《路基路面工程》精品课程 第十三章   沥青路面与设计 小     结 2）轴载当量换算（p378） 4．轴载、标准轴载和当量换算 三、交通参数 ①以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时：      ② 当进行半刚性基层的层底拉应力验算时：      在设计年限内，一个车道上的累计当量轴次 Ne 可按下式计算： 13  沥青路面与设计 5．交通等级 三、交通参数 13  沥青路面与设计 三、弹性层状理论体系简介 （3）各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；  （4）层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；  （5）不计自重。    一、基本假设  （1）各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；  （2）最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大； 13  沥青路面与设计 三、弹性层状理论体系简介 二、解题方法 由于层状体系和竖直荷载都轴对称于荷载轴，可以采用圆柱坐标来简化计算。  在圆柱坐标(γ，θ，z)中，体系的微分单元上作用有：  三个法向应力σγ(径向)、σθ(切向)、 σz(竖向)  三对剪应力τγz=τzγ ， τγθ=τθγ ， τθz=τzθ 。  当作用荷载为轴对称荷载时：         τγθ=τθγ=0 ， τθz=τzθ=0 。 13  沥青路面与设计   平衡方程      物理方程        几何方程 13  沥青路面与设计 §13－6  沥青路面的破坏状态与设计标准 一、沥青路面的主要破坏模式  1.沉陷－－路面在车轮荷载作用下,其表面产生较大凹陷变形（有时凹陷两侧伴有隆起现象）。  2.车辙－－路面在行车轮带处形成凹陷（高级路面的主要破坏形式）。  3.疲劳开裂－－路面在正常使用情况下，路表无显著永久变形而出现的裂缝。  4.推移（剪切变形）－－沥青路面材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推挤和拥起的现象（拥包、波浪）。  5.低温缩裂（反射裂缝）－－低温时，材料因收缩产生拉应力超过材料的强度所致，同荷载因素无关。沿着路面纵向一定距离出现的间隔性横向裂缝。  6. 松散和坑槽－－松散是路表面集料的松动、散离现象；坑槽是松散材料散失后形成的凹坑。   13  沥青路面与设计 一、沥青路面的主要破坏模式 13  沥青路面与设计 二、沥青路面的设计指标  1.疲劳开裂  面层底面拉应力(或拉应变)作为指标：      水泥(或石灰等)稳定类基层：      2.车辙（永久变形）  采用荷载作用下路基路面结构层内永久变形的总和于等于容许永久变形量作为设计标准：    13  沥青路面与设计 有些设计方法，采用路基顶面的竖向压缩应变作为指标：      3.路表回弹弯沉  采用荷载作用下的路表回弹弯沉量小于容许回弹弯沉量作为设计标准：      以上三项指标为主要指标，具有全局性意义。    二、沥青路面的设计指标  13  沥青路面与设计 4.面层剪切滑移  面层结构中产生的剪应力小于等于特定环境下(主要是温度)材料的抗剪强度：      5.面层断裂  径向拉应力小于等于面层材料的抗拉强度：    二、沥青路面的设计指标  13  沥青路面与设计 6.低温缩裂  这是一项同荷载因素无关的设计指标。  低温时，面层材料因收缩受阻而产生的温度应小于等于该温度时材料的抗拉强度：        该三项仅影响面层的次要指标，指导面层材料组成设计。 二、沥青路面的设计指标  13  沥青路面与设计 §13-7  沥青路面结构组合设计 结构组合设计：沥青路面通常由沥青面层、基层、底基层、垫层等多层结构组成。结构组合设计是按照当地设计前提条件（交通组成、环境、土基条件、材料特性），根据对路面的基本要求和设计原则，依照弹性层状体系理论对应力应变分析的结论，对用不同材料组成的路面各结构层进行合理安排。  结构组合设计的原则：  1.一般考虑  1)路线、路基和路面要作总体设计；  2)因地制宜、合理选材；  3)方便施工、便于养护；  4)分期修建、逐步提高；  5)注意与排水设计相结合。   13  沥青路面与设计 2.根据各结构层功能选择结构层次 3.各结构层模量和强度应同轮载应力和应变沿深度的分布相适应  4.顾及各结构层本身的特性及其与相邻层次的相互影响  5.考虑水温状况的影响  6.适当的层数和层厚   结构组合设计的原则： 13  沥青路面与设计 一、沥青面层结构 沥青面层可为单层、双层三层。双层结构分为表面层、下面层；三层结构分为表面层、中面层、下面层。表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久的服务功能，同时应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化等品质。中下面层应具有一定的密水性、抗剥离性，高温或重载条件下，沥青混合料具有较高的抗剪强度；下面层应具有良好的抗疲劳裂缝的性能和兼顾其他性能要求。 13  沥青路面与设计 一、沥青面层结构 13  沥青路面与设计 一、沥青面层结构 13  沥青路面与设计 二、沥青路面基层结构     沥青路面的基层按材料和力学特性的不同可以分为柔性基层(有机结合料稳定碎石，或无结合料稳定碎石)、半刚性基层(水泥、石灰、工业皮渣等无机结合料稳定碎石)和刚性基层(低强度等级混凝土)三种。各种基层有不同的特点，各有适用的场合。 13  沥青路面与设计 二、沥青路面基层结构 13  沥青路面与设计 三、沥青路面垫层结构  沥青路面垫层结构位于基层以下，主要用于路基状况不良的路段，以确保路面结构不受路基中滞留的自由水的浸蚀以及冻融的危害。通常认为路基处于以下状况，应专门设置垫层。     (1)地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段；     (2)排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段；     （3）季节性冰冻地区的中期、潮湿路段．可能产生冻胀需设防冻垫层的路段；     (4)基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。 13  沥青路面与设计 三、沥青路面垫层结构 从垫层的设置目的与功能出发，垫层可分为以下几类： (1)防水垫层； (2)排水垫层； (3)防污垫层： (4)防冻垫层。 13  沥青路面与设计 四、沥青路面层间结合 (1）沥青面层与基层之间应设置透层沥青或粘层沥青，当采用半刚性基层时，为防止粒料松散和雨水下渗，宜采用单层层铺法表处或稀浆封层表处进行封闭。当采用水泥混凝土刚性基层时，也应设粘层沥青。 (2)沥青面层由两层或三层组成又不能连续摊铺时，则在铺上层之前彻底清扫下层表面的灰尘、泥土、油污等有可能破坏层间结合的有害物质，然后设粘层沥青。 (3)透层沥青、粘层沥青，单层表处下封层，稀浆封层下封层的材料规格、用量应根据地区气候特点，施工季节和结构类型的不同，按《公路沥青路面施工技术规范》的要求选定。 13  沥青路面与设计 §13-8  我国沥青路面设计方法 一、设计方法与计算图式    我国沥青路面设计方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论，以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层弯拉应力、半刚性材料层弯拉应力为设计指标进行路面结构厚度设计。设计完成后，路面结构的路表弯沉与各结构层的弯拉应力均应满足设计指标的极限标准。      13  沥青路面与设计  计算图式

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