第十九讲我国沥青路面设计指标与极限标准课件.ppt

1、1 了解我国沥青路面设计方法的历程，理解了解我国沥青路面设计方法的历程，理解弯沉与设计极限状态的基本概念与我国沥青弯沉与设计极限状态的基本概念与我国沥青路面设计的两个基本方程的含义；路面设计的两个基本方程的含义；2 理解与掌握设计弯沉、允许弯拉应力、结理解与掌握设计弯沉、允许弯拉应力、结构强度系数的基本概念？了解这三项指标的构强度系数的基本概念？了解这三项指标的确定方法。确定方法。3 弯沉与弯拉应力计算点位、计算方法？弯沉与弯拉应力计算点位、计算方法？4 了解轴载换算、结构厚度等效换算及计算参数的了解轴载换算、结构厚度等效换算及计算参数的确定，掌握路面设计程序与方法。确定，掌握路面设计程序与方

2、法。2 21 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾公路柔性路面设计规范(1978)-交通部公路局公路柔性路面设计规范(JTJ 014-86)-交通部公路沥青路面设计规范(JTJ 014-97)-交通部公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)-交通部公路路面设计规范(1966)-交通部路面设计规范（草案）(1958)-交通部公路总局3 31 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 58版版路面设计规范（草案）路面设计规范（草案）l设计理论设计理论: :单圆均布荷载作用下弹性半空间理论解单圆均布荷载作用下弹性半空间理论解

3、l设计指标设计指标: :相对弯沉相对弯沉l设计标准设计标准: :设计模量设计模量 综合模量综合模量E Ee eDlk k Kp2EkTP 4 41 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 66 66版版公路路面设计规范公路路面设计规范l设计理论、设计指标和设计标准均未变化；设计理论、设计指标和设计标准均未变化；l调整了调整了 值和安全系数的计算公式值和安全系数的计算公式k rlgN0.650.5K 5 51 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 7878版版公路柔性路面设计规范公路柔性路面设计规范l设计理论设计理论: :双圆

4、垂直均布荷载作用下双层弹性体系理论双圆垂直均布荷载作用下双层弹性体系理论l设计指标设计指标: :双轮轮隙中心路表容许弯沉双轮轮隙中心路表容许弯沉l设计标准设计标准: :实际弯沉实际弯沉12 . 0R37. 1ANl rslFEpl 002 38. 000s2Ea plFsA1为路面类型系数用弯沉作设计指标，提出了容许弯沉的概念用弯沉作设计指标，提出了容许弯沉的概念6 61 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 78 78版版公路柔性路面设计规范公路柔性路面设计规范 轴载换算方法轴载换算方法疲劳等效原则疲劳等效原则l多层体系换算为双层体系的方法多层体系换算为双

5、层体系的方法弯沉等效弯沉等效l提出了公路自然区划提出了公路自然区划l初步建立了我国柔性路面设计体系初步建立了我国柔性路面设计体系 路表弯沉路表弯沉-路面结构设计的第一个指标路面结构设计的第一个指标n定义：定义：路面结构受到荷载作用时产生的路表凹路面结构受到荷载作用时产生的路表凹陷量（沉陷量或称垂直位移）称弯沉。陷量（沉陷量或称垂直位移）称弯沉。n注意：注意： 设计时用的是回弹弯沉，设计时用的是回弹弯沉，即加载时总弯沉即加载时总弯沉 ，减掉卸载后的弯沉减掉卸载后的弯沉 ，称回弹弯沉，称回弹弯沉 ， 简称弯简称弯沉。沉。1L回LLL21回L2L1L弯沉弯沉盆盆2L回L允许弯沉允许弯沉L LR R

6、allowable deformation allowable deformation）n定义：路面在使用期末的不利季节，在设计标定义：路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴载作用下，容许出现的最大回弹弯沉值称准轴载作用下，容许出现的最大回弹弯沉值称允许弯沉允许弯沉 L LR R 。n这是这是7272年交通部组织弯沉调查时提出来的。年交通部组织弯沉调查时提出来的。对对于不同的路面结构，达到相同程度的破坏状态，于不同的路面结构，达到相同程度的破坏状态，所承受的标准轴载累计作用次数所承受的标准轴载累计作用次数NeNe与相对应的与相对应的回弹弯沉是不同的。回弹弯沉是不同的。 路表回弹弯沉是路面结构层

7、与路基回弹变形之和，它与路表回弹弯沉是路面结构层与路基回弹变形之和，它与路基顶面压应变有密切关系，且路基变形占总变形的量路基顶面压应变有密切关系，且路基变形占总变形的量约约90%90%。 所以：所以：路表回弹弯沉指标反映了结构综合刚度。路表回弹弯沉指标反映了结构综合刚度。 在一次轮载作用下，弯沉越大且弯沉盆越陡深的疲劳寿在一次轮载作用下，弯沉越大且弯沉盆越陡深的疲劳寿命（命（Fatigue LifeFatigue Life）越短；）越短； 弯沉越小的且弯沉盆越宽弯沉越小的且弯沉盆越宽缓的疲劳寿命（缓的疲劳寿命（Fatigue LifeFatigue Life）越长。）越长。 弯沉值标准弯沉值标

8、准( (容许弯沉容许弯沉) )状态：状态：以路面在车辆荷载反复作以路面在车辆荷载反复作用下用下出现纵向裂缝为临界状态，以纵向网裂为破坏状态出现纵向裂缝为临界状态，以纵向网裂为破坏状态。所以，弯沉值主要反映车辆荷载作用下路面结构整体、所以，弯沉值主要反映车辆荷载作用下路面结构整体、包括结构层部分应力与抗力对比失衡状态的表观特征。包括结构层部分应力与抗力对比失衡状态的表观特征。 以弯沉值作为设计控制指标的一个优点是以弯沉值作为设计控制指标的一个优点是便于直接量测便于直接量测。因此我国沥青路面设计方法较长时间都以路表弯沉作为因此我国沥青路面设计方法较长时间都以路表弯沉作为设计控制指标。设计控制指标。

9、 我国的弯沉测试（我国的弯沉测试（deflection testing）采用）采用Bzz-100标准轴载，使标准轴载，使用按前进卸荷法则定。用按前进卸荷法则定。贝克曼梁弯沉仪贝克曼梁弯沉仪落锤式弯沉仪（落锤式弯沉仪（FWD） 落锤式弯沉仪测弯沉示意图落锤式弯沉仪测弯沉示意图121 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 86 86版版公路柔性路面设计规范公路柔性路面设计规范l设计理论设计理论: :双圆垂直均布荷载作用下三层弹性体系理论双圆垂直均布荷载作用下三层弹性体系理论l设计指标设计指标: :双轮轮隙中心路表容许弯沉值双轮轮隙中心路表容许弯沉值l设计标准设计

10、标准: :实际弯沉实际弯沉l验算指标验算指标: :容许拉应力容许拉应力l考虑了不同的层间接触状态考虑了不同的层间接触状态l建立了多层体系换算为三层体系的方法建立了多层体系换算为三层体系的方法12 . 0R1 . 1AANl R112lFEpls )NAa(Ks ,KsbTR 路面疲劳开裂由下而上发生、发展，它的外观特征是路面疲劳开裂由下而上发生、发展，它的外观特征是先发生纵向开裂再逐步发展成纵向网裂、龟裂破坏。先发生纵向开裂再逐步发展成纵向网裂、龟裂破坏。 沥青路面在车轮反复多次作用下，沥青面层和刚性、沥青路面在车轮反复多次作用下，沥青面层和刚性、半刚性基层的层底拉应力超过极限，形成初始裂缝并

11、半刚性基层的层底拉应力超过极限，形成初始裂缝并逐步扩展至断裂的过程，属疲劳断裂损伤。逐步扩展至断裂的过程，属疲劳断裂损伤。 通过大量路面试验，环道试验和小梁疲劳试验后表明，通过大量路面试验，环道试验和小梁疲劳试验后表明，承受一次加载断裂的极限弯拉应力与受多次加载后达承受一次加载断裂的极限弯拉应力与受多次加载后达到同样断裂所施加的疲劳应力之间的比值与加载的次到同样断裂所施加的疲劳应力之间的比值与加载的次数之间存在如下相关关系：数之间存在如下相关关系：以弯拉应力作为控制结构层疲劳开裂的验算指标以弯拉应力作为控制结构层疲劳开裂的验算指标 路面结构材料的极限抗拉强度路面结构材料的极限抗拉强度（MpaM

12、pa）由实验按标准方法测得；）由实验按标准方法测得； 路面结构材料的允许拉应力，路面结构材料的允许拉应力，即该材料能承受设计年限内加载的疲劳即该材料能承受设计年限内加载的疲劳弯拉应力（弯拉应力（MpaMpa）；）； 抗拉结构强度系数。抗拉结构强度系数。SPSRKPSRKs允许拉应力与结构强度系数的概念允许拉应力与结构强度系数的概念n允许拉应力允许拉应力 的概念：的概念：指路面结构在行车荷指路面结构在行车荷载重复作用下达到疲劳临界状态时结构层容许的最大载重复作用下达到疲劳临界状态时结构层容许的最大拉应力。拉应力。n反映结构层强度随累计当量轴次反映结构层强度随累计当量轴次NeNe作用次数作用次数衰

13、减的指标可用结构强度系数衰减的指标可用结构强度系数KsKs来表示。来表示。n结构强度系数结构强度系数KsKs的定义式：的定义式：n沥青类面层或整体性基层材料的极限抗弯拉强度沥青类面层或整体性基层材料的极限抗弯拉强度 与允许疲劳强度之比值定义为结构强度系数。与允许疲劳强度之比值定义为结构强度系数。RRPSSK1616 86规范存在的不足规范存在的不足l三层体系与实际路面结构不符，层间滑动假设与实际状三层体系与实际路面结构不符，层间滑动假设与实际状态不符、作为设计控制指标的容许弯沉不起控制作用；态不符、作为设计控制指标的容许弯沉不起控制作用；l原设计标准相对大量采用的半刚性基层沥青路面结构而原设计

14、标准相对大量采用的半刚性基层沥青路面结构而言明显偏低；言明显偏低；l设计参数与设计状态相设计参数与设计状态相矛盾，无法进行竣工验收；矛盾，无法进行竣工验收；l三参数补强设计经验方法与改扩建工程的实际不符；三参数补强设计经验方法与改扩建工程的实际不符；l提出弯沉综合修正系数的前提条件发生了变化。提出弯沉综合修正系数的前提条件发生了变化。171 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 97版版公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范l设计理论设计理论: :双圆垂直均布荷载下多层弹性连续体系理论双圆垂直均布荷载下多层弹性连续体系理论l设计指标设计指标: :双轮轮隙中

15、心路表双轮轮隙中心路表设计设计弯沉值弯沉值l设计标准设计标准: :实际弯沉实际弯沉 修正了综合弯沉修正系数修正了综合弯沉修正系数l验算指标验算指标: :容许拉应力容许拉应力 l重新建立了沥青面层和半刚性基层的轴载换算方法重新建立了沥青面层和半刚性基层的轴载换算方法l建立以弹性层状体系理论为基础的补强设计方法建立以弹性层状体系理论为基础的补强设计方法bsc2 . 0ed600AAANl dc121000lFEpls )NAa(Ks ,KbcSSPRaA0.36038. 00sPE00021.63 slF181 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 2006版版

16、公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范l设计理论、设计指标和设计标准均未变化设计理论、设计指标和设计标准均未变化 （基层类型系数采用插值技术取值）（基层类型系数采用插值技术取值）l调整了材料参数的取值方法和推荐值调整了材料参数的取值方法和推荐值 我国已经颁布我国已经颁布6 6部规范一直沿用了路表弯沉的设计指标，部规范一直沿用了路表弯沉的设计指标，原因是该指标反映了结构综合刚度，具有可检测性。原因是该指标反映了结构综合刚度，具有可检测性。 我国现行我国现行公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006JTG D50-2006）将将路面竣工后第路面竣工后第1 1年的不利季节取

17、为设计状态年的不利季节取为设计状态，根据弯，根据弯沉变化规律和容许弯沉值调查结果，可得设计弯沉沉变化规律和容许弯沉值调查结果，可得设计弯沉 计算公式：计算公式： -为设计年限内的累计当量轴次；为设计年限内的累计当量轴次； - - （gradationgradation）为公路等级系数；）为公路等级系数； - - （surface coursessurface courses）为面层类型系数；）为面层类型系数； - - （base coursesbase courses）为基层类型系数。）为基层类型系数。 dlbsc0.2edAAA600NleNcAsAbA设计弯沉值的概念与得出设计弯沉值的概念

18、与得出设计弯沉定义设计弯沉定义 ：根据设计年限内一个车道根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次，公路等级，面上预测通过的累计当量轴次，公路等级，面层类型而确定的路面弯沉设计值。层类型而确定的路面弯沉设计值。 设计弯沉是路面竣工验收时应该达到的设计弯沉是路面竣工验收时应该达到的弯沉标准。弯沉标准。根据相对弯沉变化系数根据相对弯沉变化系数 的定义，将的定义，将 取值为取值为 ，由此便可得，由此便可得到路面使用期内任一年的弯沉评价标准到路面使用期内任一年的弯沉评价标准 TAoldltlTbsc2 . 0eTdtAAAA600NAll0T/Allt2 我国现行设计标准的得出我国现行设计标准的得

19、出97设计规范的设计指标与标准的得出设计规范的设计指标与标准的得出 路况状况分级（好、中、差）路况状况分级（好、中、差）测弯沉三类布测弯沉三类布点点确定允许弯沉的极限状态确定允许弯沉的极限状态数据温度与季节数据温度与季节修正修正弯沉临界状态方程回归弯沉临界状态方程回归方程超载、面层方程超载、面层类型、基层类型、道路等级修正类型、基层类型、道路等级修正分析弯沉随年分析弯沉随年限的变化，定义弯沉相对系数（相对弯沉）限的变化，定义弯沉相对系数（相对弯沉）ATATATAT=LO/LR=LO/LR取取LO=LDLO=LD，并取，并取 AT=1.2AT=1.2得到设计弯得到设计弯沉沉LDLD和设计状态和设

20、计状态22222 我国现行设计标准的得出我国现行设计标准的得出97设计规范的设计指标与标准的得设计规范的设计指标与标准的得出出 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出（1）容许弯沉的调查）容许弯沉的调查92-93年不利季节实测年不利季节实测分别调查了吉林、山东、山西、四川、湖南、湖北、分别调查了吉林、山东、山西、四川、湖南、湖北、西藏、江西、黑龙江、天津、上海九省两市计西藏、江西、黑龙江、天津、上海九省两市计6060多个多个路段两万多个测点弯沉调查。路段两万多个测点弯沉调查。调查路段大多为使用了三年以上未经罩面，并开始出调查路段大多为使用了三年以上未经罩面，并开始出现

21、局部结构性破坏的高速公路、一级公路、二级公路现局部结构性破坏的高速公路、一级公路、二级公路的半刚性基层沥青路面。的半刚性基层沥青路面。2323 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出路况路况等级等级路路 面面 外外 观观 描描 述述好好I平整无裂缝或只有平均间距平整无裂缝或只有平均间距1215m以上的细横缝以上的细横缝(缝宽缝宽3.0mm以下以下)中中II基本平整，有平均间距小于基本平整，有平均间距小于1215m的较宽横缝或的较宽横缝或不规则的纵、横缝或局部出现网状裂缝。不规则的纵、横缝或局部出现网状裂缝。差差III有明显变形，横缝和纵缝联成间距有明显变形，横缝和纵缝

22、联成间距1.52m以上的以上的块状裂缝或间距为块状裂缝或间距为1050cm的网状裂缝和龟裂。的网状裂缝和龟裂。（2）调查路段的分类）调查路段的分类24 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出路况路况等级等级路路 面面 外外 观观 描描 述述好好I弯沉测点附近半径大于弯沉测点附近半径大于1m的范围内无任何可见的的范围内无任何可见的结构性破坏。结构性破坏。中中II测点不落在开裂部位，但在半径小于测点不落在开裂部位，但在半径小于1m的范围内的范围内有裂缝。有裂缝。差差III测点正好位于纵、横缝缝边或半径大于测点正好位于纵、横缝缝边或半径大于1m的龟裂的龟裂缝中心。缝中心。（

23、3）测点的分类）测点的分类2525（4）极限标准的选择）极限标准的选择(极限状态设计法与极限强度设计法极限状态设计法与极限强度设计法) 开始破损状与完全破损状态之间的中间状态为极限状开始破损状与完全破损状态之间的中间状态为极限状态，并以此作为决定容许弯沉的依据。态，并以此作为决定容许弯沉的依据。 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出纵向开裂26（5）数据处理）数据处理若路段只有若路段只有I 类点类点,表明路段尚未破坏表明路段尚未破坏,不纳入统计不纳入统计；若路段只有若路段只有III类点类点,表明路段完全破坏表明路段完全破坏,不纳入统计；不纳入统计；I类路段剔除类路段

24、剔除III类点：类点：III类路段剔除类路段剔除I类点：类点： II类路段：类路段：1112 ll3332- ll3213322112nnnlnlnlnl 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出27（6）数据修正）数据修正季节修正和季节修正和温度修正温度修正结构类型和公路等级修正结构类型和公路等级修正lkkl 21lkkl 43路面等级路面等级结构类型结构类型高速公路高速公路1.00沥青混凝土沥青混凝土1.00一级公路一级公路1.00沥青碎石沥青碎石(上拌下贯上拌下贯)1/1.10二级公路二级公路1/1.10沥青表处沥青表处1/1.203k4k 以容许弯沉为指标的设计

25、标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出28（7）容许弯沉的回归）容许弯沉的回归统一换算为标准状态：不利季节，轴载统一换算为标准状态：不利季节，轴载100KN、路面标准温度为、路面标准温度为20、一级公路沥青混凝土路面。、一级公路沥青混凝土路面。 半刚性基层沥青路面：半刚性基层沥青路面： 50,77. 0650204. 0 nNleR 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出29（8）柔性基层沥青路面弯沉的验证）柔性基层沥青路面弯沉的验证 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出30（9）超载因素影响考虑）超载因素影响考虑 考虑当时我国公路上各

26、类车辆普遍超载的现象，通过交考虑当时我国公路上各类车辆普遍超载的现象，通过交通资料计算所得的累计标准轴次少于实际累计标准轴次，通资料计算所得的累计标准轴次少于实际累计标准轴次，将容许弯沉曲线向右平移一段距离，及公式右端乘以将容许弯沉曲线向右平移一段距离，及公式右端乘以1.1，且将回归方程指数调整为，且将回归方程指数调整为0.2，得到：，得到： :公路等级系数，公路等级系数， :面层结构系数面层结构系数 :基层类型系数基层类型系数b2 .0720AAANlsceR cAsAbA 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出31（10）容许弯沉的各类修正系数）容许弯沉的各类修正

27、系数cAsAbA高速公路高速公路一级公路一级公路二级公路二级公路三、四级公路三、四级公路1.01.01.11.2沥青混凝土路面沥青混凝土路面沥青碎石、沥青贯入、沥青上拌下贯路面沥青碎石、沥青贯入、沥青上拌下贯路面沥青表面处路面沥青表面处路面1.01.11.2半刚性基层半刚性基层柔性基层柔性基层1.01.6 以容许弯沉为指标的设计标准的提出以容许弯沉为指标的设计标准的提出32 97设计规范的设计指标与标准设计规范的设计指标与标准 以设计弯沉为指标的设计标准的提出以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (1)以容许弯沉为设计状态所存在的主要问题以容许弯沉为设计状态所存在的主要问题路面的计算弯沉值与容许弯

28、沉值处于不同的工作状态路面的计算弯沉值与容许弯沉值处于不同的工作状态 容许弯沉值容许弯沉值对应路面损伤至对应路面损伤至极限状态极限状态时的弯沉值，时的弯沉值， 而而计算弯沉值计算弯沉值为路面为路面无损伤状态无损伤状态时的弯沉值。时的弯沉值。对路面竣工后是否满足设计要求无法进行检验对路面竣工后是否满足设计要求无法进行检验极限强度设计法和极限状态设计法概念混淆。极限强度设计法和极限状态设计法概念混淆。设计状态的概念：设计状态的概念：将竣工后第一年的不利季节近似确定将竣工后第一年的不利季节近似确定为路面整体结构的最大刚度状态，取作设计状态。为路面整体结构的最大刚度状态，取作设计状态。 33 97设计

29、规范的设计指标与标准设计规范的设计指标与标准 以设计弯沉为指标的设计标准的提出以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (2)半刚性基层沥青路面弯沉变化资料的收集与处理半刚性基层沥青路面弯沉变化资料的收集与处理共收集共收集32个路段个路段(1条高速公路、条高速公路、 19条一级公路和条一级公路和12条二级条二级公路公路)历年路表弯沉值，进行弯沉变化规律的研究。历年路表弯沉值，进行弯沉变化规律的研究。为排除复杂因素的影响，为排除复杂因素的影响，提出了相对弯沉（相对弯沉系数）提出了相对弯沉（相对弯沉系数）的概念的概念，相对弯沉值等于某一时段实测弯沉值与竣工验收相对弯沉值等于某一时段实测弯沉值与竣工验收弯沉

30、值之比。弯沉值之比。 AT=LT/L0 所有弯沉值同时换算为不利季节、温度所有弯沉值同时换算为不利季节、温度20条件下的弯沉条件下的弯沉值。值。 19951995年完成的沥青路面设计指标与参数年完成的沥青路面设计指标与参数研究课题，汇总了国内研究课题，汇总了国内3131段试验路和实段试验路和实体工程体工程4-84-8年的跟踪观测数据，分析得年的跟踪观测数据，分析得到描述弯沉逐年变化规律的函数：到描述弯沉逐年变化规律的函数： 239.1.655T. 03Te16T. 074. 072. 0112.9T10.200.005T6 261. 0TfA(3)半刚性基层沥青路面弯沉变化规律半刚性基层沥青路

31、面弯沉变化规律 在路面竣工后第在路面竣工后第1 1个不利季节取个不利季节取T T值为值为1 1，以后，以后各年依次类推。设沥青路面设计年限为各年依次类推。设沥青路面设计年限为15a15a，通过上式计算各年的通过上式计算各年的 列于表列于表2 2。TA 确定确定AT取值：取值： 利用山西的西三、山东的淄州、寿利用山西的西三、山东的淄州、寿光、上海的沪嘉、随州等光、上海的沪嘉、随州等31段试验路和生段试验路和生产路长期跟踪观测数据，观测时间以产路长期跟踪观测数据，观测时间以四四六年六年居多，且结构以半刚性基层沥青路面居多，且结构以半刚性基层沥青路面为主，点绘弯沉变化规律图，并定义相对为主，点绘弯沉

32、变化规律图，并定义相对弯沉系数弯沉系数AT为以后各年的弯沉为以后各年的弯沉 与竣工后与竣工后第一年的路表弯沉第一年的路表弯沉 的比的比 值值 ， ，计算，计算AT随年份的变化。随年份的变化。TL0L0LLATT半刚性沥青路面路表弯沉的变化分三个阶段，半刚性沥青路面路表弯沉的变化分三个阶段，1-21-2年弯沉减小阶段，第年弯沉减小阶段，第2 2年达到最小值；年达到最小值；2-42-4年弯沉快速增大阶段，这一阶段易出现早期破坏；年弯沉快速增大阶段，这一阶段易出现早期破坏；4 4年以后进入结构疲劳破坏的稳定发展阶段，直到破坏。年以后进入结构疲劳破坏的稳定发展阶段，直到破坏。 A AT T反映了路面结

33、构在运营期的弯沉变化。将实测弯沉反映了路面结构在运营期的弯沉变化。将实测弯沉ATAT曲曲线（各年份的均值点曲线）点汇在拟合曲线图上，由拟线（各年份的均值点曲线）点汇在拟合曲线图上，由拟合合ATAT曲线函数曲线函数f(Tf(T) )与实测各均值点之间的曲线相对偏差与实测各均值点之间的曲线相对偏差仅仅2%2%，非常吻合。，非常吻合。 f(1)=1.0,f(2)=0.877,f(3)=0.981,f(4)=1.180,f(5)=1.f(1)=1.0,f(2)=0.877,f(3)=0.981,f(4)=1.180,f(5)=1.274,274,因路龄以因路龄以4-64-6年为多，取年为多，取T=4T

34、=4得：得：2 . 1180. 1)4()(fTfAT年年 序序012345678实测值实测值1.3401.000.8900.9601.201.260-1.2941.30回归值回归值1.3381.000.8770.9811.1801.2741.2911.2971.302相对弯沉变化系数的逐年变化表相对弯沉变化系数的逐年变化表 确定设计弯沉确定设计弯沉 ： 因因 年年 最小，此期间路面整体结最小，此期间路面整体结构处于最大刚度状态。为使设计指标与材料参构处于最大刚度状态。为使设计指标与材料参数龄期取值相一致，测参数时，半刚性基层养数龄期取值相一致，测参数时，半刚性基层养生时间最长的设计龄期是生时

35、间最长的设计龄期是6 6个月，竣工通车一个月，竣工通车一般在般在9-109-10月初，正好接近于路面竣工月初，正好接近于路面竣工第一年第一年的的不利季节不利季节3-43-4月份，实测统计也得到竣工后第月份，实测统计也得到竣工后第一年不利季节测得的弯沉值与最大刚度状态所一年不利季节测得的弯沉值与最大刚度状态所对应的弯沉值比较接近，因此对应的弯沉值比较接近，因此将竣工后第一年将竣工后第一年的不利季节近似确定为路面整体结构的最大刚的不利季节近似确定为路面整体结构的最大刚度状态，取作设计状态。度状态，取作设计状态。 21TLDL 而而AT获得是取自获得是取自46年的路龄，年的路龄， 再考虑基层类型（半

36、刚性基层取再考虑基层类型（半刚性基层取1，柔性，柔性基层取基层取1.6） 单位为单位为0.01mm。-这就是目前的设计这就是目前的设计标准。标准。 2 . 1)4()(fTfATAsAcNeAANeASCRTRD.6002 . 17202 . 1LLLL2 . 02 . 00bSCDAAANeL2 .0600DL41 97设计规范的设计指标与标准设计规范的设计指标与标准 以设计弯沉为指标的设计标准的提出以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (4)以设计弯沉为控制指标的设计弯沉计算公式以设计弯沉为控制指标的设计弯沉计算公式设计弯沉值：设计弯沉值： 其中，其中， 为基层类型系数，对半刚性基层取为基层类

37、型系数，对半刚性基层取1，对柔性基，对柔性基层取层取1.6bscedAAANl 2 . 0600bA相对弯沉变化系数的逐年变化表相对弯沉变化系数的逐年变化表年年 序序012345678实测值实测值1.3401.000.8900.9601.201.260-1.2941.30回归值回归值1.3381.000.8770.9811.1801.2741.2911.2971.30242 97设计规范的设计指标与标准设计规范的设计指标与标准 弯沉综合修正系数：弯沉综合修正系数：路表实测弯沉与理论计算弯沉的比值路表实测弯沉与理论计算弯沉的比值 F=Ls/LF=Ls/L理理收集了七段试验路收集了七段试验路49种

38、路面结构，根据七条试验路的相种路面结构，根据七条试验路的相关资料，进行了理论弯沉和实测弯沉的回归，得到弯沉关资料，进行了理论弯沉和实测弯沉的回归，得到弯沉综合修正系数的回归方程：综合修正系数的回归方程： 土基回弹模量对设计厚度影响不大土基回弹模量对设计厚度影响不大按按 重新进行回归，得到：重新进行回归，得到：14个省市、个省市、48条公路、条公路、71种路面结构的验算表明：所提种路面结构的验算表明：所提出的弯沉综合修正系数是合理的。出的弯沉综合修正系数是合理的。 61. 068 . 1LF cbspEdlAF 036. 0038. 063. 1 pEdlFsFEpls c121000 ).,.

39、,(102312111 nncEEEEEEhhhf 43 97设计规范的设计指标与标准设计规范的设计指标与标准 轴载换算方法轴载换算方法97规范中设计弯沉计算与沥青层层底拉应力验算时，轴规范中设计弯沉计算与沥青层层底拉应力验算时，轴载换算公式为：载换算公式为： 式中指数按疲劳等效原则，由沥青混合料疲劳方程得到式中指数按疲劳等效原则，由沥青混合料疲劳方程得到半刚性基层层底拉应力验算时，轴载换算公式为：半刚性基层层底拉应力验算时，轴载换算公式为： 式中指数按疲劳等效原则，由半刚性基层材料疲劳方程得到式中指数按疲劳等效原则，由半刚性基层材料疲劳方程得到35. 4121 KiiiPPnCCN8121

40、KiiiPPnCCN44 97设计规范的设计指标与标准设计规范的设计指标与标准 强度结构系数强度结构系数沥青面层抗拉强度结构系数为：沥青面层抗拉强度结构系数为： 式中指数由沥青混合料疲劳方程得到式中指数由沥青混合料疲劳方程得到稳定粒料类和稳定土类基层的抗拉强度结构系数分别为：稳定粒料类和稳定土类基层的抗拉强度结构系数分别为： 式中指数由式中指数由21组疲劳试验和重庆环道疲劳试验结果回归得到组疲劳试验和重庆环道疲劳试验结果回归得到cegsANAK22. 009. 0 cesANK11. 035. 0 cesANK11. 045. 0 4545 2006年的规范年的规范现行设计指标体系的不足现行设

41、计指标体系的不足 1 1 设计方法与设计方法与9797年未有改变，设计计算时模量参数强调了结构层弯拉年未有改变，设计计算时模量参数强调了结构层弯拉组合的不利状态。组合的不利状态。 2 2 强调了材料设计强调了材料设计 现行规范存在的问题：现行规范存在的问题：(1)(1)沥青路面结构破坏原因缺乏统一的认识。沥青路面结构破坏原因缺乏统一的认识。(2)(2)沥青混合料破坏强度理论缺乏深入认识。沥青混合料破坏强度理论缺乏深入认识。(3)(3)在现行沥青路面结构设计和轴载换算中尚未考虑混合料疲劳损伤的在现行沥青路面结构设计和轴载换算中尚未考虑混合料疲劳损伤的非线性效应。非线性效应。4646现行设计指标体

42、系的不足现行设计指标体系的不足(4)剪切破坏是沥青路面一种主要破坏形式，但现行规范设剪切破坏是沥青路面一种主要破坏形式，但现行规范设计指标和验算指标却未加以考虑。计指标和验算指标却未加以考虑。(5)路面实际受力状态和材料试验加载模式的不一致。路面实际受力状态和材料试验加载模式的不一致。(6)设计规范修订的周期过长，与我国高速公路的发展现状设计规范修订的周期过长，与我国高速公路的发展现状存在一定的不相适应。存在一定的不相适应。(7)综合弯沉修正系数综合弯沉修正系数F存在明显不足。存在明显不足。-120-90-60-3003060901200.00.20.40.60.81.01.2外 缘花 纹第二

43、 花 纹中间花 纹接 地 压力 值 （MPa）走向 轴（ m m ）-150-120-90-60-3003060901201500.00.20.40.60.81.01.2外 缘花 纹第二 花 纹中间花 纹接 地 压力 值 （MPa）走向 轴（ m m ）-200-150-100-500501001502000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8中间花 纹第二花 纹外 缘花 纹接 地 压力 值 （MPa）走向 轴（ mm）810kpa/1328kg 810kpa/2500kg 810kpa/5000kg -80-60-40-200204060800.00.20.40.60.

44、81.01.2接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ m m ）-100 -80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.01.2接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ m m ）-100 -80 -60 -40 -20020406080 1000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ m m ）810kpa/1328kg 810kpa/2500kg 810kpa/5000kg 11.00-20走向花纹轮胎接地压力分布实测走向花纹轮胎接地压力分布实测各花纹条走向压力分布接地面中心点处横断面压力分布几个重要概念：几个重要概念： -路面结构性能路面结构性能 -路表弯沉路表弯沉 -允许弯沉允许弯沉 -相对弯沉变化系数相对弯沉变化系数 -设计弯沉设计弯沉LD RLTAL 路面结构性能路面结构性能 定义：定义： 路面结构抵抗外部重复荷载及环路面结构抵抗外部重复荷载及环境因素作用，保持自身状况完好的程度境因素作用，保持自身状况完好的程度称为路面结构性能。称为路面结构性能。 路面结构承载能力是路面服务性能的基础，路面结构承载能力是路面服务性能的基础，它与路面破损、平整度、稳定性和耐久它与路面破损、平整度、稳定性和耐久性等方面存在着内部联系。性等方面存在着内部联系。