《路基路面工程》

路面工程總復(fù)習(xí)國家精品課程21:37愛課程網(wǎng)址/sCourse/course_2658.html21:37中國大學(xué)MOOC網(wǎng)址/course/SEU-1001753401路面工程6）交通荷載及路面設(shè)計(jì)參數(shù)7）路面基層8）瀝青路面設(shè)計(jì)9）水泥混凝土路面設(shè)計(jì)10）路基路面排水設(shè)計(jì)11）路面施工12）路基路面養(yǎng)護(hù)與管理21:37面層基層土基上路床下路床上路堤下路堤

上基層下基層（底基層）30cm50cm70cm20～40cm上面層（表面層）

中面層

下面層4～5cm5～6cm6～8cm50～80cm路面結(jié)構(gòu)示意圖20～40cm材料、結(jié)構(gòu)、施工瀝青混凝土層設(shè)計(jì)厚度混凝土面板22->26cm碎石路面21:37第六章交通荷載及路面設(shè)計(jì)參數(shù)第一節(jié)交通荷載及其對路面的作用第二節(jié)交通調(diào)查與分析第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算第四節(jié)路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)21:37第六章交通荷載及路面設(shè)計(jì)參數(shù)掌握交通荷載的類型和作用特點(diǎn)掌握交通荷載與路面的關(guān)系（瞬時(shí)性、重復(fù)性）橫向分布規(guī)律、軸載作用與路面的使用壽命關(guān)系；掌握標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算原則與方法、軸數(shù)及輪組的影響；掌握不同指標(biāo)軸載換算的內(nèi)涵與意義掌握瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模量參數(shù)和指標(biāo)參數(shù)的測定與計(jì)算要求；了解動(dòng)態(tài)模量和疲勞壽命的內(nèi)涵和應(yīng)用途徑；掌握水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模量參數(shù)和指標(biāo)參數(shù)的測定要求；了解級配碎石模量參數(shù)的測定要求。21:371、軸載譜軸載譜軸載譜：某一軸載通過量占道路上荷載通過總量的比例

21:372、車輛荷載的輪跡橫向分布輪跡橫向分布頻率曲線

（單向行駛一個(gè)車道）輪跡橫向分布頻率曲線

（混合行駛雙車道）輪跡橫向分布：某一斷面車輛通過量占道路斷面車輛通過總量的比例

21:37車輛荷載的輪跡橫向分布（推薦值）2、車輛荷載的輪跡橫向分布水泥混凝土路面輪跡橫向分布系數(shù)瀝青混凝土路面車道系數(shù)21:373、標(biāo)準(zhǔn)軸載選用標(biāo)準(zhǔn)軸載的原因作用在路面的設(shè)計(jì)荷載千變?nèi)f化，一般選用一種軸載作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軸載，其他各種軸載按照一定原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。標(biāo)準(zhǔn)軸載（EquivalentSingleAxleLoad-ESAL）根據(jù)實(shí)際選定的一種代表車型，中國為單軸雙輪，稱為BZZ-100，軸重100kN。美國為單軸雙輪，軸重80kN標(biāo)準(zhǔn)軸載要求對路面的響應(yīng)較大、又能反映本國公路運(yùn)輸運(yùn)營車輛的總體軸載水平。21:37軸載換算的基本原則：

①等破壞原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下在使用末期達(dá)到相同的損傷程度（破壞狀態(tài)）；

②等厚度原則：不同標(biāo)準(zhǔn)軸載設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)厚度相同。軸載換算系數(shù)公式：4、軸載換算21:374、軸載換算瀝青路面軸載換算系數(shù)公式（2017規(guī)范）軸載3*100kN如何換算？軸載100kN如何換算？軸載2*100kN如何換算？21:374、軸載換算瀝青路面軸載換算系數(shù)公式（2017規(guī)范）軸組系數(shù)輪組系數(shù)21:374、軸載換算水泥混凝土路面軸載換算系數(shù)公式：舊規(guī)范換算公式軸載200kN超載=65536次軸載100kN=1次(6-14)軸載2*100kN如何換算？21:375、交通荷載分級分級原因由于不同等級道路承受不同的交通荷載作用，為了判別道路承受荷載的輕重，公路《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》分別進(jìn)行了交通荷載等級的劃分。具體分級瀝青路面交通荷載分級水泥混凝土路面交通荷載分級

21:376、疲勞概念疲勞：路面材料在循環(huán)加載下，在某點(diǎn)或某些點(diǎn)產(chǎn)生局部損傷，在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋，并進(jìn)一步擴(kuò)展直到完全斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞破壞：在低于材料強(qiáng)度極限的循環(huán)加載作用下，材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度：是指材料在多次循環(huán)加載作用下出現(xiàn)疲勞破壞所對應(yīng)的應(yīng)力

（應(yīng)變）稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞應(yīng)變。21:376、疲勞概念疲勞極限：是指當(dāng)重復(fù)荷載作用次數(shù)為無限大時(shí)的最大應(yīng)力（應(yīng)變）值。疲勞壽命：材料疲勞破壞時(shí)所作用的應(yīng)力（應(yīng)變）循環(huán)次數(shù)稱為疲勞壽命疲勞曲線：將重復(fù)拉應(yīng)力

r與一次加載破壞的極限拉應(yīng)力的比值(稱為應(yīng)力比)或重復(fù)拉應(yīng)變?chǔ)舝

作為縱坐標(biāo)，繪制出

r/

f或εr與重復(fù)作用次數(shù)Nf的關(guān)系曲線，即稱為疲勞曲線。21:377、級配碎石無粘結(jié)材料試驗(yàn)方法及參數(shù)值①重復(fù)荷載三軸試驗(yàn)無粘結(jié)粒狀材料的回彈反應(yīng)通常是通過回彈模量和泊松比表現(xiàn)其特性。對于有恒定圍壓的重復(fù)荷載三軸試驗(yàn)。10Hz（0.1s加載+0.9s恢復(fù)）②重復(fù)荷載三軸試驗(yàn)裝置21:378、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料強(qiáng)度和側(cè)面法無側(cè)限抗壓模量按照預(yù)定干密度和壓實(shí)度用靜力壓實(shí)法制備試件、試件高：直徑×高度=?100mm×高150mm，或直徑×高度=?150mm×高150mm，或直徑×高度=?150mm×高300mm。頂面法側(cè)面法21:378、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的彎拉強(qiáng)度（T0851）用途：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彎拉疲勞驗(yàn)算試驗(yàn)：三分點(diǎn)加載彎拉強(qiáng)度T0851-彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)T0853-彎拉模量試驗(yàn)彎拉強(qiáng)度計(jì)算：彎拉模量計(jì)算：21:378、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)（T0856）通過試件施加重復(fù)應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，可繪出應(yīng)力比水平與重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系曲線（疲勞曲線），并回歸出疲勞方程：

r/

f=

-

lgNf。（荷載頻率10Hz）疲勞試驗(yàn)方法劈裂疲勞試驗(yàn)小梁疲勞試驗(yàn)（我國規(guī)范）直接抗拉試驗(yàn)21:37T0856-彎拉疲勞試驗(yàn)9、瀝青材料瀝青混合料回彈模量（2017版）1）瀝青混合料回彈模量測試采用重復(fù)加載單軸壓縮回彈模量試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度采用20℃，面層瀝青混合料加載頻率采用10Hz，基層瀝青穩(wěn)定類材料加載頻率采用5Hz。2）利用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式確定瀝青混合料的回彈模量時(shí)，見公式或參照規(guī)范附錄。3）常用瀝青混合料在標(biāo)準(zhǔn)條件下的回彈模量，可參照推薦表確定。21:3710、瀝青材料瀝青混凝土疲勞方程試驗(yàn)有控制應(yīng)力與控制應(yīng)變兩種試驗(yàn)方法；厚瀝青路面宜采用控制應(yīng)力的方法；薄瀝青路面宜采用控制應(yīng)變的方法；一般路面厚度可采取其中一種方法。2017規(guī)范采用控制應(yīng)變的方法。我國2017瀝青混凝土疲勞方程21:3711、水泥混凝土材料水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量21:37第七章路面基層第一節(jié)概述第二節(jié)碎石與級配碎石基層第三節(jié)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層第四節(jié)瀝青穩(wěn)定碎石基層第五節(jié)水泥混凝土基層第六節(jié)其他類型基層21:37第七章路面基層掌握級配碎石基層、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層、瀝青穩(wěn)定碎石基層和剛性基層的物理力學(xué)特性、影響因素及其差異性；了解級配碎石、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、瀝青穩(wěn)定碎石、剛性基層材料的配合比設(shè)計(jì)過程。了解其他類型基層材料（低劑量水泥穩(wěn)定碎石、水泥乳化瀝青綜合穩(wěn)定碎石基層、就地冷再生基層）的特點(diǎn)。21:371、碎（礫）石的類型主要概念碎石指符合工程要求的石料，經(jīng)開采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料。礫石指石料經(jīng)水流長期搬運(yùn)而成的無棱角粒料。級配碎石指按一定級配要求設(shè)計(jì)的由碎石組成的材料。級配礫石指按一定級配要求設(shè)計(jì)的由礫石組成的材料。21:372、碎（礫）石基層的力學(xué)特性純碎石材料純碎石材料按嵌擠原則產(chǎn)生強(qiáng)度，它的抗剪強(qiáng)度主要決定于剪切面上的法向應(yīng)力和材料內(nèi)摩阻角。純碎石粒料摩阻角的大小主要取決于石料的強(qiáng)度、形狀、尺寸、均勻性、表面粗糙度以及施工時(shí)的壓實(shí)程度。當(dāng)石料強(qiáng)度高、形狀接近正立方體、有棱角、尺寸均勻、表面粗糙、壓實(shí)度高時(shí)，則內(nèi)摩阻力就大。21:37

無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料定義

在粉碎的或原狀松散的土中摻入一定量的水泥、或石灰、或工業(yè)廢渣等無機(jī)結(jié)合料及水，拌和得到混合料經(jīng)壓實(shí)和養(yǎng)生后，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的材料。由于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的剛度處于柔性材料(如瀝青混合料)和剛性材料(如水泥混凝土)之間，所以也稱為半剛性材料，由其鋪筑的結(jié)構(gòu)層稱為半剛性層。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的特點(diǎn)板體性好，具有一定的抗拉強(qiáng)度；穩(wěn)定性好，抗凍性強(qiáng)；強(qiáng)度和剛度隨著齡期而增長；經(jīng)濟(jì)性好；干縮溫縮大，耐磨性差，抗疲勞性也稍差。◆無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料及其特點(diǎn)3、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料基層概念21:37

1）強(qiáng)度和模量隨齡期和溫度增長而變化，不同種類材料的強(qiáng)度變化規(guī)律也不同；

2）有較好的板體性，具有一定的抗拉性能；

3）用抗壓強(qiáng)度與抗壓回彈模量、劈裂強(qiáng)度與劈裂模量、抗彎拉強(qiáng)度與抗彎拉彈性模量、干縮與溫縮等來衡量材料的性能；

4）應(yīng)力—應(yīng)變特性與原材料和結(jié)合料的性質(zhì)與用量、混合料的含水率及密實(shí)度以及齡期、溫度等有關(guān)。4、無機(jī)結(jié)合料材料的物理力學(xué)特性◆無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的應(yīng)力—應(yīng)變特性21:37設(shè)計(jì)齡期：不同無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的強(qiáng)度和模量隨齡期增長的速度不同，因此，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)設(shè)計(jì)齡期，對于水泥穩(wěn)定類材料的劈裂及模量的齡期-90天，對于石灰或者二灰穩(wěn)定類的齡期-180天，水泥粉煤灰穩(wěn)定類-90天，材料組成設(shè)計(jì)-7天的抗壓強(qiáng)度。設(shè)計(jì)指標(biāo)：由于半剛性基層材料的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，因此抗拉強(qiáng)度（劈裂強(qiáng)度）是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度是材料組成設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。4、無機(jī)結(jié)合料材料的物理力學(xué)特性◆無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)齡期21:371）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料拌和壓實(shí)后，由于水分揮發(fā)及其內(nèi)部的水化作用引起干燥收縮，以及混合料受降溫影響引起的溫度收縮等。由此引起其體積收縮變化，表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的收縮應(yīng)力及開裂破壞。2）一般衡量材料的體積變化較難，因此，實(shí)際中往往采取一維單向變化測定來反映材料的收縮性能，通過收縮應(yīng)變及收縮系數(shù)來表征材料的收縮性能大小。4、無機(jī)結(jié)合料材料的物理力學(xué)特性◆無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的干縮和溫縮21:375、瀝青穩(wěn)定碎石基層的類型瀝青穩(wěn)定碎石混合料類型①密級配瀝青穩(wěn)定碎石

（AsphaltTreatedBase，ATB）；

設(shè)計(jì)空隙率3~6%，用作基層；②半開式瀝青穩(wěn)定碎石

（AsphaltMacadam，AM）

；

設(shè)計(jì)空隙率6~12%，用作低等級公路面層；③開級配瀝青穩(wěn)定碎石

（AsphaltTreatedPermeableBase，ATPB）；

設(shè)計(jì)空隙率20%，用于路面排水的基層排水。21:37第八章瀝青路面第一節(jié)概述第二節(jié)瀝青路面的分類與特性第三節(jié)瀝青路面的使用性能和分區(qū)第四節(jié)彈性層狀體系理論第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)第七節(jié)我國瀝青路面厚度設(shè)計(jì)第八節(jié)瀝青路面改（擴(kuò)）建設(shè)計(jì)第九節(jié)國外主要瀝青路面設(shè)計(jì)方法概述21:37第八章瀝青路面掌握瀝青類路面的使用品質(zhì)、工作特性、面層分類；理解瀝青路面材料的力學(xué)特性與溫度穩(wěn)定性；了解瀝青類路面的表面抗防滑基本知識；理解彈性層狀體系理論；掌握路面結(jié)構(gòu)破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)；熟練掌握路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則；掌握我國公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的基本流程與方法；了解結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力設(shè)計(jì)及計(jì)算內(nèi)容；了解瀝青路面改建設(shè)計(jì)方法；了解瀝青路面的最新進(jìn)展。21:371、瀝青路面的損壞類型及其成因21:37Fatigue(Alligator)Cracking疲勞開裂Transverse(Thermal)Cracking

橫向開裂ReflectionCracking

反射裂縫LongitudinalCracking縱向開裂Potholes坑洞Rutting車轍Bleeding泛油Corrugation（起皺）andShoving（推擠）

Patching路面補(bǔ)?、購?qiáng)度特性(應(yīng)力、變形-應(yīng)變)（一定的）②穩(wěn)定性(高、低溫、水穩(wěn)定性)（良好的）③耐久性(疲勞、老化)（滿足要求的）④平整性(舒適性、動(dòng)荷載)⑤抗滑性(安全)⑥少塵性(環(huán)保)2、瀝青路面的基本要求21:37高溫穩(wěn)定性-高溫下抵抗永久變形的能力；低溫抗裂性-抵抗低溫開裂的能力；水穩(wěn)定性-抵抗水損害的能力，

密級配路面抗?jié)B和排水路面透水；耐久性—抵抗老化與荷載重復(fù)作用（疲勞）的能力；抗滑能力—保證不利情況下車輛能夠安全行駛的能力。3、瀝青路面的使用性能要求21:37◆瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容

結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)材料組成設(shè)計(jì)厚度設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)方案比選路肩構(gòu)造設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法21:37①蠕變

蠕變是應(yīng)力不變，變形隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象。瀝青材料性質(zhì)在不同應(yīng)力及時(shí)間下表現(xiàn)：應(yīng)力小，時(shí)間短：

主要表現(xiàn)為彈性性質(zhì)，在應(yīng)力施加后變形瞬時(shí)出現(xiàn)，應(yīng)力撤除后變形迅速恢復(fù)。這種變形叫做純彈性變形（瞬時(shí)彈性變形），在該范疇內(nèi)，應(yīng)力應(yīng)變呈直線關(guān)系；應(yīng)力較大，時(shí)間較才：

主要表現(xiàn)為黏彈性性質(zhì)，應(yīng)力施加后瞬時(shí)出現(xiàn)變形，然后變形仍逐漸增加，當(dāng)應(yīng)力撤除后，一部分變形瞬時(shí)恢復(fù)（彈性變形部分），另一部分變形隨時(shí)間緩慢恢復(fù)，這部分變形是黏彈性變形（滯后彈性變形）。應(yīng)力大，時(shí)間長：

主要表現(xiàn)為塑性性質(zhì)，除包含黏彈性性質(zhì)外，還有一部分變形無法恢復(fù)，稱為塑性變形。 注意：瀝青混合料的實(shí)際變形彈性、黏性、塑性三種都包含，不過根據(jù)應(yīng)力大小和作用時(shí)間不同而表現(xiàn)出以上各種不同性質(zhì)為主的特點(diǎn)。蠕變與松弛特性creepandrelaxation5、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型蠕變示意圖21:37應(yīng)力松弛(relaxationtime)

應(yīng)力松弛是應(yīng)變恒定不變，應(yīng)力隨時(shí)間減小的現(xiàn)象。應(yīng)力降低到初始數(shù)值（初始應(yīng)力值的1/e）(e=2.718)，稱為松弛時(shí)間。

瀝青混合料主要呈現(xiàn)為彈性或黏塑性，與應(yīng)力作用時(shí)間與松弛時(shí)間的比值有關(guān)：作用時(shí)間<<松弛時(shí)間，以彈性為主；

作用時(shí)間>>松弛時(shí)間，以黏塑性為主；

作用時(shí)間與松弛時(shí)間相近，為彈-黏-塑性。冬季氣溫低，瀝青混合料黏滯度高，松弛時(shí)間長，顯示彈性性質(zhì)；夏季黏滯度低，松弛時(shí)間大大降低，則為彈、黏、塑性，取決于作用時(shí)間；5、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型③綜合21:371）各層連續(xù)、彎曲彈性、均質(zhì)、各向同性，位移、形變微?。?）結(jié)構(gòu)層厚度有限，最下一層（路基）水平和垂直方向無限大，水平方向無限；3）各層在水平方向無限遠(yuǎn)處，及最下層向下無限深處應(yīng)力、形變、位移為零；4）層間接觸情況：完全連續(xù)（連續(xù)體系）

或僅豎向應(yīng)力和位移連續(xù)而無摩阻力（滑動(dòng)體系）；

或不完全連續(xù)也不完全光滑5）不計(jì)自重。6、層狀彈性體系理論◆層狀彈性體系理論的假定21:37①路基表面的垂直壓應(yīng)變或垂直壓應(yīng)力反映路基在重復(fù)荷載作用下的永久變形，主要原因是重復(fù)荷載作用下路面結(jié)構(gòu)路基引起較大垂直塑性變形。要求：σz0≤[σz0]或εz0≤[εz0]②結(jié)構(gòu)殘余變形的累積（車轍）：要求：RDre≤[RDre]

③結(jié)構(gòu)疲勞開裂（整體性材料結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂）：要求：εr≤［εR

］或σr≤［σR］7、瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求21:37④面層抗剪切推移：要求：τmax≤［τR］（應(yīng)使用高溫時(shí)的模量）⑤結(jié)構(gòu)低溫縮裂：要求：σrt≤［σtR

］，冰凍指數(shù)（應(yīng)使用低溫時(shí)的模量）⑥路面抗滑：

要求：橫向力系數(shù)SFC60和宏觀構(gòu)造深度TD⑦路面平整度：

要求：國際平整度指數(shù)IRI≤【IRI】7、瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)◆主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求21:37◆我國2017版瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求1）瀝青層疲勞開裂：瀝青層疲勞壽命Nf1大于按照瀝青層疲勞等效換算得到的設(shè)計(jì)車道累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne1。2）無機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂：無機(jī)結(jié)合料層疲勞壽命Nf2大于按照無機(jī)結(jié)合料層疲勞等效換算得到的設(shè)計(jì)車道累計(jì)當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne2。3）路基永久變形：路基頂面的最大豎向壓應(yīng)變應(yīng)小于容許壓應(yīng)變值εz。4）瀝青層容許永久變形：瀝青路面的車轍深度宜符合要求。8、瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)21:37低溫開裂：各等級公路裂縫指數(shù)CI宜不大于規(guī)定。抗滑性能：抗滑性能以橫向力系數(shù)SFC60和宏觀構(gòu)造深度TD為主要指標(biāo)。高速公路、一級公路、山嶺重丘區(qū)二級和三級公路路面在交工驗(yàn)收時(shí)，其抗滑技術(shù)指標(biāo)宜符合要求。8、瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)◆我國2017版瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求21:379、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)與厚度設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層位瀝青路面結(jié)構(gòu)層自上而下可由：面層

表面層、中面層和下面層基層底基層必要的功能層防凍層、排水層黏層（瀝青層與瀝青層）、封層和透層（瀝青層與其它層）路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指標(biāo)和位置設(shè)計(jì)流程21:37第九章水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)水泥混凝土路面的分類與構(gòu)造第三節(jié)彈性地基板經(jīng)典理論第四節(jié)水泥混凝土路面溫度應(yīng)力分析第五節(jié)混凝土路面的破壞及設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論第七節(jié)水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)第八節(jié)水泥混凝土路面厚度設(shè)計(jì)第九節(jié)特種水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第十節(jié)國外水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法概述21:37第九章水泥混凝土路面設(shè)計(jì)掌握水泥混凝土路面的各種接縫構(gòu)造與設(shè)置原理；理解混凝土面板下地基(基層、土基加基、墊層)的作用與要求；掌握水泥混凝土路面的損壞現(xiàn)象，理解受力情況與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系；了解彈性地基板的荷載應(yīng)力分析（K與E地基板的理論解），了解半無限地基板荷載應(yīng)力的有限元方法；掌握我國公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范的基本流程與方法；熟練掌握溫度應(yīng)力計(jì)算與板塊平面尺寸設(shè)計(jì)內(nèi)容；了解復(fù)合式水泥混凝土路面、水泥混凝土加鋪層的設(shè)計(jì)及其他特種水泥混凝土路面。了解水泥混凝土路面的施工技術(shù)和水泥混凝土路面的最新進(jìn)展。21:371）水泥混凝土路面的定義是指由水泥混凝土面板和基層或底基層所組成的路面，也稱剛性路面，包括普通混凝土路面（JPCP）、鋼筋混凝土路面（JRCP）、連續(xù)配筋混凝土路面（CRCP）、鋼纖維混凝土路面（SFCP）、預(yù)應(yīng)力混凝土路面、裝配式混凝土路面等。2）普通水泥混凝土路面（JPCP示意圖）由普通混凝土面層板和基層或底基層所組成的路面，是除接縫區(qū)和局部范圍（邊緣及角隅）外，不配置鋼筋的混凝土路面。有時(shí)也被稱為白色路面。1、概念（JRCP示意圖）（CRCP示意圖）21:371）路基性能要求：路基的支承要求主要是保證基層的穩(wěn)定性（尤其是水穩(wěn)定性和路基穩(wěn)定性），特別是不出現(xiàn)不均勻的支承，從而保證水泥混凝土板處于均勻面支承的受力狀態(tài)。路基要求密實(shí)、穩(wěn)定和均勻，路基處于干燥或中濕狀態(tài)，沉降穩(wěn)定（盡可能少的不均勻沉降）；基層要求用水穩(wěn)定性好的材料（瀝青混凝土-水泥穩(wěn)定材料）。（1）路基2、水泥混凝土路面構(gòu)造21:371）基層的作用①支承路面板提供合適綜合模量，提高路面結(jié)構(gòu)的承載能力，延長路面使用壽命。減小路基頂面的壓應(yīng)力，減小路基的不均勻變形，緩和路基不均勻變形對面層的影響。②防唧泥混凝土板如直接放在路基上，會(huì)造成路基土塑性變形過大，鋪設(shè)基層可減輕以至消除唧泥，但未經(jīng)處治的砂礫基層細(xì)料含量和塑性指數(shù)不能太高，否則仍會(huì)產(chǎn)生唧泥。（2）基層2、水泥混凝土路面構(gòu)造21:371）基層的作用③防冰凍在季節(jié)性冰凍地區(qū)，用對冰凍不敏感的粒狀多孔材料鋪筑基層，可減少路基的冰凍深度，減輕冰凍的危害作用。④防毛細(xì)水對基層的影響在濕軟土基上，鋪筑開級配粒料基層可排除路表滲入水及隔斷地下毛細(xì)水。⑤提供施工平臺(tái)面層施工(如立側(cè)模，運(yùn)送混凝土混合料等)提供方便。2、水泥混凝土路面構(gòu)造21:372、水泥混凝土路面構(gòu)造A、有接縫的普通混凝土路面有或無傳力桿的橫縫有或無傳力桿的橫縫有拉桿的縱縫B、有接縫的鋼筋混凝土路面鋼絲網(wǎng)連續(xù)配筋C、連續(xù)配筋混凝土路面D、預(yù)應(yīng)力混凝土路面鋼筋絲

1）面層的幾種類型（3）水泥混凝土面層21:37垂直于行車方向的接縫：

包括縮縫、脹縫和工作縫①縮縫：保證板因溫度和濕度的降低而收縮時(shí)沿該薄弱斷面縮裂，從而避免產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。②脹縫：保證板在溫度升高時(shí)能部分伸張，從而避免產(chǎn)生路面板在熱天的拱脹和折斷破壞，同時(shí)脹縫也能起到縮縫的作用。③施工縫：因施工不連續(xù)，暫時(shí)停止施工時(shí)要設(shè)置施工縫。常設(shè)置在縮縫、脹縫位置處，必須添加傳力鋼筋，保證縱向整體性。2、水泥混凝土路面構(gòu)造1）橫向接縫21:37①縱縫的構(gòu)造與設(shè)置縱縫：平行于行車方向的接縫，用來控制路面板因翹曲應(yīng)力與荷載應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生不規(guī)則的縱向裂縫。原因：①混凝土攤鋪機(jī)僅能攤鋪一個(gè)車道寬度，縱縫做成真縫形式（平頭縫）②混凝土攤鋪機(jī)全路幅攤鋪，攤鋪寬度兩側(cè)做成真縫；攤鋪寬度范圍內(nèi)按照車道寬度設(shè)置縱縫，做成假縫或者企口縫；2、水泥混凝土路面構(gòu)造2）水泥混凝土路面的縱向接縫21:371）彈性地基上的小撓度薄板模型

彈性地基：因?yàn)樗嗷炷谅访姘逑碌幕鶎优c土基的作用的應(yīng)力應(yīng)變很小，在地基的彈性區(qū)域工作。小撓度薄板：因?yàn)榘宓哪Ａ扛?，?yīng)力承受能力強(qiáng)，一般受力（0.5-1.2MPa）不超過彈性比例極限應(yīng)力；撓度與板厚相比很小。水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論：彈性地基上的小撓度薄板理論3、彈性地基板體系理論簡介21:37完全接觸假設(shè)：始終接觸吻合，且可自由滑動(dòng)（是在剛度差異大、板平面變形微小情況下的近似），即接觸面不脫空且剪應(yīng)力視為零。沒有摩擦假設(shè)：板和地基之間沒有摩擦，可以自由活動(dòng)?！?）板與地基接觸的假設(shè)

3、彈性地基板體系理論簡介◆3）地基模型假定彈性半空間地基模型；文克勒地基模型。

21:37當(dāng)氣溫變化較快時(shí)，由于混凝土板導(dǎo)熱性能差，在板內(nèi)產(chǎn)生溫度差，當(dāng)氣溫升高時(shí)板中部有隆起趨勢，當(dāng)氣溫降低時(shí)板邊緣和角隅有翹起趨勢。由于板的自重、地基反力和相鄰板的約束作用，使部分翹曲變形受阻，從而使板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力即稱為水泥混凝土板的翹曲應(yīng)力。威斯特卡德對文克勒地基的作進(jìn)一步假定來計(jì)算溫度應(yīng)力：1)溫度沿板斷面呈線性變化；2）板與地基始終保持接觸；3）不計(jì)板自重。有限尺寸板，沿板長和板寬方向上的翹曲應(yīng)力解答（板長L，板寬B）：4、水泥混凝土路面溫度應(yīng)力分析有限尺寸板的翹曲應(yīng)力21:375、路面破壞的極限狀態(tài)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1）定義：在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，在環(huán)境條件和荷載作用下，路面能夠發(fā)揮其預(yù)期功能的概率。（2）我國水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方法：路面板的車輛荷載疲勞應(yīng)力及溫度疲勞應(yīng)力之和小于混凝土的極限抗折強(qiáng)度。（3）公式左邊三項(xiàng)分別代表：可靠度系數(shù)、荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力、極重荷載應(yīng)力最大溫度應(yīng)力；

右邊：水泥混凝土面板材料的極限抗折強(qiáng)度。21:376、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠度理論（1）結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。（2）結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分類1）承載力極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力，出現(xiàn)疲勞破壞或不適于繼續(xù)承載的變形。2）正常使用極限狀態(tài)：結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值。21:377、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)組合21:371）面板類型選擇普通混凝土路面一般不配置鋼筋，適用于路基條件好的路段配筋混凝土路面縱向配置鋼筋，適用于路基條件較差的路段其他混凝土路面（連續(xù)配筋鋼纖維等）根據(jù)需求選用2）基層類型選擇與要求基層類型厚度要求3）功能層類型選擇與路基要求防凍層排水層加固層路基變形要求路基強(qiáng)度均勻性路基干濕要求8、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)模型及選擇1）基本假定①基層板與面層板的平面尺寸可以不相等；②荷載應(yīng)力應(yīng)用有限元法求解，基層板與面層板采用立方體彈性單元，層間水平光滑、豎向受壓連續(xù)但不承受拉力；③溫度翹曲應(yīng)力用近似解析法求解，基層板與面層板采用薄板假定，層間為豎向線性彈簧相連。2）路面結(jié)構(gòu)分析力學(xué)模型①彈性地基單層板模型適用于粒料基層上混凝土面層，舊瀝青路面加鋪混凝土面層；面層板底面以下部分按彈性地基處理。②彈性地基雙層板模型適用于無機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類基層上混凝土面層，舊混凝土路面上加鋪分離式混凝土面層。③復(fù)合板模型適用于兩層不同性能材料組成的面層或基層復(fù)合板。21:378、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)模型及選擇3）臨界荷位定義：水泥混凝土應(yīng)力分析中，最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞最大的位置混凝土面層板的臨界荷位為板縱縫邊緣中部。21:379、彈性地基的綜合回彈模量①單層板單層水泥混凝土路面板下，以粒料類材料或舊瀝青混凝土路面作基層時(shí)，將粒料層及其以下層（及舊瀝青混凝土層以下層）看作地基，包含粒料層本身。彈性地基單層板模型水泥混凝土面板級配碎石層路基地基單層板水泥混凝土面板舊瀝青混凝土路面層路基地基單層板21:379、彈性地基的綜合回彈模量②雙層板單層水泥混凝土路面板下非粒料層為基層或舊混凝土路面板時(shí)，面層和基層或舊面層板作為雙層板，基層底面以下或者舊混凝土層底面下按彈性地基處理。彈性地基雙層板（分離式雙層板）模型水泥混凝土面板無機(jī)結(jié)合料類或級配碎石層路基地基舊水泥混凝土板（分離式）水泥混凝土面板無機(jī)結(jié)合料類底基層或級配碎石層路基地基無機(jī)結(jié)合料類或?yàn)r青類基層分離式雙層板分離式雙層板21:379、彈性地基的綜合回彈模量③結(jié)合式結(jié)合式雙層板作為彈性地基上的單層板或者彈性地基上雙層板的上層板，無機(jī)結(jié)合料類基層或?yàn)r青類基層與無機(jī)結(jié)合料類底基層組成的基層，作為彈性地基上雙層板的下層板。有兩種組合形式1）彈性地基結(jié)合式雙層板（單層板）模型水泥混凝土面板舊瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層路基地基舊水泥混凝土板（結(jié)合式）結(jié)合式雙層板單層板水泥混凝土面板路基地基舊水泥混凝土板（結(jié)合式）結(jié)合式雙層板級配碎石層單層板21:379、彈性地基的綜合回彈模量2）彈性地基雙層板（結(jié)合式雙層