1、第 八 章一、設計內容：一、設計內容：1、路面結構層次的選擇和組合；、路面結構層次的選擇和組合；2、各結構層厚度的確定；、各結構層厚度的確定；3、各結構層的材料組成。、各結構層的材料組成。二、設計方法：有經驗法試驗和理論法力學分析）二、設計方法：有經驗法試驗和理論法力學分析）1、力學模型：、力學模型：1彈性半空間體；彈性半空間體； 2彈性層狀體系；（彈性層狀體系；（AC路面）路面） 3粘彈性層狀體系粘彈性層狀體系 ； 4彈性地基上的板。（彈性地基上的板。（CC路面）路面）2、理論解：、理論解：1層狀體系：層狀體系：雙層彈性體系有單圓式、雙圓式）雙層彈性體系有單圓式、雙圓式）三層彈性體系有單圓式

2、、雙圓式）三層彈性體系有單圓式、雙圓式）多層體系多層體系2彈性地基上的板：彈性地基上的板：彈性半無限地基上的板彈性半無限地基上的板E地基地基三、我國現行柔性路面設計規范：采用雙圓均布荷載作用下彈性層狀體系理論三、我國現行柔性路面設計規范：采用雙圓均布荷載作用下彈性層狀體系理論Winkler地基上的板地基上的板K地基地基8.1 柔性路面的損壞模式和設計標準柔性路面的損壞模式和設計標準路面設計目標：在使用年限內，路面結構性能不惡化到某一程度大修）路面設計目標：在使用年限內，路面結構性能不惡化到某一程度大修）路面損壞三大類型：路面損壞三大類型：1.裂縫類縱向、橫向、網狀、塊狀）裂縫類縱向、橫向、網狀

3、、塊狀）2.變形類凹、凸、車轍、搓板、推擠、擁包）變形類凹、凸、車轍、搓板、推擠、擁包）3.表面缺損類露骨、松散、剝落、坑槽、泛油）表面缺損類露骨、松散、剝落、坑槽、泛油）一、瀝青路面的主要損壞模式：一、瀝青路面的主要損壞模式：1.沉陷：大變形。原因為路基水文條件差，過于濕軟，產生大的豎直變形。沉陷：大變形。原因為路基水文條件差，過于濕軟，產生大的豎直變形。2.車轍：縱向變形。原因為荷載重復作用，永久變形積累，尤其是高溫下。車轍：縱向變形。原因為荷載重復作用，永久變形積累，尤其是高溫下。3.推移：沿行車方向發生剪切和拉裂現象。原因為水平荷載引起。推移：沿行車方向發生剪切和拉裂現象。原因為水平荷

4、載引起。4.開裂：疲勞變形。原因為車輛荷載反復作用，使瀝青結構層底面產生的開裂：疲勞變形。原因為車輛荷載反復作用，使瀝青結構層底面產生的拉應力大于疲勞強度，加上水的影響。拉應力大于疲勞強度，加上水的影響。5.低溫縮裂和反射裂縫：沿路面縱向隔一定距離出現。低溫縮裂和反射裂縫：沿路面縱向隔一定距離出現。6.松散和坑槽：大路表面集料的松動、離散現象。原因為面層材料粘結力松散和坑槽：大路表面集料的松動、離散現象。原因為面層材料粘結力不足或結合料含量少，汽車后輪的真空吸力及風雨帶離形成坑槽。不足或結合料含量少，汽車后輪的真空吸力及風雨帶離形成坑槽。最主要的破壞模式為疲勞開裂、低溫縮裂和車轍。最主要的破壞

5、模式為疲勞開裂、低溫縮裂和車轍。二、設計指標：二、設計指標：1、疲勞開裂：以疲勞開裂作為臨界狀態設計，選、疲勞開裂：以疲勞開裂作為臨界狀態設計，選擇層底拉應力拉應變作為指標。以最大拉應擇層底拉應力拉應變作為指標。以最大拉應力或拉應變小于容許拉應力或拉應變）。力或拉應變小于容許拉應力或拉應變）。疲勞壽命定義：出現疲勞開裂前路面材料所能經受的荷載重復作用次數。疲勞壽命定義：出現疲勞開裂前路面材料所能經受的荷載重復作用次數。,1111rrrr,2222rrrr33zz對水泥或石灰等穩定類基層，其底面的最大拉對水泥或石灰等穩定類基層，其底面的最大拉應力或拉應變小于容許拉應力或拉應變）。應力或拉應變小于

6、容許拉應力或拉應變）。2、車轍永久變形）：以車轍為臨界狀態設計方法、車轍永久變形）：以車轍為臨界狀態設計方法1采用荷載作用下路基路面結構層內永久變形的總和小于等于永久變采用荷載作用下路基路面結構層內永久變形的總和小于等于永久變形量。形量。PP2或以路基頂面的豎向壓縮應變作為指標。或以路基頂面的豎向壓縮應變作為指標。3、路表回彈彎沉：路表面在荷載作用下的回彈彎沉量反映了路基路面結構、路表回彈彎沉：路表面在荷載作用下的回彈彎沉量反映了路基路面結構的整體剛度。試驗表明，它同路面使用狀態間存在一定關系，回彈彎沉大，的整體剛度。試驗表明，它同路面使用狀態間存在一定關系，回彈彎沉大，相應的塑性變形量也大，

7、出現疲勞開裂的機率高。根據路面使用狀態和使用相應的塑性變形量也大，出現疲勞開裂的機率高。根據路面使用狀態和使用年限要求，可以確定一次標準荷載作用下的路面的容許回彈彎沉量。路面以年限要求，可以確定一次標準荷載作用下的路面的容許回彈彎沉量。路面以回彈彎沉作為設計指標：回彈彎沉作為設計指標：Rs 上述三項為主要設計指標，對任一柔性路面都要滿足。除此之外，還有上述三項為主要設計指標，對任一柔性路面都要滿足。除此之外，還有三項次要指標，在特定的荷載、溫度場合使用，指導面層材料的設計。三項次要指標，在特定的荷載、溫度場合使用，指導面層材料的設計。4、面層剪切：在豎直、水平荷載共同作用下，面層結構中產生的、

8、面層剪切：在豎直、水平荷載共同作用下，面層結構中產生的rr5、面層斷裂：受緊急制動產生的水平力作用時，產生很大的徑向拉應力和、面層斷裂：受緊急制動產生的水平力作用時，產生很大的徑向拉應力和水平向位移推移）。水平向位移推移）。6、低溫縮裂：對寒冷地區低溫時，面層材料收縮受阻產生的溫度應力小、低溫縮裂：對寒冷地區低溫時，面層材料收縮受阻產生的溫度應力小于等于該溫度時材料的抗拉強度。于等于該溫度時材料的抗拉強度。rtrt8.2 彈性層狀體系的應力和位移計算彈性層狀體系的應力和位移計算一、一般概念：一、一般概念：1、力學圖式：、力學圖式：rzh1 E1 1hi Ei ihn En nh2 E2 2p將

9、路基路面看作將路基路面看作彈性層狀體系。彈性層狀體系。因為層狀體系和因為層狀體系和豎直荷載都對稱豎直荷載都對稱于荷載軸于荷載軸z，可，可以采用圓柱坐標以采用圓柱坐標來簡化計算。來簡化計算。zzdzrzrz rrzrzrzd r 在圓柱坐標中，體系的微分單元上作用有三個法向應力在圓柱坐標中，體系的微分單元上作用有三個法向應力r(徑向）、徑向）、切向）、切向）、z豎向及三對剪應力豎向及三對剪應力rz=zr，r=r，z=z。此。此外，單元體還有三個位移分量：外，單元體還有三個位移分量：U (徑向）、徑向）、 V （切向）、（切向）、 W （豎向）。（豎向）。當作用在層狀體系表面上的荷載為軸對稱荷載時

10、，各應力、應變和位移當作用在層狀體系表面上的荷載為軸對稱荷載時，各應力、應變和位移分量也對稱于對稱軸，即它們僅是分量也對稱于對稱軸，即它們僅是r和和z的函數，因而，的函數，因而， r=r=0，z=z=0，三對剪應力簡化為一對；同理，切向位移，三對剪應力簡化為一對；同理，切向位移V=0。2、基本假定：、基本假定：1多層的，每層均質，各向同性，無重量的線彈性材料組成。多層的，每層均質，各向同性，無重量的線彈性材料組成。Ei,i表示；表示；2最下層水平、豎向都是無限延伸的，其上各層在水平向無限，但厚度有最下層水平、豎向都是無限延伸的，其上各層在水平向無限，但厚度有限，為限，為hi；3各層分界上的應力

11、和位移完全連續，層間的摩阻力為零稱滑動體系）；各層分界上的應力和位移完全連續，層間的摩阻力為零稱滑動體系）；4最下層無限深處的應力和位移均為零。當最下層無限深處的應力和位移均為零。當r,z時，時，、。3、應力、應變關系式：、應力、應變關系式：)(1zrrE)(1rzE)(1rzzEzrE1 (2G1zrzr）物理方程：物理方程：體系內任一點的主應力可解下列一元三次方程求得：體系內任一點的主應力可解下列一元三次方程求得：0III322132zr2z2rrzzr2Izrrzr2I2zr2z2rzzr3其中：其中：I1 為第一應力狀態不變量；為第一應力狀態不變量；I1=r+zI2 為第二應力狀態不變

12、量；為第二應力狀態不變量；I3 為第三應力狀態不變量；為第三應力狀態不變量；解出三個實根解出三個實根1、2、3；且；且123，1為最大主應力，為最大主應力，3為最小主應為最小主應力；并按右式確定最大剪應力：力；并按右式確定最大剪應力：2/ )(31max 至于水平荷載作用下，屬非對稱問題，求解更復雜，但現國內外都已至于水平荷載作用下，屬非對稱問題，求解更復雜，但現國內外都已求得其解，且求得了在豎向、水平荷載共同作用下的解。求得其解，且求得了在豎向、水平荷載共同作用下的解。二、彈性雙層體系解二、彈性雙層體系解彈性層狀體系中最簡單的情況彈性層狀體系中最簡單的情況 將路基看成彈性將路基看成彈性半無限

13、體，將路基看成彈性將路基看成彈性半無限體，路面結構看成路面結構看成E、不同于路基的均質彈性層。不同于路基的均質彈性層。1、單圓圖式：、單圓圖式：rrWEpW02彎沉有關。和計算點位置（、它與數函數的積分，是含有貝塞爾函數和指彎沉系數),EEW10zrhrzpE1、1E0、0 r 當求算路表面荷載中心處的彎沉當求算路表面荷載中心處的彎沉W0時，時，r/=z/=0，彎沉系數可利用電，彎沉系數可利用電子計算機求得子計算機求得0=0.35，1=0.25時的值，并繪制成諾謨圖，以便使用。時的值，并繪制成諾謨圖，以便使用。2、雙圓圖式：、雙圓圖式：zpE1、1E0、0ehrerrreWEpWEpWWEpW

14、05 . 10210222)(2eW1022LLEpEpA或點彎沉路表面輪隙中心 實用上已繪出實用上已繪出0=0.35，1=0.25時的時的二、彈性三層體系解二、彈性三層體系解彈將路基分為面層、基層和路基三個彈將路基分為面層、基層和路基三個層次層次1、單圓圖式：、單圓圖式：zpE1、1E0、0 rE2、2hHABC為理論彎沉系數、LL諾謨圖和系數見主壓應力最大剪應力511501,11PPppmm諾謨圖和見拉應力系數下層底面拉應力149148,222PPprrr2、雙圓圖式：、雙圓圖式：zpE1、1E0、0rE2、2hHABCD在豎向荷載作用下：在豎向荷載作用下：在豎向、水平荷載綜合作用下：在豎

15、向、水平荷載綜合作用下：諾謨圖和見拉應力系數上層底面拉應力147146,111PPprrr四、應力和位移狀況分析：四、應力和位移狀況分析：2、路表彎沉：豎向應變的總和，、路表彎沉：豎向應變的總和，7090%系由路基提供。當各層系由路基提供。當各層E定時，定時，H、h2時，厚度增加對彎沉無顯著影響。一般，基層厚度對彎沉的影響時，厚度增加對彎沉無顯著影響。一般，基層厚度對彎沉的影響比面層大，比面層大，E0影響比影響比E2大得多，大得多，E0增大增大20%相當于相當于E2增大增大100%的效果。的效果。1、路基應力：路基頂面的豎向應力、路基應力：路基頂面的豎向應力z受路面面層和基層厚度、模量的影受路

16、面面層和基層厚度、模量的影響。增加基層的厚度或模量特別是模量），收效比增加面層的為大。響。增加基層的厚度或模量特別是模量），收效比增加面層的為大。可參見可參見P152圖圖8-18。所以要彎沉減少，提高所以要彎沉減少，提高E0為宜，其次才是為宜，其次才是E2和和H。3、面層底面拉應力、面層底面拉應力1： E2對其影響極大，對其影響極大，E2，1，H/， 1 ，當，當H/30MPa高速公路），其他公路高速公路），其他公路25MPa,城市道路城市道路20MPa穩定路基最經濟、最易辦到，也是最主要的方法是：加強排水和達到要求的壓實度。穩定路基最經濟、最易辦到，也是最主要的方法是：加強排水和達到要求的壓

17、實度。 輪載作用于路面表面，其豎向應力和應變隨深度而遞減，所以各層輪載作用于路面表面，其豎向應力和應變隨深度而遞減，所以各層材料的強度和剛度要求也相應降低。路面各結構層按自上而下，強度、材料的強度和剛度要求也相應降低。路面各結構層按自上而下，強度、剛度遞減的方式組合。以充分利用材料，降低造價。剛度遞減的方式組合。以充分利用材料，降低造價。 強度、剛度按深度遞減時注意各結構層之間的強度、剛度按深度遞減時注意各結構層之間的E不能相差太大，否不能相差太大，否則上層底面將出現較大拉應力，引起開裂。基層同面層的回彈模量比不則上層底面將出現較大拉應力，引起開裂。基層同面層的回彈模量比不應小于應小于0.3，

18、土基與基層的模量比應為，土基與基層的模量比應為0.080.4。4、要顧及各結構層本身的結構特性及與相鄰層次的互相影響：保持層間、要顧及各結構層本身的結構特性及與相鄰層次的互相影響：保持層間結合緊密，避免產生滑移。以保證結構的整體性和應力分布的連續性。結合緊密，避免產生滑移。以保證結構的整體性和應力分布的連續性。5、考慮水溫狀況的影響：選基層材料要慎重，在潮濕和中濕路段，應選、考慮水溫狀況的影響：選基層材料要慎重，在潮濕和中濕路段，應選水溫穩定性好的材料，在冰凍地區還有防凍要求，對路面有最小防凍厚水溫穩定性好的材料，在冰凍地區還有防凍要求，對路面有最小防凍厚度要求，見度要求，見P159表表8-2

19、。6、適當的層數和厚度：層數多能充分利用材料，但可能引起施工及材、適當的層數和厚度：層數多能充分利用材料，但可能引起施工及材料制備困難，所以不能過多；層厚，除考慮受力外，有總厚度要求，料制備困難，所以不能過多；層厚，除考慮受力外，有總厚度要求，層厚過大時，應分層施工，自上而下，宜由薄到厚。層厚過大時，應分層施工，自上而下，宜由薄到厚。二、路面結構組合示例：二、路面結構組合示例：公路名稱公路名稱沈大高速公路沈大高速公路滬寧高速公路滬寧高速公路廣佛高速公路廣佛高速公路累計軸次（萬次）180028001900面層（cm）5中粒+5粗粒+5瀝碎4中粒+6粗粒+6瀝碎4中粒+5粗粒+6瀝碎基層（cm）2

20、0水泥砂礫（礦渣）30二灰碎石25水泥碎石底基層（cm）1539砂礫（礦渣)30二灰土28水泥土8.4 以彎沉為設計指標的路面結構厚度計算方法以彎沉為設計指標的路面結構厚度計算方法 我國現行柔性路面設計方法是以雙圓豎向均布荷載作用下的彈性層狀我國現行柔性路面設計方法是以雙圓豎向均布荷載作用下的彈性層狀體系理論，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制指標。對高等級路面體系理論，以路表彎沉值作為路面整體剛度的控制指標。對高等級路面瀝青混凝土面層、半剛性材料基層和底基層要驗算層底拉應力；對常瀝青混凝土面層、半剛性材料基層和底基層要驗算層底拉應力；對常受水平荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗算剪應力。受

21、水平荷載作用的停車站、交叉口等路段還要驗算剪應力。一、設計彎沉值的確定：一、設計彎沉值的確定： 輪載作用下雙輪輪隙中心輪載作用下雙輪輪隙中心e處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面結構的整體承載能力。回彈彎沉值的大小同該路面結構的累計荷載重復作結構的整體承載能力。回彈彎沉值的大小同該路面結構的累計荷載重復作用次數即使用壽命成反比。為此，需要了解路面結構在使用期內的彎用次數即使用壽命成反比。為此，需要了解路面結構在使用期內的彎沉變化規律及其與路面結構損壞狀態的關系。沉變化規律及其與路面結構損壞狀態的關系。 1、路表彎沉的變化規律：、路表彎沉的變化規律： P1

22、61圖圖8-29表明路表面竣工后彎沉變化曲線，表明路表面竣工后彎沉變化曲線，l 0為竣工后第一年最不為竣工后第一年最不利季節彎沉，從圖看出，路表面的彎沉變化過程分三個階段：利季節彎沉，從圖看出，路表面的彎沉變化過程分三個階段：第一階段：路面竣工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基第一階段：路面竣工后一、二年。由于交通的荷載的壓密作用以及半剛性基層材料的強度增長，路表彎沉逐漸減小，大致在竣工后第二年達最小值。層材料的強度增長，路表彎沉逐漸減小，大致在竣工后第二年達最小值。第二階段：路面竣工后兩至四年。由于在交通荷載的充分作用、水溫狀況變第二階段：路面竣工后兩至四年。由于在交通荷載的充

23、分作用、水溫狀況變化以及材料不均等因素影響下，路面結構內部的微觀缺陷因局部范圍的應力化以及材料不均等因素影響下，路面結構內部的微觀缺陷因局部范圍的應力集中而擴展，形成小范圍的局部破損，使結構整體剛度下降、彎沉增加。此集中而擴展，形成小范圍的局部破損，使結構整體剛度下降、彎沉增加。此階段以彎沉不斷增大為主要特征。階段以彎沉不斷增大為主要特征。第三階段：路面竣工后三、四年至路面達極限破壞狀態。由于結構內部缺陷第三階段：路面竣工后三、四年至路面達極限破壞狀態。由于結構內部缺陷附近局部區域積蓄的高密度能量，已通過前階段缺陷的擴展而轉移，形成新附近局部區域積蓄的高密度能量，已通過前階段缺陷的擴展而轉移，

24、形成新的能量平衡，路面結構的整體剛度達成較低水平的新的相對穩定，路表彎沉的能量平衡，路面結構的整體剛度達成較低水平的新的相對穩定，路表彎沉進入一個比較穩定的緩慢變化階段，即結構疲勞破壞的穩定發展階段，一直進入一個比較穩定的緩慢變化階段，即結構疲勞破壞的穩定發展階段，一直延續至結構出現疲勞破壞。延續至結構出現疲勞破壞。 2、使用期末不利季節的路表回彈彎沉、使用期末不利季節的路表回彈彎沉 ：將使用期末不利季節，在設計標：將使用期末不利季節，在設計標準軸載作用下容許出現的最大回彈彎沉值定義為容許彎沉值準軸載作用下容許出現的最大回彈彎沉值定義為容許彎沉值 l R。 3、設計彎沉值：由于竣工后第一年最不

25、利季節的彎沉值與最大剛度狀態、設計彎沉值：由于竣工后第一年最不利季節的彎沉值與最大剛度狀態所對應的彎沉值較接近，故將所對應的彎沉值較接近，故將 l 0 作為路面設計彎沉作為路面設計彎沉 l d 。即。即: l d = l 0 = l R /A T AT為相對彎沉變化系數，為相對彎沉變化系數，AT 1.20 根據多年觀測調查資料的分析綜合，可由容許彎沉值與標準軸載累根據多年觀測調查資料的分析綜合，可由容許彎沉值與標準軸載累計作用次數的關系式，進一步推得不同公路等級、不同面層和基層類型計作用次數的關系式，進一步推得不同公路等級、不同面層和基層類型時設計彎沉的計算公式：時設計彎沉的計算公式：bsce

26、dAAAN2 . 0600式中：式中：l d l d 路面設計彎沉值路面設計彎沉值0.01mm0.01mm）；）；Ne Ne ：設計年限內一個車道上累計當量軸次；：設計年限內一個車道上累計當量軸次；A c A c ：公路等級系數，高速公路、一級公路為：公路等級系數，高速公路、一級公路為1.01.0，二級公路為，二級公路為1.11.1，三、四級公路為三、四級公路為1.21.2；A s A s ：面層類型系數，瀝青混凝土面層為：面層類型系數，瀝青混凝土面層為1.01.0，熱拌瀝青碎石、上拌下，熱拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面為貫或貫入式路面為1.11.1，瀝青表面處治為，瀝青表面處治為1.21.

27、2，中、低級路面為，中、低級路面為1.31.3；A b A b ：基層類型系數，對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于：基層類型系數，對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm 20cm 時時為為1.01.0，若為面層與半剛性基層間設置等于或小于，若為面層與半剛性基層間設置等于或小于15cm 15cm 級配碎石層、瀝青級配碎石層、瀝青貫入碎石或瀝青碎石的半剛性基層時，可取貫入碎石或瀝青碎石的半剛性基層時，可取1.01.0，柔性基層、底基層時取，柔性基層、底基層時取1.61.6，當柔性基層厚度大于，當柔性基層厚度大于15cm15cm、底基層為半剛性下臥層時，可取、底基層為半剛性下臥層時，可取1.

28、61.6。二、軸載換算：二、軸載換算： 車輛的類型不同，它們的軸載也不相同，在計算累計當量軸次時，車輛的類型不同，它們的軸載也不相同，在計算累計當量軸次時，需將各級軸載換算成標準軸載。需將各級軸載換算成標準軸載。 1、當計算路表彎沉和驗算瀝青層層底拉應力時：、當計算路表彎沉和驗算瀝青層層底拉應力時：35. 4, 21, 1)(PPnCCNiiikiiP i P i ：被換算車型的各級單根軸載：被換算車型的各級單根軸載KNKN）；從大于）；從大于25KN25KN計起。計起。N N ：標準軸載的當量軸次次：標準軸載的當量軸次次/ /天）；天）；P P ：標準軸載：標準軸載KNKN）；）；n i n

29、 i ：被換算車型的各級軸載作用次數次：被換算車型的各級軸載作用次數次/ /天）；天）；C 1 , i C 1 , i ：被換算車型各級軸載的軸數系數。當軸間距大于：被換算車型各級軸載的軸數系數。當軸間距大于3m3m時，按時，按單獨的一個軸計算，軸數系數即為軸數單獨的一個軸計算，軸數系數即為軸數m m；當軸間距小于；當軸間距小于3m3m時，按雙時，按雙軸或多軸計算，軸數系數為軸或多軸計算，軸數系數為C 1 , i = 1+ 1.2 ( m - 1 );C 1 , i = 1+ 1.2 ( m - 1 );C 2 , i C 2 , i ：被換算軸載的輪組系數。單輪組為：被換算軸載的輪組系數。單

30、輪組為6.46.4，雙輪組為，雙輪組為1.01.0，四，四輪組為輪組為0.380.38。 2、當進行半剛性基層層底拉應力驗算時：、當進行半剛性基層層底拉應力驗算時：8, 21, 1)(PPnCCNiiikiiC 1 , i C 1 , i ：被換算車型各級軸載的軸數系數。當軸間距大于：被換算車型各級軸載的軸數系數。當軸間距大于3m3m時，時，按單獨的一個軸計算，軸數系數即為軸數按單獨的一個軸計算，軸數系數即為軸數m m；當軸間距小于；當軸間距小于3m3m時，按時，按雙軸或多軸計算，軸數系數為雙軸或多軸計算，軸數系數為C 1 , i = 1+ 2 ( m - 1 );C 1 , i = 1+ 2

31、 ( m - 1 );C 2 , i C 2 , i ：被換算軸載的輪組系數。單輪組為：被換算軸載的輪組系數。單輪組為18.518.5，雙輪組為，雙輪組為1.01.0，四輪組為四輪組為0.090.09。上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于130KN130KN的軸載換算。的軸載換算。見見P164例題例題8.3。 由于車道數和車道寬度不同，車輪輪跡在橫向分布的頻率也不同，由于車道數和車道寬度不同，車輪輪跡在橫向分布的頻率也不同，即路面橫向各點實際所受軸載重復作用次數也隨車道數、車道寬度增加即路面橫向各點實際所受軸載重復作用次數也隨車道數、車道寬度增加而減少，所以

32、引人車道系數而減少，所以引人車道系數來考慮這一影響。來考慮這一影響。 值可查值可查P164表表8-5。所以，在設計年限內一個車道上累計當量軸所以，在設計年限內一個車道上累計當量軸 次次NeNe可參照下式計算：可參照下式計算：或1365 1)1(NNtettteNN11365 1)1(）（LssFNe Ne ：設計年限內一個車道上累計當量軸次次）；：設計年限內一個車道上累計當量軸次次）；t t：設計年限：設計年限(a),(a),參見表參見表8-18-1；N1 N1 ：路面竣工后第一年的平均日當量軸次次：路面竣工后第一年的平均日當量軸次次/d/d） ；Nt Nt ：設計年限最后一年的平均日當量軸次

33、次：設計年限最后一年的平均日當量軸次次/d/d） ； ：設計年限內交通量的平均年增長率以小數計）：設計年限內交通量的平均年增長率以小數計） ； ：車道系數，參見表：車道系數，參見表8-58-5。三、綜合修正系數：三、綜合修正系數： 通常理論計算值與實測彎沉值之間存在一定的偏差。原因為路面材通常理論計算值與實測彎沉值之間存在一定的偏差。原因為路面材料并非線彈性體，為此引入一修正系數料并非線彈性體，為此引入一修正系數F:論彎沉系數；分別為理論彎沉值和理L, 際彎沉系數；分別為實際彎沉值和實ss,36. 0038. 0)()2000(63. 1pEFsFEpFEpLL1s0s2100021000或

34、由大量試驗得綜合修正系數由大量試驗得綜合修正系數F同路面實際彎沉值、土基回彈模量值及同路面實際彎沉值、土基回彈模量值及輪載參數輪載參數p、有關。有關。由此，彈性三層體系表面的回彈彎沉為：由此，彈性三層體系表面的回彈彎沉為： 由于上兩式中包含了由于上兩式中包含了F，而，而F又含有又含有l s，故計算時需用試算法。先定一，故計算時需用試算法。先定一個個l s,算出算出F，再按上式求出，再按上式求出l ，如，如l s與與l s相差較大，則重新假定相差較大，則重新假定l s反復計算，反復計算，直到兩者相近為止。當然也可將直到兩者相近為止。當然也可將F代入上式，直接解出代入上式，直接解出l s:)(43

35、98)Ep(4398158. 0003. 161. 1L03. 10sEEpLs或例題：已知例題：已知p=0.7MPa, =10.65cm, E1=1500MPa, E2=700MPa, E0=45MPa, h1=10cm, lR=0.072cm, 求求h2。解：解：783.0)()2000(63.136.0038.0pEFs71. 7210001pFEsL86. 0K064. 0EE08,. 911-8P14594. 0,467. 0120112查得再由得表查由hEEcmhh17.19, 8 . 1,987. 086. 008. 971. 7K222查表得四、多層路面換算：四、多層路面換算：

36、 對于多層體系可用電子計算機求解，當條件不具備時，可換算為三對于多層體系可用電子計算機求解，當條件不具備時，可換算為三層或雙層體系計算。進行等效換算。層或雙層體系計算。進行等效換算。 1、等效路表回彈彎沉、等效路表回彈彎沉的結構層換算：的結構層換算：42-ni2n1ii1EEhHE0H E2h1 E1h2 E2 2h1 E1 1Hn-1 En-1 n-1E0 0 2、等效中層底面彎拉、等效中層底面彎拉應力的結構層換算：應力的結構層換算：h2 E2 2h1 E1 1Hn-2 En-2 n-2E0 0Hn-1 En-1 n-1E0Hn-1 En-1H1 En-24 . 22i1n2iiEEhH 3

37、、等效上層底面彎拉、等效上層底面彎拉應力的結構層換算：應力的結構層換算：E0H2 Ej+1H1 EjHn-1 En-1 n-1h2 E2 2h1 E1 1Hj+1 Ej+1 j+1E0 0H j E j j4jij1ii1EEhH0.91ji1n1ii2EEhHj例題：一五層體系，請換算成三層體系例題：一五層體系，請換算成三層體系, 以便計算路面彎沉值和第一、第以便計算路面彎沉值和第一、第二、第四層層底拉應力，求二、第四層層底拉應力，求h。層位五層體系表面彎沉第一層層底拉應力第二層層底拉應力第四層層底拉應力E(MPa) h(cm)EhEhEhEh115006.515006.515006.580

38、0?17.61500?29.8280010800?30.54800?21.42350010500?19.264250202502053535353535五、路基土五、路基土E0和路面材料和路面材料Ei的回彈模量值：的回彈模量值： 常用承載板試驗和抗壓試驗得到的荷載常用承載板試驗和抗壓試驗得到的荷載回彈變形關系確定。回彈變形關系確定。 1、路基土回彈模量值、路基土回彈模量值E0：除了受加荷方式和應力狀態等因素影響外，主：除了受加荷方式和應力狀態等因素影響外，主要取決于土的類型和性質以及土的濕度和密實度。路面設計時，應在最不要取決于土的類型和性質以及土的濕度和密實度。路面設計時，應在最不利季節通過

39、實測確定回彈模量值，但在路基尚未修建的情況下，只能通過利季節通過實測確定回彈模量值，但在路基尚未修建的情況下，只能通過經驗來估定。經驗來估定。7-8P168.,;,0表見而異的試驗參數為隨所在地和土的類型為土的稠度為土的壓實度baAwKwAKEcbc 2、路面材料回彈模量值、路面材料回彈模量值E i：受材料來源及組成、施工工藝、氣候和水文：受材料來源及組成、施工工藝、氣候和水文條件等影響，所以應視現場的具體條件測試確定。條件等影響，所以應視現場的具體條件測試確定。 對高等級道路，在初設階段，應對擬選材料通過試驗確定；而在工對高等級道路，在初設階段，應對擬選材料通過試驗確定；而在工程可行性研究和

40、其他等級道路的初設階段，可參見程可行性研究和其他等級道路的初設階段，可參見P171表表8-8。 進行路面厚度設計時，對于瀝青混合料應采用進行路面厚度設計時，對于瀝青混合料應采用20時的抗壓回彈模量；時的抗壓回彈模量；對于半剛性材料中水泥穩定粒料或細粒料，采用齡期為三個月的抗壓回對于半剛性材料中水泥穩定粒料或細粒料，采用齡期為三個月的抗壓回彈模量；而對于石灰粉煤灰穩定粒料或細粒料、以及石灰穩定類材料，彈模量；而對于石灰粉煤灰穩定粒料或細粒料、以及石灰穩定類材料，則應采用齡期為六個月的抗壓回彈模量。則應采用齡期為六個月的抗壓回彈模量。一、路面結構層的拉應力驗算：結構層最大的拉應力小于等于一、路面結

41、構層的拉應力驗算：結構層最大的拉應力小于等于結構層材料的容許拉應力。結構層材料的容許拉應力。R8.5 路面結構層的應力驗算及防凍厚度檢驗路面結構層的應力驗算及防凍厚度檢驗 1、結構層的拉應力計算：、結構層的拉應力計算：r2r2r1r1p,psspRK/cesANK/35. 0:11. 0料類對于無機結合料穩定集 2、多層路面換算：見課件、多層路面換算：見課件18-19頁。頁。3、結構層的計算模量和強度：、結構層的計算模量和強度： 進行結構層拉應力驗算時，各層模量均采用抗壓回彈模量。對于瀝進行結構層拉應力驗算時，各層模量均采用抗壓回彈模量。對于瀝青混凝土，應為青混凝土，應為15時的抗壓回彈模量和

42、劈裂強度，水泥穩定類材料，為時的抗壓回彈模量和劈裂強度，水泥穩定類材料，為齡期齡期90天的劈裂強度，對于二灰穩定類和石灰穩定類材料，為齡期天的劈裂強度，對于二灰穩定類和石灰穩定類材料，為齡期180天天的劈裂強度。的劈裂強度。4、結構層材料的容許應力、結構層材料的容許應力R ：Ks為抗拉強度結構系數。根據室內試驗和路況調查結果由下列各式定。為抗拉強度結構系數。根據室內試驗和路況調查結果由下列各式定。cesANK/45. 0:11. 0粒土類對于無機結合料穩定細cesANAK/09. 0:22. 0對于瀝青混凝土面層A為瀝青混凝土級配類型系數。細、中粒式為為瀝青混凝土級配類型系數。細、中粒式為1.

43、0，粗粒式為，粗粒式為1.1。1、破壞面上剪應力和正應力計算：由莫爾強度理論定。、破壞面上剪應力和正應力計算：由莫爾強度理論定。二、路面結構層的剪應力驗算：在車輪垂直和水平荷載共同作二、路面結構層的剪應力驗算：在車輪垂直和水平荷載共同作用下，破壞面上的剪應力小于等于路面材料的容許剪應力。用下，破壞面上的剪應力小于等于路面材料的容許剪應力。 Rcosm)sin()(213131)sin1 (m1cos)(2131)(2131mmm由諾謨圖求得由諾謨圖求得m(0.3) m(0.3) 。 水平荷載水平荷載q=fp,其中其中f為摩擦系數，對停車場、交叉口等緩慢制動地點為為摩擦系數，對停車場、交叉口等緩慢制動地點為0.2，對偶然的緊急制動為，對偶然的緊急制動為0.5；此時；此時f不等于不等于0.3；所以須換算：；所以須換算：p)3 . 0f (3 . 1)3 . 0(mmfp) 3 . 0f (46. 0)3 . 0(11f2、面層材料的抗剪強度、面層材料的抗剪強度和容許剪應力和容許剪應力R：,tan c一般tan2tan:cc緊急制動時K/R,33N. 0K:,0.15t)2 . 0(交叉