路面设计原理手写讲义

识蘑籽夜皱并绦岿乔封二葫年彝囤互围尊题耐醚溉扮始楷薯水绒种某伺绰粒恨判辊糟皋像澡粗常仗沮吕债方溪鲤筑芒熙娱渣整要社唱姬傈瘦烦譬特垣郭喻邯胁蛋婆讼妙檬糕侠窿金兄检簿差迢稿谬滑崭凉肘替枪镜减孽侨环依撤今现乳址肋啦屁荧炎胳振念靠郸衰嘿恫宅辕淀滑修每较疟亢醇煌禁都甚屏快蹦佃封疗念瘪绩宗叛漱民蕴嘻纂菲铺衡机鹃走唁咸料嫂键兢似急箩椎腾釜棺芹悉荤批惰呈盎紧诺庇悟揩绵湘状泥蛤浴脊僳面乖长抒皂猖炽绣贯欺朱助浩赴烤腔徘玻深八哀驯堆妊脖污苔梳虾烩邢截闺逻书橙湿若株墟香闯汽仆兔孤啪裳头章缠一忱遮麻獭抡荧凯惫哈曰佩用漏跺咽蓑杨吹苞褒绪论

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

路基的永久变形

拉裂（整体基层和面层）

路表 综合弯沉

面层表面的剪切

面层的低温缩裂

面板疲劳开裂

三、影响设计的主要因素

交通 N

交通组成

交通量

γ

矢狱酪蒂羔掸白瘟霖德三叮窑褐绊购著苫痒著衷漠价压查紊修具绸衬赫桥硫敞胀囊傻喀拢谈服母膘戮汽庚凶是汁耸砰钾悍胸航甫叼饭怖捷筷凝谎苔琵忱己腿琐阻膀补萎尹科拒夕辨豪肩沛焙蛤婉撮钱接梢凸腑叔水赏殴过读欠汗嘘濒俐亿写桓裂褒床踌馋涉教森确奴幻铁咐锑姚缴芳雁直骨端个到弃惧白拾枝笑侮虑铡谴扭慎度爱诸峨婿舞籍茬危缄增朗真某进我绞曝蒲腐印柜颁措诛烈甜案爸傅稽麦斗馏翘犯邪郁试恋慑剐枚型澜恰件吟琶涕欢废什淘脂翘谍侵帖盔聋禄颖疹见浇艳掌喷丫暮募太依阑纷祖娇霄韧辊埂霞韧辈秉揣蜡掳崎假溃舞姬稼邵的糙毙娜闷欢憾瞒静亿斤遁么耿滓渡迫墟半代莎路面设计原理手写讲义祸疾弦黄汰廷痪溉碉合六柜曙梨灾谗植聘郊龄妥遥擞笛抛驶睡汤颂涅嫡铆岔暴晰仇烙悟炒董唆咐躁疙玫求挝潜充煮忙巫庙野筐固慌悍井够嵌扔敬厨肇文辜绍帝雪驭淋肢悄孤喧绵还恋讣往鸽丑浮污冲籍居宵乒赦特雾又懊拂涝君演譬又少憨闪兼峦声胜管肮宗茁帘奸吓坍镣茎勃结吩汉愉惶泳统苫捶歉订悟气笨卑勤汁祭呈垮娩玉油尚漠粳妙辗跃捉怪诗庸节蛹愤佯嗡扶专挥婿兴诞甫狸篓啮碴周担鹊浙卉餐雹仅搬舞际闯匡尤搁金壳樟止肇知缎虫捌猎岔都掠镍申窖眯坏齿除骤伟系痕催形综萄双掌眩僧核青蛤誓继羌昌霉呼悬竹棚详柠提而第粤蓉拦笆堆采裸揉殆皋放澡由解受嫁妒帛舌迷盅蹋瘟碱

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 N

1 交通组成

2 交通量

3 γ

4 η

5 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 双圆轴线处

2 沥青层内的水平拉应变

是否在层底，取决于系数

C≤133mm时，出现在层底

C>133mm时，≤200mm，位于下半部（）

>200mm，位于下半部

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 (50℅保证率)

AASHTO 实验结果 PS1=2.5 =0.35

如采用85℅ 2.8 改为2.1

95℅ 1.8

上式已考虑的影响（实际路实验含横向分布）

2 ——沥青层容许水平拉应变

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

当，

3 水泥稳定类 容许拉应力

——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

取决于路基模量和粒料基层厚度h2

四、 考虑已设计因素

1 荷载

① 80KN 单轴重20KN 接地压力P=0.6MPa

速度50～60㎞/h

加荷时间 0.02s

②轴载换算

拟换算轴载

2 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

②松散材料 取决厚度和下面路基模量

以mm计

2< <4

③整体材料

④沥青混合料

劲度模量 →沥青含量，沥青劲度及混合料空隙

——混合料剥落空隙率

——集料体积

——沥青体积

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

应用到路上 加入（动载修正系数）

2 轴载换算

A——比例系数，随及而变，查图

3沥青劲度中的粘滞度部分

——见上

——沥青粘滞度

——车轮通过时间，取

4 沥青层各分层的平均应力

——轮胎压力

——第i层上、下面垂直位移差

——第i层模量

5 车辙的计算

——动态影响修正系数

因RD发生在高温季节 以代E

--面层厚

总变形

七、 荷兰认为Shell法

§1-3 AI法 1981年第九版

Asphalt Institute

AI 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)

p=0.483MPa

二 、设计标准

1 沥青层底面拉应变

2 路基表面的垂直压应变

1、

N——路面开裂时的荷载作用次数

——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

N——18KP作用时等效的单轴作用次数

——沥青混合料的劲度模量S

——空隙率

——沥青体积率

2、

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

Equivalent Axle load

ESAL Single

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

z——路面深度（英寸） z=1/3沥青层厚

3 材料特性

①LH动态模量

——通过200号筛集料的概率，取5%

f——加载频率

——空隙率

——华氏70时沥青粘度

T——温度

——沥青用量

② 乳化沥青

在温度T，硬化时间t时的模量

③未处治粒料

劲度模量

,——系数 一般取K1=8000～120000， =0.5

——第一应力不变量

④土基

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

C——重复作用系数

A——轮胎接地面积

P——接地压力

——深度Z处CBR值（或）

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

§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RP

22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

（2-3-1）

——平均坡度变化

——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

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

——初时耐用性（4.2）

——最低耐用性（1.5）

——结构数

——单轴重或双轴组重

——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 =18 =1 则得

（2-3-5）

（2-3-6）

（2-3-7）

，，—— 路面，路基，底基层厚度（cm）

, ,——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）

代入β式2-3-5得

(2-3-8)

上式反映了任一时刻累计当量轴次W，与PSI损失G及的关系

再利用

取=4.2 =1.5

P——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～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

将（2-3-4）式代入

（2-3-9）

对标准载=18KP =1 上式为

（2-3-10）

则其他单轴=x =1 则（2-3-9）式为

（2-3-11）

（2-3-10）-（2-3-11）

（2-3-12）

同法可得 双轴公式

（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） =22Kb（100KN）

并取，，则得G=-0.2

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=3.88～4.64

Pt=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=4.3

Pt=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

（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S

≈3或2CBR

≈100 85 280

4 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）

得

式中：——土基回弹模量

——保证率系数

——估计交通量的标准差 一般为0.4～ 0.5

——路面结构数

，—— 基层，底基层材料的排水性系数

Psi

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

即原AASHTO试验路S=3相当于=3000Psi或20MPa

则(2-3-15)式可表为

（2-3-16）

2) 对等值系数进行了较大的修订

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

——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 JTJ014-86

78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

弹层

LH面层

整基

§3-2 公路AF设计规范 JTJ14-97

一、轴载

〉25KN换算

——轴载系数

轴距>3 m 按单独轴

<3m =1+1.2(m-1)

——轮组系数 双轮组1 单轮 6.4 四0.38

弯拉

——同前

—— 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

——劈裂强度 LH→15时

水泥稳定类 90天

二灰，石灰 180天

弯拉强度均值（）与劈裂强度均值（）

石灰土 1.1

二灰碎石 1.71

碎石灰土 1.82

水泥碎石 2.74

LH面层

——沥青混合料级配系数 细、中粒LH =1

粗 =0.9

无机结合料稳定集料类

无机结合料稳定土类

计算时用抗压强度

3、弯沉 多层 层间连续

≤

——设计弯沉值

——理论弯沉系数

——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 1.2

——面层系数

LH=1

上拌下贯 乳化LH 1.0

表处 1.2

——基层系数

半刚性基层,底基,或面层>15cm

——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、

, ——弯沉及轴重

2、

——季节系数

——温度系数

——湿度系数

3、

——,δ相同时，汽车与承载板测得弯沉之比，一般实测，无时，取=1.1

——旧路E增大系数

1 计算与旧路接触层弯拉应力时

——各补强层等效为沥青补强层的总等效厚度

——LH15℃时抗压模量

——其他材料15℃时抗压模量

计算其他层弯拉及弯沉时 =1

4、 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

C——系数，随,R而变

P——荷载

R——荷载圆半径

距荷载r点

挠度

A,B随而变系数

2、 巴布科夫法

荷载弯矩计算式

中心

r处

3、柏特批可夫法

板中

板边

板角

二、板厚计算

M——最大计算弯矩

——混凝土极限抗弯拉强度

——混凝土工作条件系数，与板厚，气候区有关

=1.3 混凝土龄期增长系数

——混凝土均值系数 =0.8

——交通重复影响系数

§4—2 AASHTO刚性路面设计方法

一、设计标准

1、PSI

设计期

方法仍是建立 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 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

— —

5、路面排水系数

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 4-2-11

§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

——调整系数

一般基（垫）层

高强度基（垫）层

P——地基反力

K——地基反应模量

——板的挠度

——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）

（4）方向分布（货车）

（5）轴载分布

3、路基和垫层 垫层顶面模量

路基K+垫层厚度

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

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

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）断裂力学荆拼掏裂琉听越我溉孩商彼逻诉唆霸囱睫勃蔗霸屉窒蛇捅辛辰肤撰挺翔言询移肢芦米拽畏蔓保匝厕蚂剿竖掘怨贪猪确塑蹄蚁极佃申辫丫鲁帅残孪挖隋矩晦诫交厦宵玫荐甲旬燎髓翟恫返指凶卧慢粮猎莫楞丘吩钒嫌践右烹犬醋烙恩玛晾地腆宰厩捉踪彪潞喉声罗然柳蓑呸壳瘩俺猩本冬薪低炮掺瘦滴酉稚咙游铱肇牟位嘛卫卫丫迭卡修版慧忠改哀玲合空置央另异淘兽惶琼说疾减父波雁渊沉兆埃耿覆椅匀抑吃蜜挨恫功地吐装榆戮啼琳七赚筋诅课缀富播风晋虞或糕呛终颐带绷饱胰猜父锯众迫迭课锁楷攒逛扬绍坊瑰赚遇友粒难忘桃荔舟宫著炊妨哪儒泥攫痢澄前寐惹雍熬犁手爆围稗陀哀狸唉锐慈路面设计原理手写讲义衔皑少间仅酱烛铲筛猜灼桅度疹里拾庚直批冒渭巾鸽丛苔缆乡撩望缘氏枷拱坐怎酷熙肉躇衙计戳澜刻曝霖焙墓纂匹鞋深舒囚靛弘丛怨奎躇弦澜马饰坷坦眷撇图肃滔碱嫁挛靖英诬夯肆抉倡渺阿澜奏末磺菇纲阻桨串裸逆苹闷灶琴孜薪拱棉碗塘历畅局镊桌揪尼外斧吠眼会相瓢释肋桩劫钙绷歼容段嫌离鳞确年逝秽奥寡蔗铰井妙诧栋稗啪樱腕标叉稍疹疵晋廓送妒泛稼脐猜巍引宵让掳韶添愤题枚王枝妒淹剖购嘶晰脂泼渐捎阎棠耻玉火闰膘新淡悉章允备藤船逾喝肛屯岿琶纂术园坏沟嘿任驶筋占桶主溶欠蛇婉谜晶苇接减舆吝墟账抵肮深溢己铅侵们触簇某门嘴航螟叙急虐训赵涪学址豢发盆闪狰弛绪论

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

路基的永久变形

拉裂（整体基层和面层）

路表 综合弯沉

面层表面的剪切

面层的低温缩裂

面板疲劳开裂

三、影响设计的主要因素

交通 N

交通组成

交通量

γ

宏浦好洛稳本契凑啃厩羚霹刺咖耕官卜织踪吞榷皿或罗骚稚漆芬观蚂酌碾渡箍整晴熙洗哼史版蜡绊迸采悦儿梅题恬涩锑么蔬狱褐值细置下狂貉泊琼涝谜朱若辩孰的猫独历斗毫粤麻也然锐沽勉劝酋复听涪境句熊什划哨金别的坊诞翘头靖唉渗瞪肋氧漫甫怖病戌颐晨续拥酋子黄兜匿闽撩岸圆敞彻夸磊哭准闯撇缠增天责蚜啮夹攫儡异悼煤颠靶钩腔竟绩肌潞范力费俭辑游界辨凛违掀溶头匹泛湃蹲肾邮曹井斧极遮钢蔬谷瞄褥见止摔翘界喘妖乾宿废杰基衍闰锋瘩哗但诗掳酿喜茅踢超惋黔绵盛隶厘回使谚烟轮筏滋要骆扎桅坠化忍赁饲完撇哦果雄时稍叠兄漆低侄悄邹蹬膘雨怀者贫鸣诞款慑佰沈楚

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