考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。 1.2力学-经验法 力学-经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应(应力、应变、位移),利用在力学 公路交通技术2007年8月第4期Technology of Highw ay and Transport Aug.2007No.4 收稿日期:2007-01-10

路基设计理论与方法

路基设计理论与方法

一、什么是路基?路基设计的基本要求。 1、交通部颁发的行业标准《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)中,路基的 定义是:按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物,是路面的基础,承受由路面传来的行车荷载。 2、路基设计的基本要求: 路基设计应符合安全适用、技术经济合理的要求,使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性;同时要求设计符合环保的要求。 3、沥青路面规范: 路基必须密实、均匀、稳定。必须采取措施,防止地面水、地下水侵入路基路面措施,以保证路基的强度、稳定性。设计宜使路基处于干、中湿状态,E0>30MPa,重交通E0>40MPa。 二、苏州地区(太湖流域)水文地质的特点: 苏州地处江南,降水丰富,地形平坦,地表均为粘性土,且地下水位高。 三、路基填土高度:为了保证路基处于较为干燥的工作状态,就要求路基填土高度在一个合理的范围。 1、根据交通部颁发的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)对路基干湿 类型的规定: 干燥H0>H1潮湿H3

H0——路床顶面距地下水位的高度; h1——原地面距地下水位的高度; h2——路基设计高度; h3——路面结构厚度。 2、我院设计的普遍情况: ①一般在城市道路设计中,填土高度均较小,除桥头较高外,一般h2=0.5cm左 右。 地下水位:苏州普遍情况,一般为黄海标高 1.2~1.5m,即距原地面 1.0~1.5m左右≈h2。 ②正常情况,一般路基设计标高控制在3.0m左右,距地下水位1.5~1.8m,基 本处于中湿状态(H0=h1+h2-h3=0.9~1.4m) 当道路处于地下水丰富的地区(如苏北大丰),地下水位距地表仅 0.5m,这时处于潮湿状态。 所以我院在市政工程设计的道路工程,其路基的工作状态,基本都处于中湿~潮湿状态,为此路床要求掺灰土处理,分层压实,来保证其强度。 四、关于低填方路基处理 根据《公路路基设计规范》3.3.5条“地基表层处理”中第4点规定: 应将地基表层碾压密实。在一般土质地段、高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度(重型)不应小于90%,三、四级公路不应小于85%。 路基填土高度小于路面和路床总厚度时,应将地基表层土进行超挖并分层回填压实,其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度(Za)。

路面设计原理与方法作业--第二次

1.什么是永久性路面,请根据国内外的实际提出永久性路面的基本要求与结构组合? 基本概念:永久性沥青路面是指只需定期更换路面表层(能将病害限制在表层), 而不需进行结构性修复或重建,且使用寿命大于50 年的沥青路面。它可以看作是全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面的发展。 发展历史:早在20世纪60年代,北美地区已经开始修建全厚式和加厚式沥青路面结构。全厚式路面是一种直接修筑在土基上的沥青路面结构;加厚式路面是在土基与路面间加入一个相对较薄的粒料基层。这类路面的主要优点是总厚度比有常规基层的沥青路面结构更薄,同时可以减少疲劳裂缝的可能性,并使路面可能发生的破坏限制在路面结构的上部。这样,当路表面的破坏达到某一临界水平时而只需换表面层,不需要改变路面标高。这是一种最经济的路面维修方式。 近年来在材料选择、混合料设计、性能测试和路面结构设计等方面所做出的努力,可以使道路管理部门通过周期性地更换沥青面层来获得沥青路面结构更长的服务性能(超过50年),这就是所谓永久性路面的概念。这项技术的核心是按功能合理设置路面结构层:要求路面结构的面层具有抗车辙、不透水和抗磨耗的能力,中间层具有良好的耐久性,基层要具有抗疲劳和耐久的能力。 欧洲:欧洲永久性路面的设计基本理念:获得40年使用年限;结构设计要考虑设计标准轴载、荷载、轮胎压力、容易维修、施工适应性及施工速度、安全、耐久和可再生性能等。道路部门在设计施工中需综合考虑上述因素,并最大限度地降低对环境的影响。该路面具有以下特点:①初期修建费用很高,日常养护费较少,总费用效益比最大;②设计使用年限至少40年;③路面损坏只发生在表面层,不存在结构性破坏;④只需要日常养护,不需进行结构性大修。 美国: 美国永久性路面的设计理念是:设计的沥青路面能够使用50年以上,采用较厚的沥青层柔性路面,降低了传统的沥青层层底开裂并避免了结构性车辙。由于道路的损坏仅限于路面顶部(25~100mm),因此,只需要进行定期的表面铣刨、罩面修复,而使沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。永久性路面要求采用抗车辙、不透水、抗磨耗的表面层、抗车辙的联结层及抗疲劳的基层。这项技术的核心是按功能合理设置路面结构层:要求路面结构的面层具有抗车辙、不透水和抗磨耗的能力,中间层具有良好的耐久性,基层要具有抗疲劳和耐久的能力 图1.永久性路面结构示意图 永久性路面经济效益: 对于道路的整体经济效益分析,不仅要考虑道路的建设费用,还要考虑以后的养护费用、车辆的保养费、使用费及由道路使用者和在工作区的道路建设人员引发的交通事故而引起的费用。另外,还不能忽略较重荷载、高压轮胎的获益及对道路日益增加的损坏。永久性路面能够承受更大的交通量和更重的交通荷载,虽然在建设初期投入的费用很高,但是如果评价整个使用周期的总费用,它比传统路面更经济,它不仅可以降低日后道路的养护维修费用,而且还可以在很大程度上降低道路使用者的使用费用,并节约大量延误时间。永久性路面与一般路面

路面设计原理与方法新版增加章节

第六节中国交通规划 我国公路、水路交通实现现代化的三个发展阶段目标:第一阶段从“瓶颈”制约、全面紧张走向“两个明显”(即交通运输的紧张状况有明显缓解,对国民经济发展的制约状况有明显改善),这个目标将于近期达到;第二个阶段从“两个明显”到基本适应国民经济和社会发展的需要,这个目标将在2020年左右达到;第三个阶段从基本适应国民经济和社会发展需要到基本实现交通运输现代化,达到中等发达国家水平,这个目标将在21世纪中叶实现。为实现我国公路、水路交通现代化的目标,其关键是:在2020年前后,要努力完成公路主骨架、水运主通道、港站主枢纽和交通运输支持保障系统即“三主一支持”系统的建设。 一、公路主骨架 公路主骨架是根据国家干线公路网规划(简称国道网),包括首都放射线(表1-2 )、南北纵线(表1-3 )和东西横线(表1-4 ),并考虑其他相关因素确定的。

二、高速公路网新规划 高速公路是20世纪30年代在西方发达国家开始出现的专门为汽车交通服务的基础设施。高速公路在运输能力、速度和安全性方面具有突出优势,对实现国土均衡开发、建立统一的市场经济体系、提高现代物流效率和公众生活质量等具有重要作用。目前全世界已有80多个国家和地区拥有高速公路,通车里程超过了23万公里。高速公路不仅是交通现代化的重要标志,也是国家现代化的重要标志。 从国家发展战略看,规划建设国家高速公路网有利于加快建设全国统一市场,促进商品和各种要素在全国范围自由流动、充分竞争,对缩小地区差别、增加就业、带动相关产业发展都具有十分重要的作用。这是世界各发达国家经济社会发展的经验总结,是中国全面建设小康社会和实现现代化的迫切需要,也是经济全球化背景下提高国家竞争力的重要条件。 从新时期经济社会发展需求看,规划建设国家高速公路网是影响全局的基础性先决条件。21世纪头20年,中国经济总量要翻两番,这样的发展速度势必带动全社会人员、物资流动总量的升级,新型工业化对运输服务效率和质量也提出了更高的要求,特别是汽车化、城镇化和现代物流的快速发展使得制定国家高速公路网规划更显迫切。 从高速公路建设的现实需要看,迫切需要统一全面的总体规划指导布局和投奔决策。一方面,中国虽然已有4. 1万多公里的高速公路,但相对于中国广阔的国土、众多的人口和快速增长的交通需求,中国高速公路总量不足,覆盖能力有限,尚未形成网络规模效益;另一方面,由于没有制订全国.统一的高速公路网规划,缺乏对各地高速公路建设进行指导和协调的强有力手段,不利于合理利用交通通道资源,不利于搞好跨区域通道的布局和衔接,

路面设计原理-01

The Pavement Concepts Transportation College, Southeast University 东南大学交通学院 课程学习的基本要求 一.本课程的目的和意义 本课程为公路、城市道路机场工程方向的硕士研究生学位课程。通过本课程的学习,学生应掌握路面设计的基本原理、世界各国使用的主要方法,初步了解本学科前沿动向和学科发展趋势。 Transportation College, Southeast University 东南大学交通学院 课程学习的基本要求 二.主要参考教材 1.Principles of Pavement Design E.J.Yoder M.W.Witczak (原版及中文版) 2.柔性路面设计理论与方法 朱照宏 许志鸿 同济大学出版社 3.柔性路面结构设计方法 林绣贤人民交通出版社 4.刚性路面设计 邓学钧陈荣生 人民交通出版社 5.路面设计原理与方法 邓学钧黄晓明 人民交通出版社 Transportation College, Southeast University 东南大学交通学院 课程学习的基本要求 三.课程计划 第一章基本原理 第二章车辆与交通 第三章气候与环境 第四章路基材料 第五章沥青路面排水 第六章沥青路面应力分析 第七章水泥混凝土路面应力分析 Transportation College, Southeast University 东南大学交通学院 课程学习的基本要求 三.课程计划 第七章无机结合料稳定材料 第八章沥青混凝土材料 第九章水泥混凝土材料 第十章公路沥青路面设计方法 第十一章公路水泥混凝土路面设计 第十二章机场沥青混凝土道面设计 第十三章机场水泥混凝土道面设计 第十四章路面使用品质及路况评定 Transportation College, Southeast University 东南大学交通学院 Pavement Requirements The aim of pavement design : most economic pavement thickness and composition .

路基设计理论及方法

一、什么是路基?路基设计的基本要求。 1、交通部颁发的行业标准《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)中,路基的 定义是:按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物,是路面的基础,承受由路面传来的行车荷载。 2、路基设计的基本要求: 路基设计应符合安全适用、技术经济合理的要求,使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性;同时要求设计符合环保的要求。 3、沥青路面规范: 路基必须密实、均匀、稳定。必须采取措施,防止地面水、地下水侵入路基路面措施,以保证路基的强度、稳定性。设计宜使路基处于干、中湿状态,E0>30MPa,重交通E0>40MPa。 二、苏州地区(太湖流域)水文地质的特点: 苏州地处江南,降水丰富,地形平坦,地表均为粘性土,且地下水位高。 三、路基填土高度:为了保证路基处于较为干燥的工作状态,就要求路基填土高度在一个合理的范围。 1、根据交通部颁发的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)对路基干湿 类型的规定: 干燥H0>H1潮湿H3

苏州Ⅳ-1 H1=1.7~1.9,H2=1.2~1.3,H3=0.8~0.9 H0——路床顶面距地下水位的高度; h1——原地面距地下水位的高度; h2——路基设计高度; h3——路面结构厚度。 2、我院设计的普遍情况: ①一般在城市道路设计中,填土高度均较小,除桥头较高外,一般 h2=0.5cm左右。 地下水位:苏州普遍情况,一般为黄海标高1.2~1.5m,即距原地面 1.0~1.5m左右≈h2。 ②正常情况,一般路基设计标高控制在3.0m左右,距地下水位1.5~1.8m, 基本处于中湿状态(H0=h1+h2-h3=0.9~1.4m) 当道路处于地下水丰富的地区(如苏北大丰),地下水位距地表仅0.5m,这时处于潮湿状态。 所以我院在市政工程设计的道路工程,其路基的工作状态,基本都处于中湿~潮湿状态,为此路床要求掺灰土处理,分层压实,来保证其强度。

路面设计原理

1 何为路面结构损坏与功能损坏,简述其发展、形成过程及相互之间的关系?分析自产生的原因和影响因素。 路面结构损坏是路面结构在车辆和自然因素的反复作用下,使用性能逐步下降,路面结构逐渐出现破坏,导致无法满足使用性能的要求。 路面功能损坏路面的平整度、抗滑性等功能不能满足行车需求成为功能损坏。 各种路面损坏都有产生和发展过程,如裂缝;在车辆和自然因素的反复作用下,路面形成裂缝。初期裂缝细微对行车舒适性影响较小,发展到后期裂缝变宽,行车时出现颠簸,裂缝间已无传递荷载的能力。 路面的在荷载作用下发生的结构损坏如裂缝、磨损等会对路面的使用性能(平整度、抗滑性)产生不同程度的影响,使路面的行驶质量下降,进而对行驶的车辆造成影响。 产生的原因:车辆对路面的磨损和车辆荷载作用于路面、环境、施工过程的影响、路面养护时也可能对路面结构造成破坏,水对路面的侵蚀。 影响因素:车辆荷载、水、环境、路面材料的特性。 2 AASHTO当量轴载换算的方法、原理及应用。 AASHTO沥青路面设计法是以试验路行车试验结果为依据的方法,它是根据50年代末60年代初在渥太华和伊利诺斯州的大规模试验路成果得到的。其主要成果之一便是从基本方程式导出了车辆当量换算方法,包括单轴和双轴的等效关系 3 路基弯沉验收标准、影响因素、存在问题、改进意见。 4土基弹性模量的测定方法,土基设计弹性模量的取值,主要应考虑哪些因素?土基弹性模量的测定方法通常都以圆形承压板压入土基来测定回弹模量。 土基设计弹性模量的取值,主要应考虑土基的受力状况、土的类型、土的干湿状况和密实状况。 5 总结柔性路面发展的主要特点,在设计方法中近来有一些趋势,即经验法向理论法过渡,分析其内在原因。 6 弹性薄板假定的内容及地基假定的类型。各类地基假定的前提及真实性分析。 垂直于中面方向的应变及其微小,可以忽略不计;垂直于中面的法线,在弯曲变形后均保持为直线并垂直于中面,故无横向剪切应变;中面上各点无平行于中面的位移。 地基假定的类型:文克勒地基、弹性半无限地基、黏弹性地基、双参数地基、多层地基、非线性弹性地基。 文克勒地基假定地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正比,与其他点无关,即地基相当于由互不相连的弹簧组成。荷载作用于板中,荷载中心处底板最大弯拉应力;作用于板边缘中部

路面设计原理考试题库解析

1、汽车车型如何分类?为什么要限制轴载?在我国路面设计方法中如何考虑轴载? 答:(1)道路上通行的汽车主要分为货车和客车两大类。货车分为整车,牵引式拖车,和牵引式半拖车;客车分为大客车,中客车,小客车。交通调查中,一般将汽车分为八类:大型货车,中型货车,小型货车,大型客车,小型客车、拖挂车,集装箱,大中型拖拉机。汽车按轴型(轮轴的组合型式)分类,大致可以将行驶在道路上的车辆分为三大类:固定车身类、牵引车类、挂车类。 (2) 汽车的重量通过车轮传递给路面,轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载能力和结构强度,为了保护路面结构不因超载而破坏,许多国家对汽车的轴载都有限制; (3) 我国路面设计方法中,一般以后轴重100kn作为标准轴载,表示为BZZ—100,低等级公路也可以采用后轴重60kn作为标准轴载,表示为BZZ—60;把不同类型的轴载作用次数换算为标准轴载的作用次数,应遵循两项原则:其一,换算以达到相同的临界状态为标准;其二,对某一交通组成,不论以哪一种标准轴载进行轴载换算,由换算所得的轴载作用次数计算的路面厚度应相同。 路面结构设计和验算使用的交通量是标准轴载累计作用次数。实际计算时,对沥青路面,只将轴载大于25kN的汽车计入;对水泥混凝土路面,只将大于40kN的单轴和80kN的双轴的汽车计入,小汽车,小客车对标准轴载的影响极小,可以忽略不计。 2、双层、三层弹性体系应力、应变位移分析的基本原理及其存在的问题,哪些方法应用这一原理? (1) 基本原理: 在求解弹性层状体系应力与位移时,采用下列四条基本假设: a. 各层都是由均质的各向同性的材料组成,用弹性模量E和泊松比来表征; b. 假定土基在水平方向和向下的深度方向为无限,其上各弹性层为厚度有限,水平方向为无限; c. 假定路面上表层作用有垂直荷载和水平荷载,认为水平方向的无限远处和最下一层向下的无限深处的应力和位移等于零; d. 各层间接触面上采用完全连续或完全光滑的假定; 根据以上假定,按柱坐标系采用弹性力学中的几何方程,物理方程,平衡微分方程,利用应力函数和汉克尔变换方法,可以解出弹性层状半空间体系中应力和位移分量的一般表达式;然后根据相应的边界条件和层间结合条件,可以确定一般表达式中的待定积分常数。(2) 存在的问题: 我国多年的研究和实践表明,弹性层状体系理论公式是基本适用的,但是由于路面各层材料的力学性质、路面各层之间的接触情况以及实际荷载情况等与理论假设不完全一致,而且路面材料和土基模量的测定方法也不能充分反映它在结构层中的实际工作状态,造成理论计算值与实际值存在偏差;而且,由不同材料结构层和土基组成的路面结构,在荷载作用下其应力应变关系一般呈非线形特征,且形变随荷载作用时间而变化,同时,应力卸除后常有一部分变形不能恢复。因此,严格地说,柔性路面在力学性质上属于非线形的弹—粘—塑—性体。 (3) 壳牌(SHELL)设计法、前苏联柔性路面设计新法以及我国柔性路面设计法均采用这一原理(三层弹性体系)。 粘弹性体:材料在外力作用下产生变形缓慢增加,撤除外力后变形缓慢回复,这种加-卸荷过程中变形不随外力即时达到平衡而有所滞后的现象称为延迟弹性,也称粘弹性。

道路工程设计原理概述

山东交通学院 道路工程课程设计 院(系)别土木工程系专业土木工程 班级 学号 姓名 指导教师胡朋 成绩 二○○九年六月

目录 一、新建沥青混凝土路面设计 (2) 1.交通分析及设计弯沉值的确定 (2) 1.1 轴载分析 (2) 1.2 路面设计弯沉值的计算 (7) 2.土基回弹模量的确定 (8) 3.结构组合与材料的初选定 (8) 4.各层材料抗压模量与劈裂强度的确定 (8) 5.设计指标的确定 (9) 6.设计资料总结 (10) 7.确定石灰煤渣矿渣层厚度 (11) 二、旧路面(沥青混凝土路面)补强设计 (15) 三、新建水泥混凝土路面设计 (19) 1.交通分析 (19) 2.初拟路面结构 (22) 3.路面材料参数确定 (23) 4.荷载疲劳应力计算 (24) 5.温度疲劳应力计算 (24) 6.应力复合 (25) 四、相关图纸 (26) 五、心得体会 (30) 六、主要参考资料 (31)

一、 新建沥青混凝土路面设计 1、交通分析及设计弯沉值的确定。 1.1轴载分析 设计年限内一个车道的累计当量轴次数计算(确定路面等级)。 车 型 总重( KN ) 后轴重 ( KN ) 后轴数 辆 / 日 解放 CA10 B 19.4 60.85 1 900 黄河 JN150 49 101.6 1 360 日野 KB222 50.2 104.3 1 123 太脱拉 138 51.4 80 2 (轴距≤3) 74 东风 KM340 24.6 67.8 1 1030 黄河 JN362 63 127 1 21 日野FC 164 23.9 71 1 350 1.1.1 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时,各级轴载P i 的作用次数n i ,匀应按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 。匀应按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 。根据《公路沥青路面设计规范》公式 3.1.2-1 ∑==k i i i i i p p n C C N 135 .4,2,1)( ①解放CA10 B ∑==k i i i i i p p n C C N 1 35 .4,2,1)( 30.10870.10360.4)100 85.60(90011)1004.19(9004.6135 .435.4=+=???+???=(次) ②黄河 JN 150 ∑==k i i i i i p p n C C N 1 35 .4,2,1)( 21.48974.38547.103)100 6.101(36011)10049(3604.6135 .435.4=+=???+???=(次) ③日野 KB 222

浅谈沥青路面设计原理

浅谈沥青路面设计原理 摘要沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素,它直接关系到混合料的强度、温度稳定性、水稳定性及老化速度等一系列重要性能。本文着重分析沥青混凝土强度形成机理,研究沥青路面设计原理,以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性的目的。 关键词沥青;路面;设计原理 0前言 沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素,它直接关系到混合料的强度、温度稳定性、水稳定性及老化速度等一系列重要性能。本文着重分析沥青混凝土强度形成机理,研究沥青路面设计原理,以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性的目的。但同时沥青路面相对于水泥混凝土路面的缺点是:养护费用成本较高,使用期限短,耐久性差。由于建设施工期间选料、施工工艺控制不当,将会加剧沥青路面的破坏。为此许多路面出现了不少的病害,因此,认识沥青混合料路面强度形成机理,提高沥青路面设计质量,以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性的目的尤为重要。 1沥青混合料工作机理 沥青混合料的强度由两部分组成:矿料之间的嵌挤力与内摩阻力、沥青与矿料之间的粘聚力。就对沥青混凝土强度形成机理以及混合料强度措施进行探讨,从而达到沥青路面使用品质和耐久性的目的。矿料之间的嵌挤力与内摩阻力的大小,主要取决于矿料的级配、尺寸均匀度、颗粒形状、表面粗糙度和沥青含量。沥青混合料按级配构成原则的不同可分为下列3种方式: 1)悬浮密实结构:由连续级配矿质混合料组成的密实混合料,各种级配连续存在,同一档较大颗粒都被较小一档颗粒挤开,大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中。这种结构通常按最佳级配原理进行设计,密实度与强度较高,水稳定性好,但受沥青的性质和物理状态影响较大,温度稳定性较差。传统的I型和Ⅱ型沥青混凝土(AC)属于此类型结构。 2)骨架空隙结构:较粗颗粒矿料彼此紧密相连,较细集料数量较少,不足以充分填充空隙,其空隙率大。这种结构中,骨料的之间的内摩阻力和嵌挤力起着重要作用,受沥青的性质和物理状态影响较小,温度稳定性好,水稳定性差。抗滑表层(AK)、沥青碎石(AM)属于此类型结构。 3)骨架密实结构:是综合以上两种方式组成的结构。混合料中既有一定数量的粗骨料形成骨架,又根据粗骨料的空隙的多少加入一定细料,形成较高的密实度。

《路面设计原理》讲稿--路面设计经验法

第十二章 沥青路面设计经验法 一.机场沥青路面设计 1.工程师兵团法(CBR) 【1】方法依据 通过调查总结得到,调查结果发现∶ (1)路面吸水后,土基材料产生侧向移动; (2)路面下材料产生不均匀沉降; (3)路面材料在多次重复荷载作用下,产生较大的弯沉。 一般认为(1)、(2)破坏由于土基压实不够; (3)破坏由于面层厚度不足或基层抗剪强度不足 【2】设计曲线的公式化 根据布辛尼斯克理论,弹性半空间地基在圆形均布荷载作用下对称轴上的应力表达式为: ()()σααz p p =1132-≈-cos cos 因: 则; 112 0? ? ? ??+==a z p CBR CBR z z σ z z z CBR K k CBR p CBR ?=则==zσσ ;0 可得: z a p k CBR h a p k CBR z z =?-=?-11 ;则 因:k=8.1/π h P CBR p z = -?? ?? ?10571.π 式中:h--路面厚度(cm); P--轮载重(Kn); p--轮载接地压力(MN/m^2)。 若进一步考虑轮载的重复作用(C),则路面厚度表达式为: h C P CBR p z =式中要求<(.log .).2311441057 11012 +-?? ? ?? -π CBR 利用以上公式,工程师兵团发表了1958年的设计手册,这些手册都是根据以上公式计算而成。 【3】CBR的选择 CBR是对应土层的地基参数 设计时要求采用最小的CBR值

【4】基层和底基层材料 标准∶以足够的路面厚度来消灭冰冻的影响; 足够的路面厚度来减少春融期对路面的影响。 方法∶利用冰冻指数和土基的湿度、密度确定 2.联邦航空局法(FAA) 由飞机总重、土组及基层厚度确定 二.公路路面设计方法 1.AASHTO设计方法 【1】PSI计算 PSI SV C P RD =50319110011382 ..log()..-+-+- 【2】AASHTO试验的基本方程式 路面耐用性指数的变化、荷载大小、荷载重复作用次数、路面厚度之间的关系式: () () ()() G C p C C w C C L L SN L SN L L L t t ===;==(+)= log log log .. (0010112323) 519 2323 593 9362 4331 2 479 42150400811101--?? ? ? ?-++++βρβρ 【3】结构数与路面厚度的关系 () log .log()...W SN G SN t =936102041094 1519 +-+ + + 【4】车辆的当量换算方法 因: log log w G t t =+/ρβ 则: β/log 33.4)log(79.4 )1log(36.993.5log 221t t G L L L SN W +-+-++= 此式就是车辆换算的基本方程。 若取标准荷载L1=18磅力(80KN),L2=1 取非标准荷载L1=X磅力,L2=1 log .log w w x G x x 1818479118111=+++-?? ? ? ?ββ 若取非标准荷载L1=22磅力(100KN),L2=1

路面结构设计考题

课程名称:路面设计理论与方法 授课教师: 考试时间:120分钟 考生姓名: 学 号: 专业: (开卷考试、自备计算器) 一、路面设计的任务是什么?按工程经济学的观点,并结合路面工程的具体实际,简述寿命周期费用的组成及在路面设计中如何应用。(15分) 二、采用以下轴载换算公式分别计算单后轴载达到250kN 和500kN 时,对我国半刚性基层沥青路面早期破坏的影响并阐述采取计重收费的科学依据(标准轴载为BZZ-100 KN )。 (20分) 821)(s i i b P P c c n n 式中:C1——轴数系数; C1=1+2(m-1) (轴距小于3米); C2——轮组系数;双轮组1.0,单轮组18.5,四轮组0.09。 三、半刚性基层沥青路面整体性材料的结构层是指哪些结构层?在沥青路面设计中采取哪一个指标来防止整体性材料结构层在设计年限内不出现疲劳开裂破坏,该指标的物理意义是什么?用图示出其计算位置,并附简要说明。(15分) 四、我国柔性路面设计中的弯沉综合修筑系数反映了哪些修正?这种修正存在什么不足?(15分) 五、目前我国地方道路普遍在进行水泥路面改造为沥青路面的工作,你对此有何看法?另外,对这类工程设计应包含哪些内容?(15分) 六、请比较目前我国的沥青路面设计方法与AASHTO 、AI 、SHELL 等国外著名路面设计方法相比,存在什么不足?并结合我国实际谈谈如何改进我国的设计方法。(20分)

课程名称:路面设计理论与方法 授课教师: 考试时间:120分钟 考生姓名: 学 号: 专业: (开卷考试、自备计算器) 一、路面必须满足哪些使用性能?按工程经济学的观点,并结合路面工程的具体实际,简述寿命周期费用的组成。(15分) 二、采用以下轴载换算公式分别计算超载单后轴载达到200kN 和300kN 时,对我国水泥路面的破坏影响程度并阐述采取计重收费的科学依据?(以标准轴载为BZZ-100KN )。 (20分) 16)(s i i i b P P n n α= 三、为何要研究路面材料的疲劳性能,在路面设计中是怎样考虑路面材料的疲劳性能的(要求写出具体的计算公式或表现形式)?(15分) 四、柔性路面设计中用设计弯沉值来控制路面厚度。①设计弯沉值的大小取决于哪些因素?并请写出其计算公式予以说明;②计算弯沉值是计算的路面表面哪个位置的弯沉值?用图示出其验算位置,并附简要说明。(15分) 五、写出刚性路面设计时基层顶面计算模量与基层顶面的当量回弹模量的关系式来源?其理论依据是什么?(15分) 六、请比较目前我国的沥青路面设计方法与AASHTO 、AI 、SHELL 等国外著名路面设计方法相比,存在什么不足?并结合我国实际谈谈如何改进我国的设计方法。(20分)

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