路面设计原理与方法 第十二章沥青路面设计经验法 机场沥青路面设计 1.工程师兵团法(CBR) 【1】方法依据 通过调查总结得到,调查结果发现 (1)路面吸水后,土基材料产生侧向移动 (2)路面下材料产生不均匀沉降 (3)路面材料在多次重复荷载作用下,产生较大的弯沉 般认为(1)、(2)破坏由于土基压实不够 (3)破坏由于面层厚度不足或基层抗剪强度不足 【2】设计曲线的公式化 根据布辛尼斯克理论,弹性半空间地基在圆形均布荷载作用下对称轴上的应力表达 式为: a=p1-cosc)≈p(1-co 因: CBR.o 则 CBRo p k;,则 CBR. CBRo =K·CBR 1:则 k·CBR 可得 h Vk·CBR 因:k=8.1/π 0】) 式中:h-一路面厚度(cm); P一一轮载重(Kn); p一一轮载接地压力(MN/m^2)。 若进一步考虑轮载的重复作用(C),则路面厚度表达式为 h=(23llgc+144)1P 0.57CBR. p, 式中要求CBR<10-12 利用以上公式,工程师兵团发表了1958年的设计手册,这些手册都是根据以上 公式计算而成。 【3】CBR的选择 CBR是对应土层的地基参数 设计时要求采用最小的CBR值
路面设计原理与方法 第84页 第十二章 沥青路面设计经验法 一．机场沥青路面设计 １．工程师兵团法（ＣＢＲ） 【１】方法依据 通过调查总结得到，调查结果发现∶ （１）路面吸水后，土基材料产生侧向移动； （２）路面下材料产生不均匀沉降； （３）路面材料在多次重复荷载作用下，产生较大的弯沉。 一般认为（１）、（２）破坏由于土基压实不够； （３）破坏由于面层厚度不足或基层抗剪强度不足 【２】设计曲线的公式化 根据布辛尼斯克理论，弹性半空间地基在圆形均布荷载作用下对称轴上的应力表达 式为： z ＝p(1 ) p(1 ) 3 2 − cos − cos 因： ；则 1 1 2 0 + = = a CBR p z CBRz z z z z K CBR k CBR p CBR ＝ ＝ ＝ 则 ｚ ; 0 可得： z a p k CBR h a p k CBR z z = − = − 1 1 ；则 因：ｋ＝８．１／ h P CBRz p = − 1 057 1 . 式中：ｈ－－路面厚度（ｃｍ）； Ｐ－－轮载重（Ｋｎ）； ｐ－－轮载接地压力（ＭＮ／ｍ＾２）。 若进一步考虑轮载的重复作用（Ｃ），则路面厚度表达式为： h C P CBR p z ＝ 式 中 要 求 ＜ ( . log . ) . 231 14 4 1 057 1 10 12 + − − CBR 利用以上公式，工程师兵团发表了１９５８年的设计手册，这些手册都是根据以上 公式计算而成。 【３】ＣＢＲ的选择 ＣＢＲ是对应土层的地基参数 设计时要求采用最小的ＣＢＲ值
路面设计原理与方法 【4】基层和底基层材料 底基层材料要求 最大设计CBR 粒径(IN) 底基层 4 3 底基层 优选材料 20 基层材料要求 种类 CBR值 种类 CBR值 CBR值 级配碎石 100 干结碎石 100 石灰石 8 水结碎石 100 青混凝土 100 稳定粒料 80 【5】抗冻层设计 标准:以足够的路面厚度来消灭冰冻的影响 足够的路面厚度来减少春融期对路面的影响 方法:利用冰冻指数和土基的湿度、密度确定 2.联邦航空局法(FAA) 由飞机总重、土组及基层厚度确定 二.公路路面设计方法 1. AASHTO设计方法 【1】PSI计算 PS=503-1910g(1+)-001C+p-138RD 【2】 AASHTO试验的基本方程式 路面耐用性指数的变化、荷载大小、荷载重复作用次数、路面厚度之间的关系式: Co-p G= los 0081(L1+L2) (S+1)L2 103(sN 9364.33 L1+L2 【3】结构数与路面厚度的关系 (SN +1) 【4】车辆的当量换算方法 lgW1=5.93+9.36lgSN+1)-4.79bg(L+L2)-4.33logl2+G1/B 此式就是车辆换算的基本方程。 若取标准荷载L1=18磅力(80KN),L2=1 取非标准荷载L=X磅力,L2=1 4.79l0 Bs B 若取非标准荷载L1=22磅力(100KN),L2=1
路面设计原理与方法 第85页 【４】基层和底基层材料 底基层材料要求∶ 材料 最大设计ＣＢＲ 粒径（ＩＮ） 底基层 ５０ ３ 底基层 ４０ ３ 底基层 ３０ ３ 优选材料 ２０ ３ 基层材料要求∶ 种类 ＣＢＲ值 种类 ＣＢＲ值 种类 ＣＢＲ值 级配碎石 １００ 干结碎石 １００ 石灰石 ８０ 水结碎石 １００ 沥青混凝土 １００ 稳定粒料 ８０ 【５】抗冻层设计 标准∶以足够的路面厚度来消灭冰冻的影响； 足够的路面厚度来减少春融期对路面的影响。 方法∶利用冰冻指数和土基的湿度、密度确定 ２．联邦航空局法（ＦＡＡ） 由飞机总重、土组及基层厚度确定 二．公路路面设计方法 １．ＡＡＳＨＴＯ设计方法 【１】ＰＳＩ计算 PSI＝503 191 1 SV 001 C P 138RD2 . − . log( + ) − . + − . 【２】ＡＡＳＨＴＯ试验的基本方程式 路面耐用性指数的变化、荷载大小、荷载重复作用次数、路面厚度之间的关系式： ( ) ( ) ( ) ( ) G C p C C w C C L L SN L SN L L L t＝ ＝ t ＝ ； ＝ ＝ （ ＋ ） ＝ log log log . . . . . . . . . . . 0 0 1 0 1 1 2 3 23 5 19 2 3 23 5 93 9 36 2 4 33 1 2 4 79 4 2 15 0 4 0 081 1 10 1 − − − + + + + 【３】结构数与路面厚度的关系 ( ) log . log( ) . . . W SN G SN t＝9 36 1 0 2 0 4 1094 1 5 19 + − + + + 【４】车辆的当量换算方法 因： logwt ＝log＋Gt／ 则： logWt ＝5.93+9.36log( SN +1) − 4.79log( L1 + L2 ) − 4.33log L2 +Gt / 此式就是车辆换算的基本方程。 若取标准荷载Ｌ１＝１８磅力（８０ＫＮ），Ｌ２＝１ 取非标准荷载Ｌ１＝Ｘ磅力，Ｌ２＝１ log . log w w x G x x 18 18 4 79 1 18 1 1 1 ＝ + + + − 若取非标准荷载Ｌ１＝２２磅力（１００ＫＮ），Ｌ２＝１
路面设计原理与方法 结构数为4,p:=2.5,则 β1s=0.658 阝22=0.878 log2=-03208 M80478≈ =0477845 当p:=2.0时,指数为4.17 当p:=1.5时,指数为4.57 三个平均指数为4.14 【5】 AASHTO设计方法 土基承载值S:1 O cBR=0.227S-0.204 交通量:20年的总交通量或20年的日平均交通量 结构数:不同的材料有不同的系数,然后相加 乜区系数∶根据地形、气候、地下水位、冻结深度而定 【6】1986年版设计方法的改进 基本公式 logW18=936log(SN+1)-02+ 1094 +[232logM-807]-o M2=土基回弹模量,=保证率系数 σ=估计交通量的标准差,040-05 特点:采用土基回弹模量,可以考虑土基的不同 取消地区系数 采用保证率系数 路面各层材料的等值系数采用计算确定 2. Road note no29 英国第29号道路指标法 【1】概况 由TRRL制订,1960、1965、1970修改了三版、1982年提出了 新的设计方法 【2】主要参数和设计方法 轮载和交通量:采用标准轴载80KN及累计交通量 路基条件:用路基土在平衡含水量下的CBR表示 路面厚度:底基层由CBR和标准轴的累计数查图 基层由基层材料和累计交通量查图 面层由面层材料和累计交通量查图 第86页
路面设计原理与方法 第86页 结构数为４，ｐｔ＝２．５，则： １８＝０．６５８ ２２＝０．８７８ log . . . . N N N N 22 18 22 18 3 68 0 3208 0 478 18 22 0 477845 ＝ ＝ ＝ − 当ｐｔ＝２．０时，指数为４．１７ 当ｐｔ＝１．５时，指数为４．５７ 三个平均指数为４．１４ 【５】ＡＡＳＨＴＯ设计方法 土基承载值Ｓ：ｌｏｇＣＢＲ＝0.227S-0.204 交通量：２０年的总交通量或２０年的日平均交通量 结构数：不同的材料有不同的系数，然后相加 地区系数∶根据地形、气候、地下水位、冻结深度而定 【６】１９８６年版设计方法的改进 基本公式∶ ( ) log [ . log( ) . log . . . . ] . log . ; , . . . W SN p SN M M t R R 18 5 19 9 36 1 0 2 4 2 4 2 15 0 4 1094 1 2 32 8 07 0 40 05 = + − + − − + + + − − = = = − 土 基 回 弹 模 量 保 证 率 系 数； 估 计 交 通 量 的 标 准 差 特点∶采用土基回弹模量，可以考虑土基的不同 取消地区系数 采用保证率系数 路面各层材料的等值系数采用计算确定 ２．Ｒｏａｄ Ｎｏｔｅ Ｎｏ２９ 英国第２９号道路指标法 【１】概况 由ＴＲＲＬ制订，１９６０、１９６５、１９７０修改了三版、１９８２年提出了 新的设计方法 【２】主要参数和设计方法 轮载和交通量：采用标准轴载８０ＫＮ及累计交通量 路基条件∶用路基土在平衡含水量下的ＣＢＲ表示 路面厚度∶底基层由ＣＢＲ和标准轴的累计数查图 基层由基层材料和累计交通量查图 面层由面层材料和累计交通量查图