弹性层状体系理论分析.ppt

§10－3柔性路面损坏现象与设计指标 沥青路面的路用性能随着行车荷载的反复作用及环境因素的变化，而导致其功能逐渐衰减、变坏，以致于丧失正常的工作能力。本节主要讲述柔性路面中广泛采用的路面类型—沥青路面的损坏现象。 一、损坏模式 由于环境、荷载、材料组成、结构层组合、施工及养护条件的差异，沥青路面的破坏状态是多种多样的。综合分析沥青路面的损坏原因、危害性及对使用性能的影响，其损坏模式基本上可分为三大类型： ①裂缝类—路面结构的整体性受到破坏，如纵向或横向裂缝，网状裂缝等； ②变形类—路表面的形状改变，如沉陷、车辙、搓板、推移和拥起等； ③表面功能性损坏类—如剥落、松散、坑槽和泛油等。 二、设计指标及适用范围 由于沥青路面破坏模式和原因较为复杂，因此应选择既能反映沥青路面主要破坏特点，同时又能在路面结构设计中起到控制作用的临界破坏状态和设计标准。 上述损坏模式中，有些是由于面层材料组合不当或施工、养护质量欠佳而引起的（如松散、泛油），不属于结构设计考虑范围；有些损坏（如沉陷）可通过改善路基水温状况和加设垫层等措施来解决；还有些损坏（如反射裂缝）可通过合理的材料组合设计和结构措施，减轻或避免其危害程度。 目前，国内外的设计方法均以开裂和变形为沥青路面的两大主要破坏模式。 我国柔性路面设计规定选取以下三项指标作为沥青路面设计标准： 1、容许回弹弯沉指标 2、容许弯拉应力指标 3、容许剪应力指标 上述指标中实际值和容许值的偏差应控制在5％以内。容许值采用经验公式计算；实际值通过弹性层状体系理论计算。 适用范围： 我国城市道路柔性路面设计采用上述三项指标进行控制，公路设计中暂未考虑容许剪应力指标的验算。 1、对沥青混凝土面层采用三项指标设计，但交通量小的支路可仅用容许回弹弯沉设计。 2、对沥青碎石面层采用容许弯沉和容许剪应力两项指标设计。 3、对沥青贯入式、沥青表处、粒料路面，只用容许回弹弯沉指标设计。 4、采用半刚性基层时，应对基层按容许弯拉应力指标设计。 §10－4柔性路面结构组合设计 一、路面结构组合设计的原则 1、路面结构与厚度应与交通量相适应； 2、层间结合要紧密，根据情况浇洒透层或粘层沥青，使整体稳定； 3、各层材料的回弹模量有规律向下递减； 4、总层数不宜过多，利于施工； 5、考虑结构层的特点，避免和消除相邻层次间的不利影响； 6、考虑水温状况对路面结构的不利影响。 设计原则 设计原则 设计原则 设计原则 设计原则 二、设计步骤 1、根据道路等级选择路面等级与类型； 2、考虑远近期的结合； 3、考虑当地自然条件与路基的干湿类型； 4、考虑材料来源及施工条件； 5、按照以上设计原则初步拟定几个结构组合方案； 6、初拟各层厚度（其中一层待求）； 7、进行方案比较，确定方案。 三、柔性路面结构组合示例 §10－5 新建柔性路面结构层计算 进行路面结构组合设计后，尚需进行结构层厚度计算，以判断结构层整体强度是否满足设计标准要求。 我国在多年研究和实践的基础上，采用以双圆均布荷载作用下的弹性层状弹性理论为基础的路面结构厚度计算方法。要求所设计的新路面结构在标准轴载作用下，双轮轮隙中心处路表最大回弹弯沉值不应大于容许回弹弯沉值，即ls≤lR. 其中，路表最大回弹弯沉值ls通过弹性层状体系理论计算；容许回弹弯沉值lR.采用调查试验提出的经验公式计算。 设计模型：双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系 设计指标：路表设计弯沉 验算指标：整体性结构层层底弯拉应力（城市道路、高速公路、一级 公路和二级公路） 剪应力（城市道路、高温季节） □路面结构设计计算图式及设计标准 □路面设计弯沉值 □容许弯拉应力 □容许剪应力 □轴载换算与累计当量轴次 □路基土回弹模量值的确定 □路面材料设计参数值 □新建沥青路面结构设计步骤 一、路表回弹弯沉值ls计算 1、理论假设 将路面结构视为弹性半空间地基上由若干个具有一定厚度材料组成的弹性层状体系，假设： ①各路面结构层由均质、连续的、均匀的、各向同性的线弹性材料组成，各层的力学特性用弹性模量E、泊松比μ、厚度h表示； ②最下一层为水平方向和竖直向下方向无限延伸的半无限体。其上各层在水平方向为无限大，但竖向具有一定厚度 ； ③路面材料的应力和应变呈直线关系；各层在水平方向无限远处及最下层无限深处的