第十三章 柔性路面设计D

六、结构层材料的容许拉应力 我国沥青路面设计，除了以路面设计弯沉为

设计指标之外，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。

要求结构层底面的最大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力，在路面设计中通常表示

为：

m R1

六、结构层材料的容许拉应力 结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反 复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。 这一应力较一次荷载作用的抗拉强度小，减小的 程度同重复荷载次数及路面结构层材料的性质有 关。 这种关系可用下式表示：2

R

spKs

σ R—结构层材料的容许拉应力，MPa;

σ sp—结构层材料的，极限抗拉应力，Mpa;K s—抗拉强度结构系数。 结构层材料的极限抗拉强度我国现行规范规定用 劈裂试验测定。3

对沥青混凝土面层：

Ks 0.09Aa Ne对无机结合料稳定集料类：

0.22

/ Ac

Ks 0.35Ne对无机结合料稳定土类：

0.11

/ Ac/ Ac

Ks 0.45Ne1.0,粗粒式沥青混凝土为1.1。 Ac——公路等级系数。

0.11

Aa——沥青混合料级配的系数；细、中粒式沥青混凝土为

七、计算弯沉和结构层底拉应力双层体系理论弯沉的计算公式为：

2 p l L E0αL——理论弯沉系数。

七、计算弯沉和结构层底拉应力 在双圆均布垂直荷载作用下，拉应力计算图示。 最大弯拉应力通常发生在面层底面一个圆形荷载 中心轴上。 其表达式为：

m p m6

七、计算弯沉和结构层底拉应力 三层体系理论弯沉的计算公式为：

2 p l L E1最大弯拉应力所示，其表达式为：

m p m8

防冻厚度验算：在季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段要验算。

道路冻深： hd abc fa、b、c分别路面结构材料的热物性系数、路面横断面填 挖系数和路基潮湿类型系数。 f为最近10年冻结指数平均值，即冬季负温度累积值，由气

象资料定。若结构层总厚度小于最小防冻厚度，应增加防冻垫层。9

八、多层路面的等效换算 当采用前述的简化方法进行计算时，需要将多层路面结构按照弯沉或结构层底部拉应力

等效的原则换算为双层或三层体系。1、弯沉等效换算法

2、弯拉应力等效换算法

八、多层路面的等效换算1、弯沉等效换算法

将多层体系按照弯沉相等的原则换算为双层体系的方法称作等弯沉换算法。 换算原理见图。

2 p la la E0 2 p lb lb E0令 则

la lb

la l b

在弯沉系数相等的条件下，把一个模量E1厚度h1的面层换算 为另一个模量E`1厚度ん`1的面层。 如此进行，可将多层体系的面层以下各

层逐次换算为模量与 其上层相同的层次，最终得到一等效的双层体系。12

八、多层路面的等效换算 当采用三层体系为计算体系时，需将多层体系按照弯沉 等效的原则换算为三层体系。

换算时将多层体系的第一层作为上层，其厚度和模量保持不变，将第2至n-1层作为中层并把它们换算为第2层 模量的等效厚度，再加上模量不变的下层半空间体则得 到一个弯沉等效的三层体系。

中层厚度的换算公式为：

H h2 hk .2.4k 3

n 1

EK E213

等效路表弯沉的结构层换算：h1 E1 µ 1

h2 E2 µ 2

h1 E1 H E2

H h i 2 .4i 2

n 1

Ei E2

…… Hn-1 En-1 µ n-1 E0 µ 0

E0

2、弯拉应力等效换算法—计算上层底面弯拉应力的换算方法当采用三层体系计算多层路面的结构层底部应力时，需将多层路面按照拉应力相等的原则换算为含有上层、中层和下层半空间体的弹性三 层体系。

这里的上层是换算为三层体系之后的上层，如下图所示。当计算第i层底面的弯拉压力时，需将i层以上各层换算为模量 Ei 为上层，换算公式为： ,厚度h的一层即

Ei+1 将i+1层至n-1层换算为模量

,厚度为H的一层即为中层，换算公

式为：

Ek H h i 0.9 E i 1 k i 1

n 1

h1 E1 µ 1 h2 E2 µ 2 …… H i E i µi Hi+1 Ei+1 µ i+1 …… Hn-1 En-1 µ n-1 E0 µ 0 H2 Ei+1 E0 H1 Ei

九、新建路面结构设计步骤新建沥青路面通常按以下步骤进行路面结构设计： 1、根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型， 计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。

2、按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段，确定各路段路基回弹模量值。

九、新建路面结构设计步骤3、根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种 可能的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行 配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉

强度，确定各结构层材料设计参数。4、根据设计弯沉值确定路面厚度。 上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行。