第一講__路面結(jié)構(gòu)層次劃分_路面分類.ppt

1、第一講2 路面結(jié)構(gòu)層次劃分 路面分類,路面結(jié)構(gòu)及層位功能,路面橫斷面： 圖5中央分布帶不設(shè)置排水設(shè)施 單向路拱 圖6中央分布帶設(shè)排水設(shè)施 兩側(cè)路面分別在中間設(shè)路拱雙向排水 路拱橫坡： 為排掉路面上的水，路肩橫坡比路面大1%2% 路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能： 路面的層層組合稱為路面結(jié)構(gòu)。在行車荷載和自然因素作用下，各層的力學(xué)響應(yīng)與環(huán)境響應(yīng)稱為路面結(jié)構(gòu)層的層位功能。,圖5 中央分布帶不設(shè)置排水設(shè)施單向路拱,圖6 中央分布帶設(shè)排水設(shè)施兩側(cè)路面分別在中間設(shè)路拱雙向排水,圖7 高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu) 圖8 高速公路和一級公路水泥混凝土路面 面層：直接與大氣環(huán)境與行車荷載相接觸的部位。要求高的強(qiáng)度、剛度、平整度

2、、抗滑、耐磨，使用高質(zhì)量的材料。 在瀝青路面中，瀝青層的厚度18cm與厚度沒有關(guān)系了。,路面結(jié)構(gòu)刨面圖,面 層,圖7 高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu),圖8 高速公路和一級公路水泥混凝土路面,世界上，普遍采用三層式瀝青面層。 上面層直接磨耗與環(huán)境、溫度影響最甚的部位，又稱磨耗層。要求良好的抗車轍能力、抗老化性能、抗低溫性能和良好的表面特性。 中面層主要承受壓應(yīng)力，故通常認(rèn)為瀝青路面的車轍主要發(fā)生在中面層。要求具有較高的模量和抗車轍性能。 下面層，抗彎拉疲勞的層位。要求具有抗疲勞和抗水損壞能力。,面,層,中面層壓縮量最大,中面層是抗車轍的層位,基層：承重層，承受拉應(yīng)力，是抗彎拉疲勞的層次。 底基層：次承重層

3、，受彎拉，是路面與路基的過度層次，起到進(jìn)一步擴(kuò)散應(yīng)力，保護(hù)路基的重要層次。 墊層：在過濕或冰凍嚴(yán)重，凍深深的地區(qū)與路段，為了防止路基被凍或地下水通過路基影響路面，設(shè)置的層次稱為墊層。使用隔溫、透水或不透水材料。,路面的力學(xué)分類,從路面結(jié)構(gòu)受到荷載作用后各結(jié)構(gòu)層應(yīng)力分布與變形特點來劃分。 柔性路面：用瀝青混合料和粒料結(jié)構(gòu)層組成的路面，因具有較大的塑性變形能力而稱之。 特點：衰減溫度和應(yīng)力的能力強(qiáng)；表面彎沉大，損壞主要集中在表層2530cm內(nèi)，易于維修，以控制最后一層的瀝青混合料層底拉應(yīng)變?yōu)樵O(shè)計指標(biāo)。 剛性路面：水泥混凝土板作面層的路面。 特點：在車輪荷載作用下處于板體工作狀態(tài)，豎向彎沉小，路面結(jié)

4、構(gòu)主要靠水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度承受車輛荷載，通過板體的擴(kuò)散作用傳遞給板下的基礎(chǔ)。,TRUCK DAMAGE行車破壞,Overloaded trucks cause much more damage 超載車輛引起更多破壞,破壞系數(shù),標(biāo)準(zhǔn),超載,High Strain = Short Life 高應(yīng)變=短壽命 Low Strain = Unlimited Life 低應(yīng)變=無限長的壽命,Thick Pavements Fatigue 厚路面的疲勞性能,Cracking is from the surface從表面發(fā)生的裂縫,PERPETUAL PAVEMENT永久性路面,Surface (5 t

5、o 8 cm) renewed every 15 to 20 years 每隔15-20年重新鋪筑5-8cm的表面層 Structure designed to last 50 years 設(shè)計結(jié)構(gòu)能維持50年,MECHANISTIC PERFORMANCE CRITERIA力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn),Limit Bending 受彎拉極限,Limit Compression 受壓極限,Thick HMA( 20 cm) 20cm的厚瀝青混合料,Subgrade底基層,Lime Treated/Stabilized Subgrade 石灰穩(wěn)定底基層,Cement Treated/Stabilized Gra

6、nular Base 水泥穩(wěn)定粒料基層,45 cm,21 cm,Guangdong Pavement Trial廣東實驗路,Hot Mix Asphalt Layers 熱拌瀝青混合料層,Compacted Subgrade 壓實路基,半剛性基層瀝青路面：半剛性材料作為主要承重層，其瀝青面層厚度18cm的結(jié)構(gòu)。 特點：1）路表彎沉小，經(jīng)濟(jì)。 2）對重載車具有更大的軸載敏感性，柔性基層重載車換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載時是4次方，而半剛性基層是1215次方。 3）半剛性基層使用初期有很好的整體性，使用過程中其強(qiáng)度、模量會由于干濕和凍融循環(huán)，在反復(fù)荷載作用下因疲勞而逐漸衰減；干縮、溫縮引起結(jié)構(gòu)開裂、損傷，加之半

7、剛性結(jié)構(gòu)不透水，從裂縫進(jìn)入層間的水在行車作用下易引起巨大的動水壓力，導(dǎo)致沖刷唧漿，界面連接條件惡化。因而它自身一旦損壞沒有愈合的能力，且一旦開裂，會引起應(yīng)力重分布，加速結(jié)構(gòu)的疲勞。維修時只能開膛破肚，養(yǎng)護(hù)維修十分困難，對水的影響敏感。,路面結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢,從20世紀(jì)40年代起，英、美等國就通過足尺試驗路等對不同類型基層的瀝青路面性能特點進(jìn)行了研究。 英國1957年在劍橋郡鋪筑了包括33種路面結(jié)構(gòu)的Alconbury Hill 試驗路，比較了級配碎石、開級配瀝青碎石、貧混凝土、碾壓瀝青混凝土和水泥膠結(jié)砂基層在不同厚度的使用性能。在通車10年后，經(jīng)歷了約600萬次100kN標(biāo)準(zhǔn)軸載作用后，魯尼娜的

8、變形和裂縫表明瀝青混凝土面層和瀝青碎石基層的路面結(jié)構(gòu)組合具有最優(yōu)的路面使用性能。,從剛性 柔性，柔性基層，復(fù)合式結(jié)構(gòu)成為發(fā)展的方向，永久性路面是柔性結(jié)構(gòu)的瀝青路面，其設(shè)計指標(biāo)為最底層瀝青層底拉應(yīng)變70 。 目前，美國的路面結(jié)構(gòu)如圖9 新型的路面結(jié)構(gòu)：低噪聲路面、彩色路面、生態(tài)路面、聰明的路面等,圖9 AASHTO路面典型結(jié)構(gòu)組合,永久性瀝青路面的理念 COMPARISION OF PERPETUAL PAVEMENT ASPHALT PAVEMENT SHTRUCTURE DESIGN METHOD,永久性路面的理念是所設(shè)計的瀝青路面能夠使用40年50年以上、采用較厚的瀝青層柔性路面，降低傳統(tǒng)的瀝青層底開裂和避免結(jié)構(gòu)性車轍。 永久性瀝青路面結(jié)構(gòu)組合的共同點是密水、抗車轍、耐磨耗的面層加抗車轍、耐久的中間層和抗疲勞