路面设计原理资料
《路面设计原理》讲稿--气候与环境
第三章气候与环境一．概念1．道路与其它土木建筑在考虑气候与环境时的区别道路是露天建筑物道路是线型建筑，涉及的范围较大2．气候的影响冰冻作用降雨3．考虑方法材料结构二．冻胀1．影响因素对冰冻敏感的土气温下降的快慢水源2．水的种类自由水吸附水－－强结合水，弱结合水3．冻敏土的种类（工程师兵团法）Ｆ１砾石土＜０．０２ＭＭ占３～２０％Ｆ２砂土＜０．０２ＭＭ占３～１５％Ｆ３砾石土＜０．０２ＭＭ占＞２０％砂土＜０．０２ＭＭ占＞１５％Ｆ４粉土＜０．０２ＭＭ占１２～１５％４．公路土的分类土：巨粒土，粗粒土，细粒土，特殊土巨粒土＞60ｍｍ占５０％：漂石土，卵石土粗粒土２－６０ｍｍ占５０％：砾类土，砂类土细粒土占50%:粉质土，粘质土，有机质土特殊土：黄土，膨胀土，红粘土，盐渍土５．路基水稳定处理办法换土、路面具有防冻总厚度、设置隔层、设置隔温层路基排水６．冰冻指数度日：表示一日的平均气温低于冻结温度一度０数计累日度秋季 冬季 春季冰冻指数∶累计度日图中最大和最小点之差冰冻指数与冰冻深度有关四、温度变化规律图3-1夏季晴天的情况下水泥混凝土层温度的日变化观测结果大气的温度在一年和一日内发生着周期性的变化，与大气直接接触的路面温度也相应地在一年和一日内发生着周期性变化。
图3-1和图3-2分别显示了夏季晴天的情况下水泥混凝土层和沥青混凝土面层温度的日变化观测结果。
图中显示的规律表明，路面温度的周期性起伏，同大气温度的变化几乎同步。
由于部分太阳辐射热被路面所吸收，因此路面的温度较气温高。
图3-2 夏季晴天的情况下沥青混凝土面层温度的日变化观测结果路面结构内温度状况随深度变化的情况，可以更明显地从一昼夜内不同时刻和路面温度沿深度分布的曲线图中看出。
温度梯度通常在早晨的某一时刻(图3-6中为8：00)接近于零，午后某一时刻(图3-6中为14：00)正温差达到最大值，而在凌晨某一时刻(大约在3：00～5：00)负温差达到最大值。
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、引言混凝土路面是一种广泛应用于公路、桥梁、机场等交通建设领域的路面材料，其结构设计的合理性直接影响路面的使用寿命、安全性和舒适性。
因此，混凝土路面的结构设计原理是非常重要的。
二、混凝土路面的组成混凝土路面主要由下面四个部分组成。
1.基础层：用于承载路面的荷载，通常采用坚硬的土壤或石质材料。
2.基层：用于分散荷载，防止基础层的变形，通常采用碎石、沥青混合料或再生料等。
3.面层：用于承受车辆荷载和提供舒适的行车条件，通常采用混凝土、沥青混合料等。
4.防水层：用于防止水分渗透，会对基础层产生损害，通常采用聚合物改性沥青或聚氨酯等。
三、混凝土路面的设计原理混凝土路面的设计原理主要包括以下几个方面。
1.荷载分析荷载分析是混凝土路面设计的第一步，主要是确定需要承受的荷载类型、强度和频率等参数。
荷载分析的结果将直接影响混凝土路面的厚度和材料选择等。
2.结构设计结构设计是混凝土路面设计的关键步骤，主要是确定路面各层的厚度和材料选择等。
设计时应考虑到路面的使用寿命、安全性和舒适性等因素，同时还要满足经济性要求。
3.材料选择材料选择是混凝土路面设计的另一个关键步骤。
不同材料的性能和特点不同，选择合适的材料对路面的使用寿命和性能有着至关重要的影响。
常用的混凝土材料包括水泥、骨料、砂、水和混合剂等。
4.施工工艺混凝土路面的施工工艺对路面的质量和使用寿命也有着重要的影响。
施工时应注意控制混凝土的水灰比、掌握施工时间和压实度等参数，以确保路面质量的稳定性和耐久性。
四、混凝土路面的厚度设计原则混凝土路面的厚度设计是混凝土路面设计的重要组成部分，其设计原则主要包括以下几个方面。
1.荷载类型混凝土路面的厚度应根据其承受的荷载类型进行设计。
不同荷载类型对路面厚度的要求不同，大型重载车辆的路面厚度应比小型车辆的路面厚度更大。
2.路面材料混凝土路面的材料对路面厚度的要求也不同。
一般来说，混凝土路面的厚度应比沥青路面厚度更大，因为混凝土材料的强度和刚性更高。
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 20022(Asphalt Institute, Asphalt •Thickness •Design Manual(Ms-1), 9th Edition. Maryland,•Asphalt Institute 19813(Shell International petroleum Company •Limited, Shell Pavement Design Manual, London19784(J.C Nicholls, Asphalt Surfacings (A Guide to Surfacings and Treatments Used for the SurfaceCourse 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19786(邓学钧、黄晓明《路面设计原理与方法》人民交通出版社2001.107(黄卫《高等沥青路面设计理论与方法》科学出版社20058(黄卫《高等水泥混凝土路面设计理论与方法》科学出版社20059(张起森《高等路面结构设计理论与方法》人民交通出版社2005.1110(姚祖康《公路设计手册《路面》(第2版)》人民交通出版社200211(朱照宏、许志鸿《柔性路面设计理论与方法》•同济大学出版社198512(林锈贤《柔性路面结构设计方法》人民交通出版社198813(邓学均、陈荣生《刚性路面设计》人民交通出版社199214(《公路沥青路面设计规范》人民交通出版社199715(《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。
路面设计原理手写讲义
绪论一、路面设计方法理论（分析）法经验法（半经验法）典型结构法二、道路损坏标准标准1、路基的永久变形2、拉裂（整体基层和面层）3、路表综合弯沉4、面层表面的剪切5、面层的低温缩裂6、面板疲劳开裂三、影响设计的主要因素1、交通 N①交通组成②交通量③γ④η⑤当量⑥荷载图式⑦动荷、速度2、环境因素①水②温度高温低温设计方法的主要内容：1、经验半经验法①确定路面设计指标（破坏标准）②车辆换算③确定土基和路面材料强度指标④建立土基强度、轴载与路面厚度间关系2、理论法①建立模型②求解模型中关于关键点的应力、应变和位移③确定设计标准（强度标准）④确定土基及各层计算参数⑤轴载换算⑥设计方法第一篇柔性路面设计方法第一章 解析法 §1-1 Shell英荷Shell 矿山公司所设研究所提出。
理论较完善 78年Shell 法 一、 路面模型三层弹性体系 层间连接多层 电算 BISTDR （1968年，垂直）及BISAR （1973年，n 层垂直、水平荷载、层间三种情况）程序 单圆或双圆 二、 设计标准1 路基表面压应变z ε 双圆轴线处2 沥青层内的水平拉应变rl ε 是否在层底，取决于C 系数211()E C h m m E =C ≤133mm 时，m ax rl ε出现在层底 C>133mm 时，1h ≤200mm ，位于1h 下半部（210.61E E ≥ ）2h >200mm ，位于1h 下半部 两项次要标准：1）任何整体基层内容许拉应力（或应变） 2）路表总变形 其他次要标准：1）基层或底基层无结合料材料最小模量 2）沥青层低温缩裂 三、 容许的设计标准值1 20.252.810z N ε--=⨯(50℅保证率)AASHTO 实验结果 PS1=2.5 μ=0.35 如采用85℅ 2.8 改为2.195℅ 1.8上式已考虑η的影响（实际路实验含横向分布） 2 r ε ——沥青层容许水平拉应变 r ε 随N 、沥青模量及混合料类型而变 由室内小梁疲劳实验可得 0.251r C N ε-= 当211522M NE m=，21 1.710C -=⨯3 水泥稳定类 容许拉应力 (10.075log )r s N σσ=-s σ——极限强度4 道路容许永久变形 车辙深度高速路 10mm 一般路 30mm 5 其它 粒料材料min E取决于路基模量和粒料基层厚度h 2 四、 考虑已设计因素 1 荷载① 80KN 单轴重20KN 接地压力P=0.6MPa10.5cm σ= 21d cm =速度50～60㎞/h 加荷时间 0.02s ②轴载换算8442.410()80i i L F L -=⨯=拟换算轴载i L2 环境 ① 温度建立平均温度（年加权平均气温）与沥青层温度的关系 ②湿度取最不利季节参数 3 材料特性 ①路基72310()NE C B R m= 210()M NC B R m=②松散材料 取决厚度2h 和下面路基模量3E223E k E = 0.45220.2K h = 2h 以mm 计2< 2k <4 ③整体材料9102N51010mE =⨯ 动（）④沥青混合料劲度模量 →沥青含量，沥青劲度及混合料空隙n v m b v C 2.5S S 1+()n 1C ⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦v C ——混合料剥落空隙率 A v A LV C V V =+AV ——集料体积L V ——沥青体积4b410n=0.83lgS ⨯五、 设计步骤拟定厚度模量，计算所需值，进行比较 六、 车辙 1影响因素① 沥青层厚度② 沥青劲度中的粘滞度部分 ③ 交通量④ 沥青层平均压力 实验室得到 m ,h hS ησ∆=应用到路上 加入m C （动载修正系数） 2 轴载换算W 1.4W A=总等效A ——比例系数，随b S 及m S 而变，查图 3沥青劲度中的粘滞度部分b ,T ,t3S w tηη=⋅∑w ——见上 η——沥青粘滞度t——车轮通过时间，取t=0.02s4 沥青层各分层的平均应力 i σ⋅平均ii 1i i 01ih Z E δσσσ⋅==平均0σ——轮胎压力i δ——第i 层上、下面垂直位移差1i E ——第i 层模量5 车辙的计算1i ii m 1ih C E δδ=⋅平均mC ——动态影响修正系数因RD 发生在高温季节 以m S 代E1m 1mh C h S σ∆=平均1h --面层厚总变形 12o RD h h δ=∆+∆+∆ 七、 荷兰认为Shell 法§1-3 AI 法 1981年第九版Asphalt InstituteAI 1955-1970 年 共8版 全厚式 LH 路面属经验法 1981年9版一、 路面模型 多层 三、四层单轴 80 KN (18KP)LH LH 或乳化沥青LH 面层LH 基层四 层三 层p=0.483MPa 二 、设计标准1 t ε沥青层底面拉应变2 c ε路基表面的垂直压应变 1、t ε1bt N a ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦N ——路面开裂时的荷载作用次数t ε——加荷时拉应变a,b ——系数，根据疲劳实验得出，修正后用于现场 AI 法采用Finn 法33.2910.85418.4() 4.32510()()t N c E ε--*-⎡⎤=⨯⎣⎦N ——18KP 作用时等效的单轴作用次数E *——沥青混合料的劲度模量S10Mc = 4.840.69bv b V M V V ⎡⎤=-⎢⎥+⎣⎦v V ——空隙率 b V ——沥青体积率2、 c ε1bc N a ε⎡⎤=⎢⎥⎣⎦1()mc l Nε= l,m ——系数，与设计方法有关三 、设计考虑因素 1 轴载采用结构系数 SN=5 耐用指数 Pt=2.5 时情况()EAL =⨯∑车辆数卡车系数Equivalent Axle load ESAL Single=⨯∑轴数卡车系数荷载等效系数车辆数计算或查表 4-40 2 环境条件 考虑沥青层内温度月平均路面温度 134M M PT =M M AT 16z 4z 4⎡⎤--⎢⎥+⎣⎦++ z ——路面深度（英寸） z=1/3沥青层厚 3 材料特性 ①LH 动态模量200v 70,F b EF(P ,f ,V ,,T,V )η*=200P ——通过200号筛集料的概率，取5%f ——加载频率v V ——空隙率70,F η——华氏70时沥青粘度T ——温度b V ——沥青用量② 乳化沥青T ,t E 在温度T ，硬化时间t 时的模量③未处治粒料 劲度模量2k r 1M k θ=1k ,2k ——系数 一般取K1=8000～120000，2k =0.5θ——第一应力不变量 1231()3θσσσ=++④土基2r M NM 10C BR ()m四、 结构设计法 1 全厚式 2 乳化沥青基层第二章 经验法 §2-1 CBR 法California Bearing Ratio 20年代诞生于加州 核心 材料参数用CBR 表示 一、 CBR 试验 二、 CBR 设计法① 路面吸水后土基材料侧向移动② 不均匀沉陷 土基压实不够③ 过大弯沉 原因：面层厚度小或基层强度① CBR 曲线Fig 3-1 Fig3-2 ② CBR 公式根据半空间作用圆形均布载h 23.1log C =+C ——重复作用系数 A ——轮胎接地面积 P ——接地压力z C BR ——深度Z 处CBR 值（或2σ）三、 日本柔性路面设计方法 日本道路应用 1 设计程序2 交通量的计算 e N§2-2 英国29号道路指标Road Note NO29 TRRL(British) Transport and Road Research Laboratory提出 1960 1965 年修订 70年第二版一、轮载与交通量80KN二、路基条件三、路面厚度1 底基层厚2 基层厚3 面层四、典型结构五、 82年新法沥青层底拉应变及车辙§2-3 AASHTO 设计法American Association of State Highway and Transportation Officials一、AASHTO 实验路58～61 美伊利诺斯州6个环道实验第一环不行车第二环行轻车三到六实验路段284段不同结构组合的FP 得264种RP22辆轻型货车和104辆牵引车与半挂车在实验路上每天行驶15小时共做了1114000（一百一十一万四千次）获得了大量数据其中最重要的包含以下四个方面（一）路面耐用性——工作状态以路面供汽车行驶的能力用现时耐用指数PSI表示2=-+-（2-3-1）PSI 5.03 1.91log(1SV) 1.38(R D)SV——平均坡度变化R D——车辙深度C ——裂缝面积 P ——修补的面积一般认为 PSI=2.5 路面需大修 PSI=1.5 路面完全不合格 （二） AASHO 基本方程式001C p G log()(log log )C C βωρ-==--G ——在任何时间内的耐用性的损失 β——结构厚度和荷载变量的函数ω——加权的交通因素（累计轴载计算时） ρ——厚度和荷载的函数 P ——任一已知时间的耐用性0C ——初时耐用性（4.2）1C ——最低耐用性（1.5）3.23125.193.2320.081(L L )0.4(SN 1)L β+=++5.939.364.3324.791210(SN 1)L (L L )ρ+=+SN ——结构数1L ——单轴重或双轴组重 2L ——轴数 单1 双轴2(三) SN 与荷载作用次数的关系将式β，ρ中 取单轴18KP （80KN ）为标准荷载 则 1L =18 2L =1 则得5.1910940.4(SN 1)β=++ （2-3-5）'log 9.36log(SN 1)0.2ρ=+- （2-3-6）112233SN a D a D +a D =+ （2-3-7）1D ，2D ，3D —— 路面，路基，底基层厚度（cm ）1a ,2a ,3a ——路面，路基，底基层结构（垂直）系数由试验得到 参P86 表3-9 3-10 由基本公式（2-3-2）Glog log ωρβ-=代入β式2-3-5得5.19Glog 9.36log(SN +1)0.2+10940.4SN 1ω=-++（）(2-3-8)上式反映了任一时刻累计当量轴次W ，与PSI 损失G 及SN 的关系 再利用001C p G =log()C C --取0C =4.2 1C =1.5P ——设计PSI 主要 繁重交通 P=2.5 得 G=—0.2 次要 P=2.0 G=—0.09 结合（2-3-8）式 即得到 SN ～log ω关系 将其结果绘制成诺漠图3-25 (四)、车辆当量换算 前已导出log log tt G ωρβ=+将（2-3-4）式代入122log 5.939.36log(1) 4.79log() 4.33log tt G SN L L L ωβ=++-+-+（2-3-9）对标准载1L =18KP 2L =1 上式为1818log 5.939.36log(1) 4.79log(181)GSN ωβ=++-++（2-3-10）则其他单轴1L =x 2L =1 则（2-3-9）式为18log 5.939.36log(1) 4.79log(1)xGSN x ωβ=++-++（2-3-11）（2-3-10）-（2-3-11） 1818xGGlog4.79log x 1479log 181xωωββ=+-单（）-.(+)+（2-3-12）同法可得 双轴公式1818xGGlog4.79log x 2479log 181433log2xωωββ=+-双（）-.(+)-.+（2-3-13）根据公式（2-3-11） （2-3-12）可将表3-11a,b 等效系数如应用式（2-3-12） 1L =22Kb （100KN ） 并取t P 2.5=，SN 4=，则得G=-0.222 5.1920270.40.878(41)β=+=+18 5.1910940.40.658(41)β=+=+182222111log 4.79log 02(-)=0.47361810.6580.878ωω+=+（）+.2218log 0.3209ωω=-22180.478ωω=即将表3-11中等效系数以轴载比值n 表示 得知当 Pt=2.0时 n=3.88～4.64Pt=2.5 n=3.63～4.64 且随轴载增大，n 值有增大趋势 如将表中结果平均，Pt=2.0时 n=4.3Pt=2.5 n=4.05两者总平均4.18即单轴间换算公式可近似表示为4.2222181L ()L ωω= （2-3-14）二、 AASHTO 设计法 1 概述2 基本设计条件 P90 考虑路面设计状态①路面临界状态指标PSI P=2.5 P=2.0 ②设计交通量 按系数换算为总或每日 ③土基承载力SS 3=土 ≈3或2CBRS 10=碎石 ≈100 85 280④ 地区系数R根据地形，降雨量，气候，地下水位，冰冻深度等因素 3路面厚度的确定 陈列图 P3-27 SN ——各层厚 三、AASHTO 设计指南 1）基本公式（2-3-2）001C p G =log()=(log -log )C C βωρ--得t 18R 5.194.2p log4.2 1.5log 9.36log(1)0.2[2.32log M 8.07]10940.4(SN 1)SN ωλσ--=+-++--++式中： R M ——土基回弹模量 λ——保证率系数σ——估计交通量的标准差 一般为0.4～ 0.5 SN ——路面结构数11222333SN a D +a D m +a D m =2m ，3m —— 基层，底基层材料的排水性系数2.32R R M [2.32log M 8.07]log()3000-=R M 3000= Psi 2.32R M ()13000=则为式（2-3-2） 原式若土基回弹模量以MPa 为单位，并以En 表示 则 2.322.32R n M E log()log()300020=即原AASHTO 试验路S=3相当于R M =3000Psi 或20MPa 则(2-3-15)式可表为2.32n R E logN log N +log()20λσ=-2.3210R n20N =N ()E λσ⋅ （2-3-16）2) 对等值系数i a 进行了较大的修订3）放弃难以估计的地区系数R 将之反映在 A , En 考虑12个月内变化122.32ni 1i20E()E==∑i E ——各月E 值4）引入（λσ）项反映交通量预估的偏差第三章 我国FP 设计方法§3-1 公路FP 设计规范 JTJ014-8678年规范城市道路设计规范 GJJ37-90 厂矿道路设计规范 林区道路设计规范 86FP 规范s R l l ≤s c L FL = R c s0.2e11.0l A A N =0.38R 0F L E F A ()2P δ= 弹层 tt 1(1)1N N 365γηγ+-=⨯⋅m R σσ≤m P σσ= R sS K σ=0.2s ec 0.12K N A = LH 面层0.1s ec0.4K N A = 整基§3-2 公路AF 设计规范 JTJ14-97一、轴载4.35k1121i 1P N C Cn ()P==∑ 〉25KN 换算1C ——轴载系数轴距>3 m 按单独轴<3m 1C =1+1.2(m-1)2C ——轮组系数 双轮组1 单轮 6.4 四0.38弯拉8k1121i 1P N C Cn ()P==∑1C ——同前 2C —— 轮组数 双1 单18.5 四0.09二、 新路设计 1、 沥青层厚 高速 15-18 一级 12-15 二级 7-12 三级 3-5 2、 弯拉m R σσ≤ spR sK σσ=sp σ——劈裂强度 LH →15o C 时水泥稳定类 90天 二灰，石灰 180天弯拉强度均值（S ）与劈裂强度均值（sp σ）spSσ石灰土 1.1 二灰碎石 1.71 碎石灰土 1.82水泥碎石 2.74LH 面层0.220.09/s a e c K A N A =a A ——沥青混合料级配系数 细、中粒LH a A =1粗 a A =0.9无机结合料稳定集料类0.110.35/s e c K N A =无机结合料稳定土类0.10.45/s e c K N A =计算m σ时用抗压强度3、弯沉 多层 层间连续s l ≤d ld l ——设计弯沉值 0.2600d e c s bl N A A A -=2s c p l F E δα=c α——理论弯沉系数0.380.3601.63()()2sl E F p δ=e N ——一个车道累计当量轴次Ac ——公路等级系数高速，一级 1.0 二级1.5 三四级 1.2s A ——面层系数LH=1上拌下贯 乳化LH 1.0表处 1.2b A ——基层系数半刚性基层,底基,或面层>15cms l ——路面实测弯沉三 旧路改建弯沉测定 BZZ-100 非标轴车时换算1、0.86100100()i i l p l p =i l , i p ——弯沉及轴重2、 00123()l l Z S K K K α=+1K ——季节系数2K ——温度系数3K ——湿度系数3、 12021000t p E m m l δ= 1m ——p ,δ相同时，汽车与承载板测得弯沉之比，一般实测，无时，取1m =1.12m ——旧路E 增大系数 ① 计算与旧路接触层弯拉应力时'0.25/2h m eδ= 'h ——各补强层等效为沥青补强层的总等效厚度0.251'11()n i ii E h h E -==∑1E ——LH15℃时抗压模量i E ——其他材料15℃时抗压模量计算其他层弯拉及弯沉时 2m =14、 补强厚度计算补强层按n+1层弹性体系计算以弯拉为控制指标二级及以上验算补强层底拉应力第二篇 水泥混凝土路面设计方法第四章 国外水泥混凝土路面设计方法§4-1 前苏联水泥混凝土路面设计方法一 、基本体系与计算公式弹性地基薄板 根据荷位不同，又可分为1、 舍赫捷尔法 1939年提出无限大板解 弯矩 挠度 荷载0(1)2C P M R μπα+=C ——系数，随α,R 而变P ——荷载R ——荷载圆半径α=距荷载r 点0()M B A p μ=+()r M A B p μ=+挠度 00(1)10p E μωωα-⨯=A,B 随而α变系数2、 巴布科夫法荷载弯矩计算式中心0(0.05920.2137lg )M R p α=-r 处(0.0050.21lg )Q M r p α=-(0.0670.18lg )r M r p α=-3、柏特批可夫法 板中02100.316p h σα⨯=中 板边02100.570.71)p h σα⨯=-边（板角00.152310 1.7791)10p h ασ⨯=-角（0 1.91C α=二、板厚计算h =M ——最大计算弯矩n R ——混凝土极限抗弯拉强度0K ——混凝土工作条件系数，与板厚，气候区有关B K =1.3 混凝土龄期增长系数0K ——混凝土均值系数 0K =0.8y K ——交通重复影响系数 0.0631.08y K N -=§4—2 AASHTO 刚性路面设计方法一、设计标准1、PSI设计期 0t PSI P P ∆=-方法仍是建立P SI ∆ 同路面结构和轴载作用的关系式 同时2、引入可靠度概念3、环境对 P SI ∆ 影响 冻胀4、结构特性影响——如路面排水，接缝传荷能力二、设计方程 P216或12.21三、设计参数1、设计期高限 当地该路面能达到的年限低限 两次改建间的间隔时间2、交通 80KN ESAL 同沥青路面3、地基等效反应模量根据路基湿度变化 由回弹模量转化4、砼抗弯拉强度和弹模以28d 龄期的三分点加载均为为设计抗弯拉强度0.54733()c c E σ=c σ—M Pa c E —M Pa5、路面排水系数 d C按路面排水质量分为五级 优、良、中、差、很差按湿度对路面的影响程度分为五级6、传荷能力系数J四、 设计步骤1、确定地基等效反应模量K与垫层类型及厚度、脱空情况：路基土模量的季节变化（各月模量值）2、板厚设计 P206 图 4-2-11f d K J C PSI D σ→→→→∆→§4—3 PCA一、设计标准1、指标（1）砼板疲劳断裂——纵缝中部（2）地基和路肩材料侵蚀、冲刷——限制板间、接缝、自由边挠度 同时考虑：（1）接缝传荷能力（2）路肩类型（3）砼基层（4）三转轴影响2、计算模型（1）荷载应力：挠度K 地板有限元解（2）侵蚀将挠度分析同路面使用性能相关联0.1031lg 14.525 6.771(9)e N C p =--1C ——调整系数一般基（垫）层 11C ≈高强度基（垫）层 10.9C ≈0.27268.7/P p k h ω=P ——地基反力K ——地基反应模量ω——板的挠度h ——板厚二、设计参数1、设计期限 20年 长至40年2、交通（1）平均日交通量（2）平均日货车交通量（3）γ（4）方向分布（货车）（5）轴载分布3、路基和垫层 垫层顶面模量 d K路基K+垫层厚度 d K ⇒4、砼强度 28d 弯拉强度三、设计步骤1、设计参数的收集与确定（1）接缝和路肩类型（2）砼抗弯拉强度 （3）基（垫）层K 及厚度（4）轴载复合系数 （5）轴载分布（6）设计期累计轴次2、疲劳分析K →→→→→→应力比板厚当量应力容许轴次各种疲劳损耗总疲劳损耗轴重实际轴次3、侵蚀分析（1）由面层厚及地基反应模量K 按接缝和路肩情况 查得侵蚀系数（2）根据轴载及侵蚀系数 得容许轴载作用次数（3）又容许轴次及预计轴次 可得各级轴载的侵蚀损耗比 总和得总损耗（4）确定h 如总损耗＞100％ 则不满足总损耗≤100％ 则太厚§4—2 日本砼路面设计方法一、荷载应力二、温度应力 0.35t C E ωδαθ=三、疲劳设计理论的发展1、柔性路面（1）显示化（2）有限元解（3）弹粘塑体系（4）非线性分析（5）断裂力学（6）可靠度2、刚性路面（1）R（2）RCC+AC（3）层状地基板和半空间地基上层状板（4）中厚板（5）旧砼（6）断裂力学。
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包括以下几个方面：
1. 设计原则：路面设计需要考虑交通流量、车速、车辆类型、路段功能、地貌、环境等多个因素，确定合理的设计原则，如安全性、舒适性、效益性、可持续性等。
2. 交通流分析：通过交通量调查、道路交通流模型等方法，确定设计阶段和设计年的交通流量数据，在设计过程中合理确定道路宽度、车道数目、交叉口布局、减速带等参数。
3. 地貌分析：通过地形测量、图示及数字模型分析，确定设计地形特点，考虑不同地形对道路线形的影响，进行剖面设计。
4. 车辆运行分析：根据设计交通流量、车辆类型、行车速度等参数，确定设计车道数、设计标准戈克沟、辅助车道、分离带等。
5. 路面结构设计：根据交通流量、土质条件、路面功能要求等，确定路面厚度、材料类型、层位设置等。
6. 线形设计：通过设计车速、交通组织方式、地形条件等因素，确定设计线型参数，包括路段长度、曲线的半径、几何参数等，使得道路具有良好的行车视线
和减速视线。
7. 断面设计：根据土质条件、交通流量、车辆类型等因素，确定设计断面类型、灵活圈、边沟、人行步道、自行车道及附属设施。
8. 交叉口设计：根据交叉口类型、流量、行车速度、可见距离等因素，确定交叉口类型、布局形式、车行顺序、标线、标志、动态信号控制等。
综上所述，路面设计原理与方法是综合考虑交通、土质、地形和环境等多个因素，从而合理确定路面各个要素的设计参数，以实现交通安全、舒适、高效和可持续发展的目标。
混凝土路面设计中的车辆荷载原理
混凝土路面设计中的车辆荷载原理一、前言混凝土路面是公路建设中常见的一种路面结构形式，其特点是具有较高的强度和耐久性，可以承受较大的车辆荷载和气候变化的影响。
在混凝土路面的设计中，车辆荷载是一个非常重要的考虑因素，对路面的结构和厚度等都有着重要的影响。
本文将围绕混凝土路面设计中的车辆荷载原理展开讨论，以期提供一些有益的参考和指导。
二、混凝土路面的结构形式混凝土路面一般由基层、底基层、底面层、面层四个部分组成，如图所示：1.基层基层是路面结构的最下部分，其主要作用是承受上部结构和车辆荷载的作用，同时将荷载传递到路基上。
基层一般采用砾石、碎石或混凝土等材料铺设而成，其厚度一般在20-30cm左右。
2.底基层底基层是基层上的一层结构，其主要作用是分散上部结构和车辆荷载的作用，防止基层的不均匀沉降和变形。
底基层一般采用沥青混合料铺设而成，其厚度一般在10-15cm左右。
3.底面层底面层是底基层上的一层结构，其主要作用是承受车辆荷载和保护上部结构。
底面层一般采用混凝土铺设而成，其厚度一般在15-20cm左右。
4.面层面层是路面结构的最上部分，其主要作用是防止水的渗透和车辆的滑动，同时提供平滑的行车表面。
面层一般采用水泥混凝土铺设而成，其厚度一般在15-20cm左右。
三、车辆荷载的作用原理车辆荷载是指车辆在行驶过程中对路面产生的荷载，其大小和分布形式与车辆的类型、速度、重量、轮胎形式等因素有关。
车辆荷载会引起路面的变形和破坏，因此在路面设计中必须充分考虑车辆荷载的作用。
车辆荷载的作用原理可以简单地分为三个方面：压实作用、弯曲作用和剪切作用。
1.压实作用车辆荷载对路面的压实作用是其最主要的作用形式，其大小与车辆重量和轮胎形式有关。
当车辆行驶在路面上时，其轮胎与路面接触区域会产生一定的压力，压力大小与轮胎载荷和接触面积有关。
这种压力会使路面下的材料产生一定的变形，从而形成一定的压实区域，这种压实作用会导致路面的沉降和变形。
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。
5.施工方案混凝土路面的施工方案需要考虑材料的搅拌、浇筑、养护等方面。
五、混凝土路面的施工注意事项混凝土路面的施工需要注意以下几个方面：1.材料配合比混凝土路面的材料需要按照一定的配合比进行配制，保证混凝土的强度和耐久性。
2.浇筑方式混凝土路面的浇筑需要采用均匀的方式，防止出现裂缝和固结不良等情况。
(完整word版)路面设计及原理
1、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。
2、(1）AASHTO 沥青路面轴载换算方法 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。
式中:C0 －试验路完工时的路面耐用性指数，该试验路测得的平均值为4.2；pt －经过车辆行驶N 次后，达到的最终耐用性指数PSI ； －该路段最终耐用性指数降至1。
5，即路面达到寻坏标准时轴载的作用次数;－斜率。
Gt －为任何阶段耐用性指数的变化 与耐用性指数达到破坏标准即C0—pt 时的总损失 之比的对数值。
（1）AASHTO 沥青路面轴载换算方法 ①单后轴间的换算公式若以单后轴轴载100KN （22klbf ）作为标准轴载，则 P=22, L0=1其它的单后轴轴载为x klbf （千磅）时,P =x, L0=1，则：两式相减：同样如以单后轴82KN （18kibf)为标准轴，则(1）AASHTO 沥青路面轴载换算方法①单后轴间的换算公式AASHO 法如以单后轴18klbf 为标准轴,计算得当 pt =2。
5，2。
0和1。
5时，不同轴载间等效系数，把等效系数以轴载比值的指数 表示，其结果归纳如下(下面的结果包括全部结构数）：当pt =2。
0时， 值变化在3。
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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=20.251.810N --⨯⨯ 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 ε1车辙影响因素：①沥青层厚度 ②沥青劲度中的粘滞度部分 ③交通量 ④沥青层平均压力 2 轴载换算W 1.4W A =总等效 A ——比例系数，随b S 及m S 而变3沥青劲度中的粘滞度部分在计算永久变形时假设沥青混合料的永久变形是沥青劲度的粘滞度部分（或非弹性部分） b,T,t 3S w t ηη=⋅∑ η——沥青粘滞度，取决于沥青的温度和沥青的特性（是温差T-T 针入度和针入度指数的函数）t ——车轮通过时间，取t=0.02s4 沥青层各分层的平均应力i σ⋅平均各分层的平均应力取决于轮胎压力和许多参数，即轮胎接触面积的半径和层次厚度间的泊松比，各层次其下层的模量比。
平均应力与轮胎压力0σ之间的关系由比例系数Z 得出，对于第i 分层，规定为：ii 1i i 001i h Z E δσσσ⋅==平均 0σ——轮胎压力；i δ——第i 层上、下面垂直位移差；1i E ——第i 层模量5 车辙的计算根据上述分析，永久变形的计算公式得出如下：1i i i m 1ih C E δδ=⋅平均 m C 为动态影响修正系数。
对沥青层而言，永久变形往往出现在高温季节，所以上述中的E 1,i 必须以沥青混合料的劲度模量m S 代替。
此外尚须考虑静态和动态之间的区别。
于是车辙深度成为：1m 1m h C h S σ∆=平均 1h 为面层厚总变形 12o RD h h δ=∆+∆+∆3 Shell 法优缺点：优点：1）在路面力学模型方面，虽然以弹性层状体系理论为基础，但考虑了材料的非线性和粘弹性特性，在研究过程中曾以非线性层状体系理论和粘弹性理论来进行对比分析，对理论在设计中的适用性又做了大量验证工作，在理论上较为完善。
2）电算程序功能较为齐全，可计算多种层间接触条件下的任意点的应力、应变和位移。
又能考虑粒状材料的非线性。
3）在荷载图式方面，既有垂直荷载又考虑了汽车在刹车、转弯时的水平力。
4）设计指标方面采用了六项标准，用于控制各种路面破坏现象。
5）设计曲线使用方便，基本不再依赖实验室试验就可进行设计。
缺点：1)车辙预估模型无法说明使用改性沥青对减少新建路面车辙的效果。
2)轴载换算以等量的轮胎接触压力为基础，因此无法解释轴载不同，构型不同而接触压力相同的情况下，路面产生的车辙量不同的现象。
3)在求混合料的劲度时假定沥青劲度等于非弹性部分劲度，未考虑弹性部分。
4)道路永久变形计算方面原则正确，但计算公式忽视了路基和基层部分变形。
二、路基参数1试述路基强度参数Eo、K、CBR的概念与区别及E0、CBR的主要影响因素。
1土基回弹模量E O：（1）表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则土基承受外荷载作用的能力就愈大，因此，路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。
（2）影响因素：湿度（含水量或饱和度）、干密度、土的类型、加荷频率和加荷循环次数等。
现场承载板和室内承载板试验研究发现含水量和压实度对路基回弹模量有较大影响，其中又以含水量的影响最为显著。
a．含水量对路基回弹模量的影响影响土基回弹模量的最关键因素是含水量。
含水量对路基回弹模量影响很大，研究表明，从饱水条件到疏干条件，回弹模量增大3~5倍。
对有代表性的土质进行现场承载板和室内承载板试验研究，发现含水量每增加1个百分点，E0平均降低11.2%，路基路面的排水设计非常重要。
大量试验表明，凡是压实不足的土，不论其初始密实度如何，饱水后都会趋于同一含水量和同一密实度。
稠度与回弹模回弹模量随着稠度的增加而迅速提高。
E0＝0.001K2.3654 （R＝0.9999，n=9）b．压实度对路基回弹模量的影响提高路基压实度，是提高路基强度的重要方式。
压实土的压缩性主要取决于它的密度和加荷时的含水量。
压实土的抗剪强度性状也取决于受剪时的密度和含水量。
E0随着K的增加而提高，K越大，E0也越大，K增加得越大，E0的提高幅度也越大。
2地基反应模量K地基反应模量是表征温克勒地基的变形特性。
其基本假定是：地基上任一点的弯沉l，仅与作用于该点的压力p成正比，而与相邻点处的压力无关。
压力与弯沉值关系的比例常数K称为地基反应模量，即：K=p/l。
可以利用承载板试验确定。
3 加州承载比CBR：（1）加州承载比CBR是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。
承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示CBR值。
（2）影响因素：（1）在标准的试验方法和相同的试验条件下，对塑性指数相同的土体而言，影响CBR值的主要因素是土体中矿物类型及其含量的多少，其次为粘粒组颗粒曲线分布情况及粘粉比m。
粘粉比m越大，CBR 值越小。
（2）粒径。
粒径越大则浸水对其影响越小，即对浸水越不敏感。
（3）随击实次数的增加，CBR值呈增大趋势，粘性成分越大的土随击实次数的减少CBR相对下降值越大。
浸水条件对粘性土的CBR值影响较大，而对砂石、集料的CBR值的影响不大。
（4）在工程应用中CBR试验应考虑地下水、气候条件对处于不同部位路基土的影响，同时CBR 试验结果应采用修正的CBR值。
2试述路基强度参数Eo的概念与主要影响因素，在公路设计中如何合理确定之目前确定路基回弹模量的方法主要有：(1)野外承载板法 (2)贝克曼梁法(3)轮板对比法(4)换算法(5)查表法(6)CBR法(7)室内试验测定法(8)路表弯沉盆反算法(FWD法)1) 野外承载板法采用承载板进行现场试验，测定逐级加载、卸载时相应于各级荷载的回弹弯沉值，按弹性半空间体公式计算路基的静回弹模量值2)贝克曼梁法在路基顶面，应用弯沉仪测定双轮荷载作用下轮隙中心处的表面回弹弯沉值，按弹性半空间体公式计算路基的静回弹模量值。
3) 轮板对比法通过大量实测数据的收集和统计分析，在回弹弯沉与回弹模量值之间建立经验回归公式，根据弯沉值由经验公式计算路基回弹模量，是对贝克曼梁法的修正。
现行规范推荐公式为：E0=17029L0-1.06614) 换算法进行现场或室内土的回弹模量E0、土性配套指标(ωc、ωL、ωp、粒径组成等)、压实度K、CBR值等试验，建立室内与现场的路基各种力学指标间的相关关系式，再根据相关关系式推算回弹模量值5) 查表法根据规范提供不同自然区划各土组路基回弹模量参考值，结合具体情况查表确定模量值。
步骤如下：(1)确定临界高度；(2)拟定土的平均稠度；(3)预测路基回弹模量。
6) CBR法采用室内加州承载比法测定CBR值，并通过大量的实测数据建立CBR与承载板测得的路基回弹模量值的经验回归公式，根据经验公式由CBR值计算路基回弹模量7) 室内试验测定法以野外路基含水量和压实度，在室内静压成型路基土试样，进行重复加载三轴压缩试验，按路基实际承受的应力级位，计算路基回弹模量值。
8) FWD法在路基路面表面采用落锤式弯沉仪(FWD)测定动荷载作用下的路表弯沉盆曲线，由距离承载板中心不同处的位移传感器测出相应点位的弯沉值，根据实测弯沉盆采用弹性半空间体模型反算路基回弹模量。
三、水泥混凝土路面新法请简述我国水泥混凝土路面设计新法。
1、水泥混凝土路面设计包括水泥混凝土路面结构组合设计、厚度设计、接缝设计、混凝土面层配筋设计、材料组成设计和加铺层结构设计等。
本此修订主要增加了混凝土极限断裂的验算标准和贫混凝土及碾压混凝土基层的疲劳断裂设计标准；考虑了特种车辆和专用道路结构设计增加了极重交通荷载等级；改进了接缝设计及填缝材料的选型；完善了连续配筋的裂缝间距和裂缝宽度两个设计指标的计算公式；提高了混凝土板错台和接缝传荷能力的评定等级标准；完善了材料设计经验参数经验参考值。
2、水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基上的有限大矩形薄板理论。
除粒料类基层外，其他各类基层应按分离式双层板模型进行结构分析。
粒料类基层及各类底基层和垫层，应与路基一起视作弹性地基，以地基顶面当量回弹模量表征。
a 水泥混凝土路面结构设计以设计基准期内行车荷载和温度梯度综合作用所产生的面层板疲劳断裂作为设计标准，并以设计基准期内最重轴载和最大温度梯度综合作用所产生的面层板极限断裂作为验算标准。
其极限状态设计表达式采用rtr r p r f ≤+)(σσγγr （σp ，max +σt,max ）≤f r式中：γr ——可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级σpr ——行车荷载疲劳应力（MPa ）σtr ——温度梯度疲劳应力（M Pa ）f r ——水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa ），b 贫混凝土或碾压混凝土基层以设计基准期内行车荷载所产生的疲劳断裂作为设计标准。