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1、第五章 沥青路面结构设计,世界上许多国家有自己的柔性路面设计方法，设计方法多达几十种，大体分为：经验法著名的美国加州 CBR 法和 AASHO 法 力学-经验法-美国沥青协会的AI法和壳牌的Shell法）美国致力于将原AASHO法转变为力学-经验法（AASHO-2002）,国外沥青路面设计方法简介,第五章 沥青路面结构设计,第五章 沥青路面结构设计,第五章 沥青路面结构设计,美国各州公路工作者协会（AASHO American Association of State Highway Officials）于1961年完成了一项综合性的大型足尺道路试验（300多个试验段），建立了路面结构、荷载和
2、路面使用性能三者间的关系，以此建立了完全经验性的设计方法。后经过不断的修正完善，趋向力学经验方法。*路面结构（土基回弹模量、路面结构数）*路面使用性能（路面的工作状态PSI）*荷载（按等效损坏PSI进行轴载换算）,一、AASHTO法,AASHO试验路的测试数据为许多力学经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的经验。,第五章 沥青路面结构设计,1、路面耐用性指数 首次提出了路面耐用性的概念,并用路面耐用性指数（PSI Present Serviceability Index）评价路面的使用性能（路面的工作状态）。PSI由评分小组进行主观评定后处理得到的指标，它与路面实际状况（平整度、裂缝、车辙、修
3、补）之间建立经验关系，它只反映路面的功能，不反映路面结构的损坏。,平整度的表征参数（平均坡度的变化）；严重网状裂缝的数量；路面的修补面积；两轮迹车辙平均深度。,第五章 沥青路面结构设计,2、计算方法对AASHO道路试验所得大量进行数理统计，建立路面耐用性的变化同荷载大小、荷载重复作用次数和路面厚度等的联系，即：式中：G表征任一指定时间的耐用性损失；C0 初始耐用性指数，为4.2；C1 末期（路面已坏）耐用性指数，为1.5；N 不同季节的轴载作用次数乘以季节性加权数的总和；、与荷载特性(轴数L2、轴重L1)和路面结构特性(SN)有关的计算参数。,第五章 沥青路面结构设计,其中：L1、L2 轴型参
4、数；路面的结构数，可按下式计算：,其中：D1，D2，D3 分别为面层、基层、底基层厚度a1，a2，a3 分别为面层、基层、底基层材料(的相对强度)系数。试验确定。M2 m3 基层和底基层材料的排水性系数。,第五章 沥青路面结构设计,为了使计算公式得到更广泛的应用，又引入路基承载能力 S 和地区系数 R 两个参数。整理后的柔性路面设计公式为：,第五章 沥青路面结构设计,第五章 沥青路面结构设计,壳牌（Shell）石油公司于1963年提出自己的柔性路面设计方法，1978年又进行了补充和完善，形成了具有很大实用价值的方法。Shell法通过分析路面的损坏状态提出设计标准，建立路面模型并进行力学计算，通
5、过实验获得路面材料参数，从而得出一种体系完整的设计方法。,二、Shell法,第五章 沥青路面结构设计,1、设计标准(1)路基顶面压应变控制路基表面由于行车重复作用产生的压缩变形应不超过某一容许值。Z=2.810-2N-0.25(2)沥青路面拉应变 沥青面层在行车荷载反复作用下，其底面的最大弯拉应变不超过容许。该容许值取决于荷载作用次数、沥青混合料的模量和类型，通过试验确定。r=CN-0.25其中 C与沥青混合料的模量和类型有关的系数。,第五章 沥青路面结构设计,(3)整体性基层的拉应力 无机结合料稳定基层的弯拉应力应不超过某一容许值。该容许 值考虑了材料的疲劳特性。r=rl(1-0.075lg
6、N）(4)路面表面的永久变形 路面表面因行车的重复作用产生的永久变形应控制容许值为10mm(高速公路)。,第五章 沥青路面结构设计,2、路面模型和计算理论(1)计算模型 路面结构采用多层线性弹性材料体系，层间连续，单圆或多圆均布垂直荷载作用。(2)计算方法 弹性层状体系理论，可计算多层连续体系任一点的应力、应变和位移。路面永久变形的车辙深度，按下式计算：式中:Cw动态荷载影响系数；h1沥青层厚度；Sw沥青混合料的劲度模量；av用弹性层状体系理论方法计算的沥青层的平均正应力。,第五章 沥青路面结构设计,3、材料参数 路面结构层和土基的性质用动弹性模量表征。(1)路基 路基采用动弹模量，现场用动弯
7、沉仪或测震仪测定，或室内用动三轴仪试验确定。当缺乏试验条件时，可通过实测路基土的CBR值，按下式近似求得：(2)松散材料基层 松散材料基层模量受应力状态影响很大，材料的模量与该层的厚度及其下卧层的模量有关，有如下的经验关系：其中 K2=0.2 h20.45。,第五章 沥青路面结构设计,(3)整体性材料基层 现场切割小梁进行动弯曲试验，确定结构层材料的动弹性模量。(4)沥青混合料 按下式预估沥青混合料的劲度模量：式中 Sb沥青的劲度模量；Cv矿质集料的体积含量；,第五章 沥青路面结构设计,4、荷载 标准轴载为80kN，轮胎接地压力为0.6Mpa。轮迹面积半径10.5cm。不同轴载之间的换算采用下面的公式：式中：P1，P2，n1，n2分别为轴载和轴载作用次数。,
