高等路面结构设计原理

高等路面结构设计原理

课程名称:《高等路面结构设计原理》

课程名称:(英文)Principle for Design of Pavement Structures 课程编号:B08230101

课程组长:凌天清教授

课程性质:专业课

学分:3

总学时数:54

适用专业:道路与铁道工程

课程教材:凌天清《高等路面结构设计原理》重庆交通大学(自编)2008年参考书目:1(AASHTO,AASHTO Guide for design of Pavement structures, AASHTO 2002

2(Asphalt Institute, Asphalt •Thickness •Design Manual(Ms-1), 9th Edition. Maryland,•

Asphalt Institute 1981

3(Shell International petroleum Company •Limited, Shell Pavement Design Manual, London1978

4(J.C Nicholls, Asphalt Surfacings (A Guide to Surfacings and Treatments Used for the Surface

Course of Road Pavements), Transport Research Laboratory 1998 5,内田一郎(日)《新编道路铺装の设计法》森北出版株式会社1978

6(邓学钧、黄晓明《路面设计原理与方法》人民交通出版社2001.10

7(黄卫《高等沥青路面设计理论与方法》科学出版社2005

8(黄卫《高等水泥混凝土路面设计理论与方法》科学出版社2005

9(张起森《高等路面结构设计理论与方法》人民交通出版社2005.11

10(姚祖康《公路设计手册《路面》(第2版)》人民交通出版社2002

11(朱照宏、许志鸿《柔性路面设计理论与方法》•同济大学出版社1985

12(林锈贤《柔性路面结构设计方法》人民交通出版社1988

13(邓学均、陈荣生《刚性路面设计》人民交通出版社1992

14(《公路沥青路面设计规范》人民交通出版社1997

15(《公路水泥混凝土路面设计规范》人民交通出版社2004

教学方式:本课程以课堂讲授为主,辅以课堂讨论等方式教学。

考核方式:考试,期末考试占65%,10000字的读书报告或技术性论文占35%。

先修课程:路面动力学、路面设计理论与方法

编写日期:2006年12月

课程目的与要求:

通过本课程的学习,使博士研究生从基层材料特性、沥青混合料与水泥混凝土组成设计及疲劳特性、路面结构计算等方面,系统地熟悉高等级路面设计理论和方法的研究成果以及国内外高等级路面的实践经验。此外,对路面设计可靠度与优化设计分析、钢箱梁桥桥面铺装等有一定了解。对今年来的一些新型路面——热压式沥青混凝土表面层(HRA)、多孔隙沥青混凝土面层(PA)、浇注式沥青混凝土面层、沥青玛蹄脂混合料(SMA)面层、薄层沥青混凝土(BBM) 、各种封层(稀浆封层、抗滑表层和表面处治)以及沥青路面再生技术等内容有一定认识,为科学研究奠定基础。

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课程内容与学时分配:

第一章路面设计理论的发展 2学时

路面设计沿革、早期的重要研究、理论设计方法的回顾、我国路面设计方法的发展。第二章路面结构分析 7学时

弹性层状体系基本理论、黏弹性层状体系基本理论、小挠度弹性地基薄板理论、材料参数和层间结合状态分析。

第三章路面设计指标分析 6学时

弯沉和路基压应变、疲劳试验的荷载模式分析、试验荷载模式与路面疲劳特性分析、中面应力应变状态与荷载模式的分析、混凝土板下地基设计指标分析。

第四章路面混合料组成设计与特性分析 7学时

沥青混合料组成设计、沥青混合料合理级配分析、SMA设计和材料试验、复合半刚性(半柔性)面层材料研究、SHRP沥青混合料设计方法、热压式沥青混凝土表面层(HRA)、多孔隙沥青混凝土面层(PA)、路面材料再生、土基和基层材料组成设计与特性回顾。

第五章路面材料的疲劳特性 6学时

周期荷载与材料响应滞回曲线、沥青混合料的滞后回路方程与能耗、沥青混合料的疲劳试验、沥青混合料的疲劳响应模型、水泥混凝土与半刚性材料的疲劳特性。

第六章公路沥青路面设计方法 4学时

我国沥青路面设计方法、美国AI设计法、AASHTO设计法、SHELL设计法。第七章公路水泥混凝土路面设计方法 3学时

我国水泥路面设计方法、AASHTO设计法、PCA设计法。

第八章复合式路面设计分析 3学时

复合路面的特点、沥青面层的最佳厚度、层间应力分析与设计、混凝土板的厚度计算。第九章桥面铺装 3学时

钢箱梁桥桥面和混凝土桥面铺装的基本要求、钢箱梁桥桥面和混凝土桥面铺装的力学分析、浇注式沥青混凝土桥面铺装、环氧沥青混凝土桥面铺装。

第十章路面设计可靠度与结构优化设计 3学时

第十一章路面使用品质及路况评定 2学时

第十二章机场沥青混凝土道面设计简介 2学时

第十三章机场水泥混凝土道面设计方法简介 2学时

第十四章路面排水设计简介 2学时

布置论文、课外考试 2学时

高等路基工程

课程名称:《高等路基工程》

课程名称:(英文)High Sub Grade Engineering 课程编号:B08230102

课程组长:杨锡武教授

课程性质:专业课

学分:2

总学时数:40

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适用专业:道路与铁道工程

课程教材:《特殊路基工程》

参考书目:1.何兆益、杨锡武编《路基路面工程》人民交通出版社2006.8

2.梁钟琪《土力学及路基》中国铁道出版社1982.6

3.高磊编《矿山岩石力学》机械工业出版社1987.3

4.张倬元、王士兰、王兰生《工程地质分析原理》地质出版社1994.3

5.洪毓康《土质土力学》人民交通出版社1998.1

6.公路设计手册《路基》人民交通出版社1996.5

7.吴紫汪、程国栋等《冻土路基工程》兰州大学出版社1988 教学方式:课堂讲授

考核方式:考试

先修课程:工程地质、土质土力学

编写日期:2006年12月

课程目的与要求:

通过本课程的学习,掌握土质高边坡路基、岩质高边坡路基、滑坡地段路基、软土路基、膨胀土路基、

冻土地区路基的特殊性质、特殊变形破坏形式、设计理论和方法以及处治工程措施的设计理论和方法,这

些特殊路基结构分析的有限元建模、分析方法、常用软件应用。扩大对路基工程范围的知识和认识,扩

大知识面,提高分析解决特殊条件下路基工程分析、处治的能力。课程内容与学时分配:

第一章总论 0.5学时

第二章土质高边坡路基稳定性分析 4学时

第1节概述

第2节土质高边坡路基稳定性的极限平衡分析法

第3节土质高边坡路基稳定性塑性极限分析法

第4节土质高边坡路基稳定性的有限元分析

第5节土质高边坡的加固方法及结构有限元分析计算第三章岩质高边坡路基的稳定性分析 6学时

第1节岩体结构及力学性能

第2节岩体边坡的变形破坏形式

第3节岩质边坡稳定性的极限平衡分析法

第4节岩质边坡稳定性的有限元分析

第5节岩质路基边坡加固结构的有限元分析及结构计算

第6节路堑边坡崩塌落石的稳定性分析与防治

第四章滑坡地段路基 8学时

第1节滑坡形态及产生滑坡的地形地质条件与因素

第2节滑坡工程地质勘测

第3节滑坡稳定性极限平衡分析法

第4节滑坡稳定性有限元分析

第5节抗滑桩设计及施工

第6节预应力锚索支挡结构设计与施工

第五章软土地区路基 10学时

第1节软土的成因及性质

40

第2节饱和土上的路堤及非饱和土路堤的沉降计算

第3节饱和土上的路堤及非饱和土路堤沉降及稳定性有限元分析方法第4节排水固结法加固软基

第5节灌浆法加固软基

第6节强夯法加固软基

第六章膨胀土地区路基 6.5学时

第1节概述

第2节膨胀土的膨胀机理及自然环境特征与判别

第3节膨胀土的工程特性及其路基路面病害

第4节膨胀土路堑边坡

第5节膨胀土路堤

第6节提高膨胀土路基稳定性的措施

第七章冻土地区路基 5学时

第1节冻土的成因

第2节冻土区不良地质现象及路基病害

第3节冻土的物理力学性质

第4节多年冻土的融沉计算

第5节多年冻土地区路基设计、施工及控制

第6节季节性冻土地区的路基冻胀、翻浆与防治

路线设计理论与CAD

课程名称:《路线设计理论与CAD》

课程名称:(英文)Design Theory of Road Alignment and CAD

课程编号:B08230103

课程组长:吴国雄教授、高建平教授

课程性质:专业课

学分:3

总学时数:54

其中:理论教学学时46,上机及实验(实践)教学学时8

适用专业:道路与铁道工程

课程教材:吴国雄、王福建《公路平面线形曲线型设计方法》人民交通出版社2000

王福建、吴国雄《道路工程三维建模技术》人民交通出版社2004 参考书

目:1(中华人民共和国交通部行业标准《公路路线设计规范(JTJD20-2006)》人民交通出版社 2006

2(张金水、张廷楷主编《道路勘测设计》同济大学出版社 1998

3(,德,HansLorenz著、,日,中村英夫、中村良夫编译、尹家骍等译《公路线形与环境设计》

人民交通出版社1997

4(符锌砂编著《公路计算机辅助设计》人民交通出版社1998

5(朱照宏、陈雨人等《道路路线CAD》人民交通出版社1998

6(孙家昶《样条函数与计算几何》北京科学出版社 1982

7(孙家广等编著《计算机图形学(第三版)》清华大学出版社 1998

8(肖田元、张燕云、陈加栋编著、《系统仿真导论》清华大学出版社 2000

41

9(苏步青、刘鼎元著《计算几何》上海科学技术出版社 1981

10(王莉等编著《计算机图形学及其在工程中的应用》人民交通出版社 1992 11(江涛《计算机绘图与辅助设计》复旦大学出版社 1992 教学方式:面授、上机、讨论。

考核方式:课堂考试。

先修课程:道路线形设计理论与方法、计算机图形学等

编写日期:2007年3月

课程目的与要求:

1(目的:通过本课程的学习,使学生对国内外道路线形设计理论与设计方法,以及道路CAD的三维动态设计有一个全面的了解,系统掌握路线平面线形曲线型设计方法以及道路三维动态设计的基本原理,重点掌握曲线型路线设计方法中的拟合法、积木法、综合法、BP神经网络法等,以及道路主要组成部分的三维动态建模方法等相关内容,提高学生从事路线设计理论和设计方法的再研究,以及道路CAD 的再次开发等方面的能力。

2(要求:本课程是一门专业课,学生学习该课程之前应完成道路线形设计理论与方法、计算机图形学、道路勘测设计等相关课程的学习。另外,由于本课程实践性较强,学习时应理论联系实际,完成必要环节的上机操作,并结合工程实践,增加对有关路线设计理论和设计方法的直观感性认识,提高道路CAD的实际操作能力。

课程内容与学时分配:

第一部分:路线设计理论

第一章路线设计理论 7学时

第1节道路线形及其设计要求

第2节汽车行驶理论与路线平面线形、纵断面线形及与平、纵组合线形设计第3节曲线拟合理论与道路路线设计

第4节神经网络理论与道路路线设计

第二章直线型设计方法 3学时

第三章曲线型设计方法 16学时

第1节拟合法

第2节积木法

第3节综合法

第4节弦切线法

第5节闭合导线法

第6节端点受限法

第7节 BP神经网络法和CBR(Case-Based Reasoning)法

第8节圆弧移动法

第四章路线优化理论与方法 8学时

第1节优化理论简介

第2节路线平面优化方法

第3节路线纵面优化方法

第4节空间线形优化方法

第二部分:道路CAD

第五章绪论 2学时

第1节道路CAD及研究现状

第2节数字地面模型(DTM)简介

第3节软件开发环境简介(AutoCAD和3DS Max

第六章道路平、纵、横几何描述体系 4学时

42

第1节道路平面线形几何描述和计算方法

第2节道路纵面线形几何描述和计算方法

第3节道路横断面几何描述和计算方法

第七章道路路基态维建模方法 3学时

第1节路基三维建模方法

第2节与DTM交接拼合方法

第八章结构物三维建模方法 3学时

第1节桥梁建模方法

第2节隧道三维建模方法

第3节涵洞(包括涵式通道)建模方法

第4节立体交叉维建模方法

第九章其他设施三维建模方法 3学时

第1节道路交通安全设施(标志、标线、护栏等)及其他附属设施建模方法第2节绿化种植建模方法

第十章三维动画制作方法与三维建模软件简介 3学时

第1节材质、灯光、摄象机及动画路径等的设置方法

第2节脚本语言MAXscript简介及程序开发

第3节软件开发及操作简介

第4节应用示例

考试 2学时

沥青混合料设计原理

课程名称:《沥青混合料设计原理》

课程名称:(英文)Design Principle for Asphalt Mixture 课程编

号:B08230104

课程组长:何兆益教授、樊统江教授

课程性质:专业课

学分:3

总学时数:54

适用专业:道路与铁道工程

课程教材:Irving & kett 编著, Asphalt Materials and Mix Design Manual, Noyes出版1998.7 参考书目:1(K.Wayne,Ph.D.Lee and Kamyar C,Ph.D.Mahboub

编著, Asphalt Mix Design and Construction:

Past, Present, and Future State of the Practice, ASCE出版2006.5

2(William Gartner编著, Asphalt Concrete Mix Design: Development of more Rational Approaches,

ASTM Intl出版1989.9

3(Freddy.L.Roberts, Hot Mix Asphalt Materials, Mixture Design and Construction, NAPA编著

1996.12

4(J.G.Cabrera著, Performance and Durability of Bituminous Materials, Taylor&Francis出版1995

5(沈金安主编《沥青及沥青混合料路用性能》人民交通出版社2001.5

6(沈金安编著《改性沥青及SMA路面》人民交通出版社1999.7

7(孙立军等著《沥青路面结构行为理论》人民交通出版社1999.7

43

8(张登良主编著《沥青与沥青混合料》人民交通出版社2005.11

9. 期刊:中国公路学报、公路、中外公路

教学方式:以多媒体投影讲授为主,拟使用案例、课堂讨论等方式教学。

考核方式:考查,基本知识测试占25%,课堂回答问题、案例分析及报告占25%,论文考试占50%。先修课程:材料流变学、高分子化学

编写日期:2006年12月

课程目的与要求:

通过对本课程的学习,学员应在对沥青的基本物理力学性能、胶体化学性质和工程性质、沥青混合料的材料组成、配合比设计原理和方法、沥青混合料的强度原理和路用性能、沥青及沥青混合料的试验评价方法、技术指标和要求等知识有清楚的了解和认识,在理论水平上有较大提高,从而能在工程中正确掌握其应用方法和应用范围。同时培养学员对新型道路工程材料的研究开发兴趣和激发他们的研发潜能,能够根据沥青和沥青混合料技术的新发展和工程需要研发新材料、新结构和新试验设计方法。课程内容与学时分配:

第一章概述 6学时

了解沥青及沥青混合料的发展过程及发展趋势、沥青种类及沥青混合料的类型、沥青的生产工艺过程,道路沥青的标准及其发展和演变、沥青混合料指标及其

设计方法的发展和演变;各种外在因素如气候条件、荷载条件等对沥青及沥青混合料的性能和设计要求。

第二章沥青材料的路用性质 12学时

主要介绍沥青结合料包括基质沥青和改性沥青的物理性质、胶体化学性质、胶体结构、工程技术性质、流变特性以及目前采用的评价方法和评价标准等。内容包括沥青材料的感温性、高低温性能、抗疲劳性能、老化性能、与集料的粘附性能、化学组成和胶体结构及其对路用性能的影响、沥青中含蜡量对沥青路用性能的影响以及评价指标、评价方法等。

第三章沥青混合料的设计原理和方法 14学时

主要介绍沥青混合料的基本概念、沥青混合料的组成结构、组成设计原理、强度原理和力学特征。其中包括传统的马歇尔设计法、维姆设计法、SHRP设计法、美国工程兵GTM设计法、正交设计法等。第四章沥青混合料的路用性能 12学时主要介绍沥青混合料的技术性质及要求,包括沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、耐老化性能、抗疲劳性能及动态特性等;沥青混合料各种性能的试验设备和方法;评价方法和评价指标。第五章新型沥青混合料和路面结构的设计原理和方法 4学时

主要介绍沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)、排水路面抗滑表层(OGFC)、超薄路面、半柔性复合式路面、彩色路面、静音路面、隔热路面、装配式路面等新型沥青混合料和路面结构的设计原理和方法、材料要求。

第六章沥青及沥青混合料的流变学 6学时

在了解沥青及沥青混合料的物理力学性质和路用性能的基础上,根据理论力学、材料力学和材料流变学理论知识,介绍沥青及沥青混合料的流变特性,内容包括沥青的粘-温特性、沥青及沥青混合料的蠕变与应力松弛特性、时温换算法则和沥青混合料的破环特性等。

路面动力学

课程名称:《路面动力学》

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课程名称:(英文)Dynamic Analytics for Pavement 课程编号:B08230105 课程组长:凌天清教授

课程性质:专业课

学分:2

总学时数:40

适用专业:道路与铁道工程

课程教材:凌天清《路面动力学》重庆交通大学(自编)2007年

参考书目:1(孙岳《振动和波[M]》科学技术出版社1980

2(佩因、陈难先、赫松安《振动与波动物理学[M]》人民教育出版社1980 3(王旭东、沙爱民、许志鸿《沥青路面材料动力特性与动态参数[M]》人民交通出版社2000

4(沙爱民、江晓霞《路面动态特性分析》交通运输工程学报第1卷第2期2001.6

5(郝大力、王秉纲《路面结构动力响应仿真与参数分析研究》中国公路学报2001

6(孙立军、陆军、李套岭《国内路面动力学研究概述》《上海公路》

7(郝大力《路面性能的评价与分析研究[D]》长安大学 2000

8(VON QUINTUS H L, BUSH ? A J,BALADI G Y, Nondestructive testing of pavements and

backcalculation of moduli (second volume) [R], ASTM STP1198,ASTM 1994

9(UZAN J, Dynamic linear back calculation of pavement material parameters [J], Journal of

Transportation Engineering, 1994 120(1) 109-126

10(王旭东《沥青路面材料动力特性与动态参数研究[D]》东南大学1998

11(WANG Y,FANG K T, Number-theoretic methods in applied

statistics[J], Chinese Annals of

Mathematics,1990,11B(1) :51-65 教学方式:以课堂讲授为主,辅以课堂讨论等方式教学。

考核方式:考试,期末考试占65%,10000字的读书报告或技术性论文占35%。

先修课程:路面力学计算、路面设计理论与方法

编写日期:2006年12月

课程目的与要求:

通过本课程的学习,使博士研究生熟悉路面的动态荷载激励与响应特性,主要体现在以下几个方面:(1)路面上的行车荷载可以通过采用稳态简谐振动模型或更为精确的随机振动模型来加以描述;(2)动荷载作用下的路面结构的动态特性,以波动效应和惯性效应为代表;(3)在动载作用过程中,材料内部的物理力学性能参数具有一定的粘弹性、非线性和应力依赖性;(4)掌握路面材料动态设计参数的测试;(5)了解机场道面与道路路面的结构动力学设计。

该课程每讲后均附有思考题,部分章节采用外语教学。

课程内容与学时分配:

第一章行车荷载的动力特性 8学时

路面动态荷载模拟(稳态简谐振动、随机振动)、动载特性影响因素(车速、车型、路面平整度)。第二章路面结构的动态特性 8学时

路面结构的动态特性中的波动效应和惯性效应。

第三章路面材料的动态特性 8学时

路面结构的动态特性中材料参数的应力依赖性、材料的粘弹性以及材料的非线性等动态特性。第四章路面材料动态设计参数的测试 8学时

路面材料动态设计参数(抗压设计参数、弯拉设计参数以及劈裂设计参数)的测试方法、手段以及数

45

据处理方法。

第五章机场道面与道路路面的结构动力学设计 6学时

机场与道路柔性路面和刚性路面的结构动力学设计方法、国内外研究动态与发展趋势。布置论文、课外考试 2学时

道路材料力学行为

课程名称 :《道路材料力学行为》

课程名称 (英文) The Mechanics Behavior of Pavement Materials

课程编号:B08230106

课程组长:何兆益教授

课程性质:专业课

学分:2

总学时数:40

适用学科:道路与铁道工程

课程教材及参考书目:

1(丁大钧《工程塑性力学》南京工学院出版社1986

2(龚晓南、叶黔元等编著《工程材料本构方程》中国建筑工业出版社1995 3(杨挺青《粘弹性力学》华中理工大学出版社1990

4(张肖宁编著《实验粘弹原理》哈尔滨工业大学出版社1990

5(张肖宁著《沥青与沥青混合料的粘弹力学》人民交通出版社2006

6(邓学钧等著《车辆——地面结构系统动力学》人民交通出版社2000

7(王旭东编著《路面材料动态参数测试方法》人民交通出版社2000

8(黄仰贤(美)《路面分析与设计》人民交通出版社1998 教学方式:以课堂讲授结合自学、课堂讨论等方式进行。

考核方式:课堂考核占50,,读书报告占50,。

先修课程:路基路面工程、道路材料学

编写日期:2006年11月

课程目的与要求:

本课程要求学生掌握道路材料的主要力学特性与力学行为,主要内容包括:路基及粒料基层材料的非

线性力学特性与行为;半刚性基层动力学特性及动参数测试;沥青路面及混合料粘弹性力学特性与行为;

路面材料的强度与破坏特性;路面材料的疲劳特性与行为;路面材料断裂与损伤力学特性与行为。

课程内容与学时分配:

第一章概述 4学时

第二章粒料基层材料的非线性力学特性与行为 4学时

第1节路基土的非线性特性及模型

第2节粒料基层材料的非线性力学特性及非线性模型

第3节粒料基层材料的非线性试验与分析

第4节路面结构力学行为的非线性分析

第三章半刚性基层材料的动力学特性及动参数测试 4学时

46

第1节半刚性基层材料的力学特性

第2节半刚性基层材料的动力学响应

第3节半刚性基层材料的动态力学参数与设计参数

第4节半刚性基层材料的动态力学参数与设计参数试验方法第四章粘弹性材料的动态力学响应 4学时

第1节振动荷载的响应

第2节粘弹性特征函数的理论换算关系

第3节粘弹性材料振动特性的测试方法

第五章沥青混合料粘流态力学行为的试验研究与应用 4学时

第1节沥青粘度的测定方法

第2节沥青非牛顿流动特性的试验测试

第3节沥青的粘温关系曲线

第4节零剪切粘度

第六章沥青混合料粘弹性力学行为的试验研究与应用 4学时

第1节材料静态粘弹性模型参数

第2节粘弹性特征函数的相互换算

第3节材料动态粘弹性力学试验方法及应用

第4节沥青材料动态剪切流变特性及动态剪切流变实验第七章改性沥青的粘弹性力学行为 4学时

第1节 SBS改性沥青的粘弹性特性

第2节重复蠕变回复试验

第3节改性沥青的低温特性与工艺性能

第4节改性剂对改性沥青粘弹性力学行为及性能的影响第八章沥青混合料的强度与破坏 6学时

第1节沥青混合料破坏的形态

第2节沥青混合料不同破坏形态的机理

第3节沥青混合料的损伤

第4节沥青混合料的低温断裂及低温开裂

第九章重复荷载作用下路面材料的疲劳力学行为 6学时

第1节路面材料的疲劳破坏

第2节路面材料的疲劳断裂

第3节路面材料的疲劳损伤

第4节路面材料疲劳特性的试验研究与分析

车路耦合动力系统

课程名称:《车路耦合动力系统》

课程名称:(英文)Dynamic System of Vehicle-Road Interaction

课程编号:B08230107

课程组长:吴国雄教授

课程性质:专业课

47

学分:3

总学时数:40

适用专业:道路与铁道工程

课程教材:邓学钧、孙璐《车辆—地面结构系统动力学》人民交通出版社2002 参考书目:1(王秉纲、邓学钧《路面力学数值计算方法》人民交通出版社1992 2(赵济海等《路面不平度的测量分析与应用》北京理工大学出版社2000 3(徐培华、陈忠达《路基路面试验检测技术》人民交通出版社2000

4(朱照宏、王秉纲、郭大智编著《路面力学计算》人民交通出版社1985

5(魏克严等编著《汽车振动》人民交通出版社1988

6(庄表中、陈乃立编著《随机振动的理论及实例分析》地震出版社1988 教学方式:多媒体讲授

考核方式:课堂考试

先修课程:弹塑性力学(动力学)、路面设计理论与方法、路面动力学、随机过程、有限元分析以及张量编写日期:2006年11月

课程目的与要求:

1(目的:通过本课程的学习,使学生对国内外车辆,地面结构系统动力学的发展和应用,以及地面结构动力响应基本理论有一个全面的了解,系统掌握车辆动力荷载、弹性动力学基本理论、弹性动力学问题的有限元法、车路耦合作用下的一维、二维及三维运动的动力响应,重点掌握车辆-水泥路面耦合动荷载模型和数值求解、车辆-沥青路面耦合变形及剩余寿命预估等相关内容,提高学生从事路面动力学及相关问题研究的能力。

2(要求:本课程是一门专业课,学生学习该课程之前应完成弹塑性力学(动力学)、路面设计理论与方法、路面动力学等相关专业课或专业基础课的学习。另外,由于本课程理论性较强,学习本课程时还应学习随机过程、有限元分析以及张量等基础课程。

课程内容与学时分配:

第一章绪论 2学时

第1节概述

第2节车辆,地面相互作用的传统分析方法

第3节车辆,地面结构系统动力学的发展和应用第二章预备的基本数学知识4学时

第1节随机过程与谱分析

高等路面结构设计原理

高等路面结构设计原理 课程名称:《高等路面结构设计原理》 课程名称:(英文)Principle for Design of Pavement Structures 课程编号:B08230101 课程组长:凌天清教授 课程性质:专业课 学分:3 总学时数:54 适用专业:道路与铁道工程 课程教材:凌天清《高等路面结构设计原理》重庆交通大学(自编)2008年参考书目:1(AASHTO,AASHTO Guide for design of Pavement structures, AASHTO 2002 2(Asphalt Institute, Asphalt •Thickness •Design Manual(Ms-1), 9th Edition. Maryland,• Asphalt Institute 1981 3(Shell International petroleum Company •Limited, Shell Pavement Design Manual, London1978 4(J.C Nicholls, Asphalt Surfacings (A Guide to Surfacings and Treatments Used for the Surface Course of Road Pavements), Transport Research Laboratory 1998 5,内田一郎(日)《新编道路铺装の设计法》森北出版株式会社1978 6(邓学钧、黄晓明《路面设计原理与方法》人民交通出版社2001.10 7(黄卫《高等沥青路面设计理论与方法》科学出版社2005

高速公路路面的结构研究及设计

高速公路路面的结构研究及设计 随着交通事业的发展,高速公路已经成为人们生活中不可或缺的一部分。然而,高速公路的建设是一个复杂的工程,其中路面的结构设计是一个至关重要的环节。本文主要探讨高速公路路面的结构研究及设计。 一、路面结构类型 高速公路路面的结构根据不同的要求和设计标准,可以分为以下几种类型: 1. 水泥混凝土路面 水泥混凝土路面是目前应用最广泛的一种类型,其结构简单、耐久性好,并且 易于维护。采用水泥混凝土路面结构可确保道路的平整度和承重能力,并且可以有效降低噪音和震动。 2. 沥青路面 沥青路面是另一种常见的类型,其特点是具有柔软、防水和耐低温的性能。这 种路面结构在防止路面水损坏方面效果显著,并且还可以有效吸收道路噪音和震动。 3. 复合路面 复合路面是一种将水泥混凝土和沥青路面结合在一起的结构类型。这种设计方 式可以起到两种路面结构的优点和作用,具有良好的平整度和承载能力,并且具备良好的防水性和声学隔离效果。 二、路面结构参数 高速公路的路面结构参数主要包括路面层厚度、基层厚度、路基地面和路面的 厚度比等参数。这些参数可以通过对道路所处的地形、泥土性质、交通量、温度变化等因素进行详细分析,确定适合的结构参数方案。

1. 路面层厚度 路面层厚度是路面结构的最外层,一般采用水泥混凝土、沥青混合料等材料。 路面层厚度的大小与路面的平整度、防水性、抗裂性和承载能力有关。过厚的路面层不仅造价高昂,而且还会影响路面的性能。 2. 基层厚度 基层厚度是路面结构的中间层,起着承受交通荷载和分散荷载的作用,具有良 好的抗变形性和稳定性。基层厚度的大小一般根据地基承载能力、交通荷载和地表变形来决定。 3. 路基地面和路面的厚度比 路面和路基地面之间的厚度比是路面结构参数中一个非常重要的设计因素。这 个比值一般在1:5至1:7之间,越小越好。通过减少路面和路基地面之间的厚度比,可以有效提高路面的稳定性和抗裂性。 三、路面结构设计方法 路面结构的设计方法可以基于一种或多种因素,包括材料选择、路面性能、环 境条件以及维护和保养的需要等方面。下面介绍三种不同的路面结构设计方法。 1. 基于路面性能设计方法 这种设计方法主要通过分析路面性能来选择合适的材料,并确定路面各层的厚 度和参数。这种方法能够在满足路面性能要求的同时,减少材料和维护成本。 2. 基于环境条件设计方法 这种设计方法主要是基于当地的环境条件和气候条件来选择路面结构的类型和 参数。例如,沿海地区的高速公路路面需要具有防潮、防腐、抗盐雾和抗腐蚀等性能。

水泥混凝土路面设计原理

水泥混凝土路面设计原理 水泥混凝土路面是一种常见的道路建设材料,广泛应用于道路、桥梁、机场跑道等地面工程中。本文将详细介绍水泥混凝土路面的设计原理。 一、水泥混凝土路面的分类及特点 水泥混凝土路面按其结构可分为单层路面和多层路面。单层路面是指 整个路面由一层水泥混凝土构成,多层路面是指路面由多层不同材料 构成,其中水泥混凝土是其中一层。常见的多层路面结构为水泥混凝 土路面、石子沥青混合料路面、沥青混合料路面等。 水泥混凝土路面具有以下特点: 1.强度高:水泥混凝土路面具有较高的抗压、抗弯、抗冻融、抗渗透等强度性能,能够承受车辆荷载和自然环境的影响。 2.稳定性好:水泥混凝土路面表面平整、硬度大,对车辆行驶具有稳定性。同时,水泥混凝土路面具有较好的耐久性,使用寿命较长。 3.施工工艺简单:水泥混凝土路面的施工相对简单,可采用机械化施工,施工速度较快。

二、水泥混凝土路面设计原理 水泥混凝土路面设计应遵循以下原则: 1.路面厚度设计原则 路面厚度是保证路面强度和稳定性的关键因素。水泥混凝土路面的厚 度应根据设计车速、荷载、路基类型、地下水位等因素综合考虑确定。一般来说,高速公路路面厚度不小于25cm,普通公路路面厚度不小 于20cm。 2.路面横向坡度设计原则 路面横向坡度是为了排水和安全行驶而设计的。水泥混凝土路面的横 向坡度应根据道路的曲线半径、车速、雨量等因素综合考虑确定。一 般来说,水泥混凝土路面的横向坡度不应大于2%。 3.路面纵向坡度设计原则 路面纵向坡度是为了排水、提高路面舒适度和保证安全行驶而设计的。水泥混凝土路面的纵向坡度应根据道路长度、车速、车辆类型等因素 综合考虑确定。一般来说,水泥混凝土路面的纵向坡度不应大于4%。

水泥混凝土路面设计原理

水泥混凝土路面设计原理 水泥混凝土路面是公路建设中常用的路面类型之一,具有耐久、坚实、平整、防滑等优点,被广泛应用于高速公路、城市道路、机场跑道等 场所。水泥混凝土路面的设计原理包括路面结构设计、路面厚度设计、材料选用和施工工艺。 一、路面结构设计 水泥混凝土路面结构包括基层、底基层、面层和路肩。基层是路面的 承载层,一般采用碎石、碎石混凝土、沥青混凝土等材料,其厚度应 根据地基承载能力和路面设计要求确定。底基层是基层上的补强层, 一般采用水泥混凝土,其厚度应根据基层承载能力、路面设计要求和 交通荷载等因素确定。面层是路面的最上层,一般采用水泥混凝土, 其厚度应根据交通荷载、路面设计要求和使用寿命等因素确定。路肩 是路面两侧的边缘,一般采用碎石、水泥混凝土、沥青混凝土等材料,其宽度和厚度应根据地形和路面设计要求确定。 二、路面厚度设计 水泥混凝土路面的厚度设计是保证路面承载能力、使用寿命和经济性 的重要工作。根据路面设计要求和交通荷载等因素,可采用经验公式、

确定性设计方法或概率设计方法进行厚度设计。其中,经验公式适用 于简单路段,确定性设计方法适用于复杂路段,概率设计方法适用于 大面积路段。 三、材料选用 水泥混凝土路面的材料选用是影响路面性能和使用寿命的重要因素。 一般选用优质水泥、粗细骨料、矿物掺合料、化学掺合料等材料进行 配合。其中,水泥应具有良好的抗压、抗拉、抗弯和耐久性能,粗细 骨料应具有坚实、硬度高、耐磨性好和大小分布合理等特点,矿物掺 合料和化学掺合料应能提高水泥混凝土的力学性能、耐久性能和施工 性能。 四、施工工艺 水泥混凝土路面的施工工艺是保证路面质量的重要环节。一般包括路 基处理、基层施工、底基层施工、面层施工、路肩施工、养护等过程。其中,路基处理应根据地质、地形和设计要求进行,基层施工应采用 机械碾压或人工夯实的方式进行,底基层、面层和路肩施工应采用机 械摊铺或手工摊铺的方式进行,养护应根据材料性能和气象条件进行。综上所述,水泥混凝土路面的设计原理包括路面结构设计、路面厚度

混凝土路面的结构设计原理

混凝土路面的结构设计原理 一、引言 混凝土路面是道路工程中广泛应用的一种路面结构,具有强度高、耐久性好、维修成本低等优点。混凝土路面的结构设计是保证道路工程质量的重要环节之一。本文将详细介绍混凝土路面的结构设计原理。 二、混凝土路面的构成 混凝土路面是由底层、基层、面层三部分组成的。 1.底层 底层是指路基,是路面的基础部分。底层主要承受车辆荷载,并将荷载传递到路基。底层的主要作用是分散荷载,保证路面的稳定性。 2.基层 基层是指路面结构中位于底层和面层之间的一层。基层的主要作用是承受路面荷载,并将荷载分散到底层和面层。

3.面层 面层是指路面结构中最上面的一层,直接接触车轮。面层是混凝土路面的重要组成部分,需要具备良好的耐久性、防滑性和舒适性。 三、混凝土路面的厚度设计 混凝土路面的厚度设计需要考虑以下因素: 1.荷载 道路车辆荷载是混凝土路面厚度设计的主要依据。荷载包括轴荷和轮荷,需要根据不同的车辆类型和车速进行计算。 2.材料性能 混凝土路面的材料性能对厚度设计也有很大影响。材料的强度、抗裂性、耐久性等都需要考虑。 3.地基条件 地基条件是混凝土路面厚度设计的另一个重要因素。地基条件的不同会导致混凝土路面的承载能力有所不同。

四、混凝土路面的设计步骤 混凝土路面的设计步骤包括以下几个方面: 1.确定荷载 荷载是混凝土路面设计的基础,需要根据不同的车辆类型和车速进行计算。 2.选择材料 混凝土路面的材料需要具备良好的耐久性、抗裂性、抗滑性等特点,需要根据实际需要进行选择。 3.确定厚度 根据荷载和材料性能等因素,确定混凝土路面的厚度。 4.确定结构 混凝土路面的结构包括底层、基层和面层。需要根据实际需要进行选择。

高速公路路面结构设计原理

高速公路路面结构设计原理 一、前言 高速公路是现代交通运输的重要组成部分,其路面结构设计的合理性 直接关系到公路的安全性、舒适性、经济性和环保性。本文将从路面 结构设计原理的角度出发,对高速公路路面结构设计的相关内容进行 详细阐述。 二、高速公路路面结构设计的基本原理 1. 路面结构设计的目标 路面结构设计的目标是保证路面的安全性、舒适性和经济性。安全性 是指路面在使用过程中不会出现裂缝、坑洼等危险情况,舒适性是指 路面的平整度、噪音和振动等对车辆和乘客的影响,经济性是指路面 建设和维护的成本与使用寿命之间的平衡。 2. 路面结构设计的原则 路面结构设计的原则包括合理选材、合理分层、合理厚度和合理施工。合理选材是指选择适宜的材料,如沥青、水泥混凝土等,以保证路面

的使用寿命和承载能力;合理分层是指按照设计要求进行分层设计, 以满足路面的承载能力和平整度要求;合理厚度是指根据不同车辆类 型和交通量进行设计,以保证路面的承载能力和使用寿命;合理施工 是指采用适宜的施工工艺和技术,以保证路面的质量和使用寿命。 三、高速公路路面结构设计的具体内容 1. 路面结构设计的分层原理 高速公路路面结构一般采用沥青混合料路面或水泥混凝土路面,其分 层原理是按照材料性质和设计要求分为底基层、下面层、中间层和面 层四层。其中,底基层是承载层,一般采用碎石、碎石加沥青混合料 或水泥土等材料;下面层是支撑层,一般采用砂石级配料或碎石加沥 青混合料等材料;中间层是加强层,一般采用沥青混合料或水泥混凝 土等材料;面层是保护层,一般采用沥青混合料或水泥混凝土等材料,以保证路面的平整度和耐久性。 2. 路面结构设计的厚度原理 高速公路路面结构的厚度设计一般根据设计要求和实际情况进行确定,主要考虑车辆类型、交通量、地形和气候等因素。一般来说,高速公 路路面结构的厚度应该满足以下要求:底基层厚度应在150mm以上,下面层厚度应在150mm以上,中间层厚度应在100mm以上,面层

midas 路面结构计算

midas 路面结构计算 Midas 路面结构计算 引言: 路面结构是指由多种材料组成的路面层,用于承载车辆和行人的交通载荷并分散到基础土层。Midas 路面结构计算是一种基于有限元方法的工程分析软件,可用于设计和评估不同类型的路面结构。本文将介绍Midas 路面结构计算的原理、应用以及其在路面工程中的重要性。 一、Midas 路面结构计算的原理 Midas 路面结构计算基于有限元方法,通过将路面结构分割成小的有限元单元,使用力学原理和数学模型来模拟路面受力和变形的情况。其原理包括以下几个方面: 1.1 材料模型:Midas 路面结构计算提供了多种材料模型,包括弹性模型、线性弹塑性模型和非线性弹塑性模型。用户可以根据具体情况选择适合的材料模型。 1.2 荷载模型:Midas 路面结构计算考虑了不同类型的荷载,包括轮载荷、静载荷和动载荷。用户可以根据实际情况输入荷载参数,并考虑不同位置和时间的荷载变化。 1.3 边界条件:Midas 路面结构计算需要输入路面结构的边界条件,

包括固定边界和自由边界。固定边界是指路面结构与周围环境的约束关系,而自由边界是指路面结构与基础土层的接触情况。 二、Midas 路面结构计算的应用 Midas 路面结构计算广泛应用于道路、桥梁和机场等交通工程中,可用于以下方面: 2.1 路面设计:Midas 路面结构计算可以根据不同的交通载荷和材料特性,设计出合理的路面结构。通过对路面结构的受力和变形进行分析,可以确定路面结构的厚度和材料的选择,以确保路面的安全性和耐久性。 2.2 路面评估:Midas 路面结构计算可以对现有路面进行评估,分析其受力和变形情况,判断其是否需要修复或重新铺设。通过对路面结构的评估,可以提前发现潜在的问题,采取相应的维护和修复措施,延长路面的使用寿命。 2.3 路面施工:Midas 路面结构计算可以在施工过程中提供支持,帮助工程师确定适当的施工方法和工艺。通过模拟路面结构的受力和变形情况,可以预测施工过程中可能出现的问题,并采取相应的措施加以解决。 三、Midas 路面结构计算在路面工程中的重要性 Midas 路面结构计算在路面工程中具有重要的作用,主要体现在以

道路结构设计

道路结构设计 道路结构设计是指在道路建设中,通过合理的布置和设计各种材料和结构,以满足道路所需要的强度、平顺度、防水性能等要求,提高道路使用寿命和行车安全性。水泥混凝土路面是其中一种常见的道路结构形式,本文将从水泥混凝土路面的组成、设计原则、施工方法等方面进行阐述。 1.水泥混凝土路面的组成 水泥混凝土路面主要由沥青混凝土底层、水泥混凝土面层组成。沥青混凝土底层用于承受车辆荷载和分散荷载至基础层,起到分散荷载、加强路基、提高荷载传递的作用。水泥混凝土面层则用于抵抗车辆荷载、提供平稳的行车表面。除此之外,还包括基础层、基层等组成部分。 2.水泥混凝土路面设计的原则 (1)设计强度:水泥混凝土路面需要根据道路交通量、车辆类型和速度、气候和水文等因素确定适当的设计强度,以保证路面在使用寿命内不发生破坏。 (2)平稳度要求:水泥混凝土路面的平稳度是指路面的平整程度,对于高速公路等需要提供舒适行车的路段特别重要。通过优化施工工艺、材料选用和合理的维修等手段,保证路面平稳度要求。 (3)排水性能:水泥混凝土路面应具有良好的排水性能,避免积水导致路面损坏,同时也能降低车辆因波浪感导致的不舒适行驶。 (4)耐久性:水泥混凝土路面需要具备较高的耐久性,以承受长期交通荷载和气候变化带来的影响,延长使用寿命。 3.水泥混凝土路面施工方法

(1)路面底层处理:首先对路基进行平整处理,同时确保坚实的路 基基础,并进行必要的排水处理。在路基上铺设沥青混凝土底层,厚度一 般为100-120mm,使用沥青混凝土能有效提高路面的柔性和承载能力。 (2)水泥混凝土面层施工:在沥青混凝土底层上,进行水泥混凝土 面层的施工。首先进行配料,按照设计配比将水泥、碎石、砂子等材料进 行充分混合,然后将混凝土均匀铺装到沥青混凝土底层上,厚度一般为 180-200mm。铺装完成后,进行养护保养,通常需要在面层上覆盖一层湿 棉纱,保持适当的湿润,有助于混凝土的强度和抗裂性能的提高。 (3)道路维修:在实际使用中,水泥混凝土路面可能会出现各种损坏,如龟裂、掉角、起泡等。针对不同类型的损坏,采取相应的维修措施,例如龟裂可以进行灌浆养护,掉角处可以进行修补加固。 总之,水泥混凝土路面的结构设计与施工方法是保障道路使用寿命和 行车安全性的重要环节。只有通过科学合理的设计和正确标准的施工,才 能打造出坚实、平稳、耐久的水泥混凝土路面。同时,合理的维护和及时 的修复也是保持路面良好状况的关键。

混凝土路面结构设计原理

混凝土路面结构设计原理 一、引言 混凝土路面是公路工程中最常见的路面形式之一,其结构设计直接关 系到路面的耐久性和安全性。混凝土路面结构设计是公路工程设计的 重要组成部分之一,本文将从路面结构设计理论、材料特性、荷载特 性等多个方面进行详细的阐述,以期为混凝土路面结构设计提供全面 而详细的指导。 二、混凝土路面结构设计理论 1、路面结构类型 混凝土路面结构设计需要根据工程实际情况选择适当的路面结构类型。常见的路面结构类型包括刚性路面、柔性路面和半刚性路面。其中, 刚性路面适用于高速公路、机场跑道等需要承受重载车辆的场所,柔 性路面适用于城市道路、县乡公路等轻载车辆较多的场所,半刚性路 面则介于两者之间,适用于中等载荷和中等速度的场所。 2、路面结构层次 混凝土路面结构设计需要考虑路面结构的层次,一般分为基层、底基层、面层和防水层四个层次。其中,基层是路面的承载层,其主要作 用是承受车辆荷载并将荷载传递给下层。底基层是基层的加强层,其 主要作用是分散荷载并增加路面整体的稳定性。面层是路面的耐久层,

其主要作用是承受车辆荷载并保护基层和底基层不受外界因素侵蚀。防水层是路面的保护层,其主要作用是防止水分渗透到路面内部,导致路面破坏。 3、路面结构设计原则 混凝土路面结构设计需要遵循以下原则:一是根据工程实际情况选择适当的路面结构类型;二是根据设计荷载和路面使用寿命确定路面结构层次;三是尽量减少路面结构层次,以降低成本和施工难度;四是保证路面结构的稳定性和耐久性,以确保路面的安全性和经济性。 三、混凝土路面结构设计材料特性 1、混凝土材料 混凝土路面的面层和底基层一般采用C25-C30的混凝土,基层一般采用C30-C50的混凝土。混凝土应具有良好的抗压性能、耐久性和抗渗性能,以满足路面承载和耐久的要求。 2、钢筋材料 混凝土路面的面层和底基层一般不采用钢筋,基层和底基层则需要采用Q235钢筋。钢筋应具有良好的强度、韧性和耐腐蚀性能,以确保路面结构的稳定性和耐久性。 四、混凝土路面结构设计荷载特性 1、设计荷载

高速公路沥青路面结构的设计理念

高速公路沥青路面结构的设计理念 摘要:我国高速公沥青路面建设存在两大问题:使用寿命短、建设和维护以及重建成本高。几乎在道路建设和使用的每一不同阶段,都可以见到开膛破肚式的路面结构维修场面。这里面虽然有施工质量的问题,有结构设计的问题,从根本上讲还有高速公路设计观念的问题。为了从根本上正确认识这一问题,有必要先重新审视一下我国高速公路设计理念。 关键词:高速公路路面结构结构设计 高速公路沥青路面设计的重要环节之一为路面结构设计,如果用军事术语来解释的话,路面结构设计在路面设计的整个过程中属于制订战略阶段,而对应于设计过程的其它两个阶段厚度设计和材料设计应该具有战术性质。战略和战术含义上的差别体现出了路面结构设计在沥青路面设计过程中的地位和重要性。 沥青路面结构为分层修筑在地表面的带状构造物。多数道路工程或路面工程教科书将沥青路面结构设计定义为:合理设置路面各结构层的位置和层厚,充分发挥各层材料的特性,以抵抗车轮荷载和环境因素的作用,实现路面的设计使用寿命,同时,提供良好的服务质量。 通常国内道路界将路面在设计年限内发生的破坏称之为路面早期破坏。如何理解道路的设计年限和路面的设计使用寿命,这是决定道路设计策略的一个非常重要的问题。 一方面,作为路面混合料胶结材料的沥青,由于其自身的有机化学特性,会出现老化行为。沥青混合料料和稳定类半刚性材料还会由于自身的缺陷,在重复荷载作用下出现疲劳行为。这就意味着沥青路面结构某些结构层材料是有寿命限制的。另一方面,现行《公路沥青路面设计规范》对“设计年限”的定义为:高等级路面的设计年限是指在规定期限内满足预测标准累计轴次所需承载力,并允许在该期限内进行一次恢复路表功能的维修(罩面),路面应具有使里呈次高级路面或中、低级路面的设计年限是指满足规定时间内预测标准轴次所需要的承载力,在小修保养的条件下,路面应具有的。同时,《公路工程技术标准》对各级公路的设计年限所作的规定如表1所示。按规范的这个定义,无论高级路面或低级路面设计年限等于路面的设计使用寿命。 表1各级公路设计年限 公路等级设计年限(年) 高速公路20 一级公路15

高等级公路沥青面层结构类型及特点

面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层,应具有足够的结构强度,良好的温度稳定性,耐磨、抗滑、平整和不透水性。高等级公路沥青面层可分上、中、下3层或上、下2层。较少的裂缝,较轻的车辙,良好的平整度,较强的抗滑能力及经久耐用,是高等级公路对沥青面层的基本要求。能否达到这些使用要求,则与面层所使用的沥青材料,沥青混合料的类型和性质以及沥青面层的厚度有较大的关系。在实际工程中应根据当地的交通状况、气候条件、降雨量、材料情况、施工工艺、经济造价等因素选择合适的沥青面层类型。从我国目前高等级公路沥青路面来看,主要有以下几种结构形式:(1)传统的沥青混凝土面层(AC); (2)多碎石沥青混凝土面层(SAC); (3)沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)。1传统的沥青混凝土面层(AC)《公路沥青路面设计规范》JTJ014—97,根据“七五”国家科技攻关研究及修订该规范的专题研究,统一将沥青混合料中集料粒径标准由圆孔筛标准改为方孔筛标准。 其主要原因为:①计量标准向ISO国际标准靠近;②便于参考国外同类结构形式的级配标准;③世行项目增多,便于国际招标、监理及质量检验;④许多国外拌和设备均以方孔筛为标准。沥青混凝土的符号由原LH改为AC. 1.1按沥青混合料集料的粒径分类 a、细粒式沥青混凝土:AC—9.5mm或AC—13.2mm. b、中粒式沥青混凝土:AC—16mm或AC—19mm. c、粗粒式沥青混凝土:AC —26.5mm或AC—31.5mm.其组合原则是:沥青面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式,且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚1/2,中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3. 1.2按沥青混合料压实后的孔隙率大小分类a、Ⅰ型密级配沥青混凝土:孔隙率为(3%~6%)b、Ⅱ型密级配沥青混凝土:孔隙率为(4%~10%) c、AM型开级配热拌沥青碎石:孔隙率为(大于10%)其组合原则是:沥青面层至少有一层是Ⅰ型密级配沥青混凝土,以防水下渗。若上面层采用Ⅱ型沥青混凝土,中面层须采用Ⅰ型沥青混凝土,AM型开级配沥青碎石不宜作面层,仅可做联结层。 2多碎石沥青混凝土面层(SAC) 2.1产生背景 较大流量的车辆在高速公路上安全、舒适高速地通行,沥青面层必须具有良好的抗滑性能。这就要求沥青面层不但要有较大的磨擦系数,而且要有较深的表面构造深度(构造深度是高速行车减低噪音和减少水〖LM〗漂、溅水影响司机视线的主要因素)。近年来的研究成果表明:“沥青面层的抗滑性能是由面层结构的微观构造和宏观构造两部分形成。其中宏观构造来源于沥青混合料的配合比,主要由骨料的粗细、级配形式决定”。80年代中期我国开始修筑高等级公路,从沥青面层的结构形式来看:Ⅰ型沥青混凝土,空隙率3%~6%,透水性小,耐久性好,表面层的摩擦系数能达到要求,但表面构造深度较小,远不能达到要求。Ⅱ型沥青混凝土空隙率6%~10%,表面构造深,抗变形能力较强,但其透水性、耐久性较差。为了解决沥青面层的抗滑性能(特别是表面层在构造深度较大的情况下,又具有良好的防水性的结构形式),多碎石沥青混凝土面层被加以研究和使用。 2.2多碎石沥青混凝土面层的特点

路面设计原理资料

Uuu 一、Shell 设计法 把路面当作一种三层线形弹性体系,其中各层材料用弹性模量E 和泊松比μ表征。 在基本设计方法中,路面结构假定为层间接触连续的三层体系,下层为路基,中间层为粒料或水泥稳定类基层和垫层,上层为沥青层,包括表面层、结合层和下面层。 设计参数:荷载与交通、温度与湿度、材料特性 1 Shell 法设计标准考虑哪些指标?如何确定之?(3个层次6个指标) 两项主要标准: 1 路基表面垂直压应变z ε 把路基的永久变形限制在足够的数值内,根据AASHTO 试验路,考虑可靠度和路面服务性能指数PSI,取PSI=2.5标准荷载作用下,路基容许的垂直压应变z ε按下式计算: 85% z ε=20.252.110N --⨯⨯ 95% z ε=20.25 1.810N --⨯⨯ 2 沥青层内的水平拉应变rl ε 水平拉应变的最大值取决于层间模量比与沥青层的材料有关,是否在层底,取决于C 系数 211 ()E C h mm E = C ≤133mm 时,max rl ε出现在层底 C>133mm 时,1h ≤200mm ,位于1h 下半部(E2/E1≥0.6) 2h >200mm ,位于1h 上半部 两项次要标准: 1) 任何整体基层内容许拉应力(或应变) 水泥稳定类 容许拉应力 (10.075log )r s N σσ=- s σ为极限强度 2) 路表总变形。 采用车辙深度作为面层容许的的永久变形的标准,以验算根据变形的标准设计路面的永久变形是否超过其设计使用期内规定界限,对高速公路为10mm,一般公路30mm 。 其他次要标准: 1) 基层或底基层无结合料材料最小模量(取决于路基模量和粒料基层厚度h 2) 2) 沥青层低温缩裂 2 车辙计算。 在本设计方法中,采用车辙深度作为面层容许的永久变形的标准,以验算根据应变标准设计的路面的永久变形是否超过其设计使用期限内的规定界限——对于高速公路取10mm ,对于一般道路则为30mm 。 25 .0rl -⨯=N C ε

《高速公路路面结构》

《高速公路路面结构》 (1)具备足够的承载能力,满足高速公路路面行车荷载的要求高速公路由于重型车辆较多,车速相对较快,因而对于路面的荷载能力要求较高因此,在高速公路路面结构设计中,应该结合个结构层的材料特点,按照荷载应力应变自上而下扩散衰减的规律,充分利用结构层材料的刚度以及强度同时,路面结构层设计应综合各结构层的特点,高速公路路面结构层分为上中下三层,各层厚度以及基层材料厚度的计算应该符合规范以及承载能力的要求 (2)路面稳定性以及耐久性高,与环境适应性较好路 面设计应该符合不同地域的气候环境条件,避免后期各种病害的发生例如对于严寒以及冰冻地区,由于无机结合料基层容易出现温缩以及干缩裂缝,因此应合理设计沥青面层材料与厚度,避免路面反射裂缝的发展对于高温或者降水较多区域,路面结构设计重点应控制车辙以及水损害的发生(3)设计方案经济合理,尽可能的提高经济效益对于高速公路结构层组合材料的设计以及结构层厚度的设计方面,应在技术可靠合理的基础上尽可能的降低成本投入,充分发挥路面哥结构层的效能 2我国高速公路结构设计 2.1高速公路结构层组合设计 (1)传统的半刚性基层+沥青路面结构形式这是我 国高速公路路面设计中应用最广泛的形式,以半刚性基层作为路面荷载的主要承重层,这种结构组合形式造价相对较低,但是路面整

体性能及使用寿命对半刚性基层依赖加大(2)全厚式沥青路面这种形式依靠沥青稳定材料作 为基层以及面层,由于沥青材料是一种粘弹性材料,因此容易产生塑性变形,沥青层厚度相对较大,引入建设初期的投入较高,但是解决了半刚性基层容易损坏的问题,使用寿命较长,养护维修简单方面,一般只需处理表面层(3)刚性基层+沥青路面结构形式这种形式的特点 在于以混凝土或者贫混凝土替代传统的半刚性基层,因而承载能力得到较大程度的提高其缺点在于混凝土的刚度较高,容易发生断板开裂的现象,而且养护及病害处治工序较为繁琐,成本较高(4)混合式沥青路面混合式沥青路面结构的特点在 于在半刚性基层与沥青面层之间增加了沥青材料作为联接层,常见的有大粒径碎石排水层以及应力吸收层,因而分别可以起到阻止水分渗入路基,减缓半刚性基层由于开裂导致的应力集中现象,可以有效的减轻路基损坏以及避免反射裂缝的发展混合式结构的造价介于半刚性基层沥青路面与柔性路面之间,结构性能也兼具了两种形式的特点 2.2高速公路各结构层材料设计 (1)垫层对于地下水位较高,路面排水不良以及季节 性冰冻地区的高速公路设计,必须设置垫层在高速公路垫层材料的选择上,可以选择砂砾碎石以及矿渣等透水性的粒料材料,或者采用水泥及石灰稳定类的粗粒土高速公路垫层的宽度应与路基同宽,确

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