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半刚性路面设计模量取值方法

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TRANSPOWORLD 2012 No.18 (Sep)174概述《公路沥青路面设计规范》（JTJ 014-1997）在弯沉与弯拉指标的计算中，均采用均值减二倍均方差（以下称标准差）的方法计算模量，对弯拉应力的计算偏于不安全，因此《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）考虑模量取值的不利组合，采取计算层及以上的模量用均值加二倍标准差，弯拉应力计算层以下各层的模量用均值减二倍标准差的方法，使计算获得较大拉应力。在考虑了材料模量的不利组合后，结构层弯拉应力将起控制作用。在实际设计中由于《公路沥青路面设计规范》（JTJ 014-1997）强制规定，半刚性材料在弯沉与弯拉指标的计算中，均采用均值减二倍标准差的方法计算模量，包括 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）实施前的软件也强制执行这一规定，造成设计人员不能很好地理解材料模量的不利组合对结构层弯拉应力大小带来的影响，使得结构设计偏于不安全。本文针对上述情况，利用HPDS2011软件计算证明材料模量的不利组合对结构层弯拉应力大小带来的影响，同时分析使用过程中，因半刚性材料模量的变小对沥青层造成的应力增大HIGHWAY现代公路半刚性路面设计模量取值方法的研究文/张 辉表1 某高速公路交通参数序号车型名称前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/d）备注1北京BJ13013.5527.21双轮组260设计年限：15，车道系数：0.5。前5年8%；之后5年7%；最后5年5%。当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：Ne=2065万次；当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时：Ne=2632万次；路面设计交通等级为特重交通等级；面设计弯沉值：20.7（0.01mm）。2东风EQ14023.769.21双轮组6603东风SP925050.7113.33双轮组>33304黄海DD6804991.51双轮组4505黄河JN16358.61141双轮组8686江淮AL66001726.51双轮组220表2 结构层材料及容许拉应力计算层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土1.20.332中粒式沥青混凝土10.273粗粒式沥青混凝土0.80.224水泥稳定碎石0.60.265水泥石灰砂砾土0.40.14料选择是应注意考虑以下几点： 沥青面层宜采用表面层、中面层和下面层的三层式沥青面层结构，针对不同层位应力分布特点和功能要求，对各沥青面层材料提出相应的要求。 沥青表面层为沥青面层的最上一层，在承担路面表面功能的同时，是承受低温温缩应力的前沿区域；在材料设计时，应在兼顾材料的水稳定性、抗滑性能和高温抗车辙性能的同时，重点考虑材料的低温抗裂性能。 沥青中面层为沥青面层的中间层位，在承担和分布表面层传递下来应力的同时，为行车荷载造成的剪切应力承受的危险区域，容易首先发生剪切破坏；因此，在材料设计时，应在兼顾材料的水稳定性和低温抗裂性能的同时，重点考虑材料的高温抗车辙性能。 沥青下面层为沥青面层的下部层位，在承担和分布中、表面层传递下来应力的同时，为行车荷载造成的最大弯拉应力的承受区域，容易首先发生疲劳破坏；因此，在材料设计时，应在兼顾材料的水稳定性和高温抗车辙性能的同时，重点考虑材料的抗疲劳开裂能力。作者单位：李海波——天津市高速公路集团有 限公司 魏如喜——天津市市政工程研究院1752012年第18期 《交通世界》(9月下)现象进行分析。利用HPDS2011软件正常计算过程设计弯沉值和容许拉应力计算通过表1交通参数和表2劈裂强度的计算，设计弯沉值为20.7（0.01mm）、容许拉应力详见表2。新建路面结构厚度计算新建路面结构材料参数见表3。同时考虑弯沉和拉应力时，路面厚度取287mm满足要求，路面总厚度也满足防冻要求。考虑到施工，设计层厚可以取300 mm（分两层施工）；为了便于讨论考虑到与规范示例保持一致，取设计层厚度380mm。交工验收弯沉值和层底拉应力计算计算新建路面第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 17.2（0.01mm）；路基顶面交工验收弯沉值 LS= 232.9（0.01mm）（ 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算）。计算新建路面各结构层底面最大拉应力 ：第 1 层底面最大拉应力 σ（1）=-0.194（MPa）第 2 层底面最大拉应力 σ（2）=0.076（MPa）第 3 层底面最大拉应力 σ（3）=-0.018（MPa）第 4 层底面最大拉应力 σ（4）=0.165（MPa）第 5 层底面最大拉应力 σ（5）表4 第一层层底最不利组合计算结果层位序号厚度(mm)层底面最大拉应力材料模量取值(MPa)层底面最大拉应力(MPa)第 1 层403368-0.194第 2 层6018010.007第 3 层801200-0.031第 4 层38016240.068第 5 层17010910.081表5 第二层层底最不利组合计算结果层位序号厚度(mm)层底面最大拉应力材料模量取值(MPa)层底面最大拉应力(MPa)第 1 层403368-0.216第 2 层6025490.076第 3 层801200-0.028第 4 层38016240.068第 5 层17010910.079表6 第三层层底最不利组合计算结果层位序号厚度(mm)层底面最大拉应力材料模量取值(MPa)层底面最大拉应力(MPa)第 1 层403368-0.218第 2 层6025490.032第 3 层801440-0.018第 4 层38016240.067第 5 层17010910.079表7 第四层层底最不利组合计算结果层位序号厚度(mm)层底面最大拉应力材料模量取值(MPa)层底面最大拉应力(MPa)第 1 层403368-0.165第 2 层6025490.013第 3 层801440-0.078第 4 层38047520.165第 5 层17010910.057表3 新建路面结构材料参数层位结构层材料名称厚度(mm)20℃平均抗压模量(MPa)标准差(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)标准差(MPa)容许应力(MPa)备注1细粒式沥青混凝土40199120126803440.33新建路面的层数：5；标准轴载：BZZ-100；路面设计弯沉值：20.7(0.01mm)；路面设计层层位：4；设计层最小厚度：15(mm)；2中粒式沥青混凝土60142510521751870.273粗粒式沥青混凝土80978551320600.224水泥稳定碎石?318878231887820.265水泥石灰砂砾土170159125015912500.146新建路基40TRANSPOWORLD 2012 No.18 (Sep)176=0.092（MPa）验证计算为了能更好的反映规范模量不理组合，利用表4～表8组合结果直接反应模量不理组合，而把计算机输入界面的标准差设为0。通过以下五组数据的计算，可以发现：采用最不利模量组合时——“采取计算层及以上的模量用均值加二倍标准差，弯拉应力计算层的模量用均值加二倍标准差”的模量组合，分别可以得到各层最不利受力结果，计算结果与HPDS自动处理标准差的结果完全一致，说明HPDS完全依据规范编写，同时可以看到HPDS自动处理标准差的结果反映的是最不利组合，所以HPDS软件结果很好的反映了规范的设计思想。HIGHWAY现代公路表9 半刚性基层抗压回弹模量与底面层层底最大拉应力的关系半刚性基层抗压回弹模量（MPa）底面层层底最大拉应力（MPa）1624-0.0181600-0.0171400-0.0212000.01710000.0428000.0776000.1274000.2073900.2123800.2183780.2193760.22图1 半刚性基层抗压回弹模量与底面层层底最大拉应力的关系因半刚性材料破坏带来的应力重新分布半刚性材料在使用过程中会因为浸水、碎裂或该二者组合而造成基层模量，表9和图1基层模量减小时，底面层层底最大拉应力的变化，即基层模量减小，相邻的上层——底面层（第三层）的层底最大拉应力越大，也就是应力的重新分布。当模量等于376MPa时，达到了底面层层底最大容许拉应力，路面产生破坏。 结论从以上分析可以得出《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）考虑模量取值的不利组合，采取计算层及以上的模量用均值加二倍标准差，弯拉应力计算层以下各层的模量用均值减二倍标准差的方法，使计算获得较大拉应力，对路面材料的抗拉强度提出了较高要求；同时，因半刚性材料模量的变小对沥青底面层造成的应力增大现象十分显著来看，对于半刚性基层相邻层的底面层沥青混凝土的抗拉强度应有较高的安全储备。作者单位：宁夏路桥工程股份有限公司表8 第五层层底最不利组合计算结果层位序号厚度(mm)层底面最大拉应力材料模量取值(MPa)层底面最大拉应力(MPa)第 1 层403368-0.155第 2 层6025490.018第 3 层801440-0.077第 4 层38047520.122第 5 层17020910.092

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沥青路面设计指标计算

沥青路面设计指标计算

新建路面结构设计指标与要求

一、沥青路面结构设计指标

沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合下列规定：

1 快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。

2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。

3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择；

当无资料时可按下表取用

可靠度系数

二、 沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定：

1 轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求：

γals≤ld

式中：γa——沥青路面可靠度系数；

ls ——轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）；

ld——路表的设计弯沉值（0.01mm）；

2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变，应满

足下式要求：

γa ε t ≤[εR ]

式中：ε t——沥青层层底计算的最大拉应变； [εR ] ——沥青层材料的容许拉应变。

3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度，应满足下式要求：

γaσm≤[σR]

式中： σm——半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）；

[σR]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）。

4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下式要求：

γaτm≤[τR]

式中： τm——沥青面层计算的最大剪应力（MPa）；

[τR]——沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。

三、 沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算确定：

ld=600 Ne-0.2Ac As Ab

式中 ： Ac ——道路等级系数，快速路、主干路为1.0，次干路为1.1，支路为1.2；

混凝土半刚性基础的设计方法研究

混凝土半刚性基础的设计方法研究

混凝土半刚性基础的设计方法研究

一、前言

混凝土半刚性基础是指在土壤中混入适量的水泥、砂、石等材料，制成具有一定刚度和强度的基础结构，可以承受建筑物的重量和荷载，同时可以适当地分散和传递荷载，以保证建筑物的稳定和安全。

二、混凝土半刚性基础的特点

1.具有一定的刚度和强度，可以承受一定的荷载；

2.与土壤相比，有较好的稳定性和耐久性，可以长期保持结构的完整性和性能；

3.结构简单，施工方便，成本较低。

三、混凝土半刚性基础的设计方法

1.基础形式的选择：混凝土半刚性基础可以采用不同的形式，如板式、条形、环形等，具体选择应根据建筑物的荷载、土壤的承载能力和变形特性等因素综合考虑。

2.基础尺寸的计算：基础的尺寸计算应考虑荷载的大小、土壤的承载能力、基础的刚度和强度等因素，一般采用经验公式或计算程序进行计算。

3.基础的布置：基础的布置应考虑建筑物的结构形式、荷载的分布、土壤的变形特性等因素，一般采用均布荷载或集中荷载等布置方式，以保证基础的合理分布和荷载的合理传递。

4.基础的加固：基础的加固可以采用加厚基础、加强基础、设置加筋等方式，以提高基础的承载能力和抗震能力。

5.基础的施工：基础的施工应采用严格的施工工艺和质量控制，确保基础结构的完整性和性能。

四、混凝土半刚性基础的应用范围

混凝土半刚性基础适用于单层或多层住宅、商业建筑、工业厂房等建筑物的基础结构，尤其适用于软土地区和地震频繁地区。

五、混凝土半刚性基础的优缺点

1.优点：具有一定的刚度和强度，稳定性和耐久性较好，成本较低；

2.缺点：与钢筋混凝土基础相比，承载能力和抗震能力较低。

六、混凝土半刚性基础的建议

1.尽可能选择合适的基础形式，以适应荷载的分布和土壤的承载能力；

2.合理计算基础尺寸，避免基础过大或过小；

3.注意基础的布置，保证荷载的合理传递；

4.加强基础的加固措施，提高基础的承载能力和抗震能力；

5.严格控制基础的施工质量，确保基础结构的完整性和性能。

沥青路面设计指标计算 2

沥青路面设计指标计算 2

精品

可编辑 新建路面结构设计指标与要求

一、沥青路面结构设计指标

沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合下列规定：

1 快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。

2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。

3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择；

当无资料时可按下表取用

可靠度系数

二、 沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定：

1 轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求：

γals≤ld

式中：γa——沥青路面可靠度系数；

ls ——轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）；

ld——路表的设计弯沉值（0.01mm）；

2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变，精品

可编辑 应满

足下式要求：

γa ε t ≤[εR ]

式中：ε t——沥青层层底计算的最大拉应变；

[εR ] ——沥青层材料的容许拉应变。

3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度，应满足下式要求：

γaσm≤[σR]

式中： σm——半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）；

[σR]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）。

4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下式要求：

γaτm≤[τR]

式中： τm——沥青面层计算的最大剪应力（MPa）；

[τR]——沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。

三、 沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算确定：

ld=600 Ne-0.2Ac As Ab

式中 ： Ac ——道路等级系数，快速路、主干路为1.0，次干路为1.1，支路为1.2；

半刚性路基材料

半刚性路基材料

半刚性路基材料

郜宇晨 21813109

在道路工程这门课上我们初步了解了半刚性路基是刚性路面在下,柔性路面在上的一种路基，现在通过查阅资料对它进行更进一步的认识。

一、路面基层的分类

路面基层大的分为三类：刚性基层、半刚性基层、柔性基层，底基层材料和基层差不多，主要是水泥、石灰含量低一些或者选用的是粒径小一些的土、砂砾之类。

刚性基层是指采用普通混凝土、碾压式混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料铺筑的路面基层。

半刚性基层又分为三类：水泥稳定类；石灰稳定类；工业废渣稳定类，具体对应有水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾、水泥稳定细粒土；石灰稳定碎石、石灰稳定砂砾、石灰稳定细粒土；石灰粉煤灰、石灰粉煤灰土、石灰粉煤灰砂、石灰粉煤灰砂砾、石灰粉煤灰碎石、石灰粉煤灰矿渣、石灰粉煤灰煤矸石。

柔性基层有沥青稳定类和粒料类。沥青稳定类包括密级配沥青稳定碎石（ATB）、开级配排水式沥青碎石基层(ATPB)、半开级配沥青碎石(AM)。粒料类一般即碎砾石基层，又可以分为两类嵌挤型和密实型，嵌挤型包括泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石，密实型包括级配碎石、级配砾石。

二、半刚性基层的概述

半刚性基层是采用水硬性材料(又称无机结合料)稳定的各种集料和土类,并具有一定强度和厚度的路面基层结构;在半刚性基层上铺筑一定厚度沥青混合料面层的结构称为半刚性基层沥青路面。半刚性基层沥青路面具有强度和刚度较高、路面平整度好、噪音低、行车舒适、易于就地取材、施工工艺简单、使用周期长、工程投资较低、养护维修方便等优点,因此在国内外公路建设中被广泛应用。

半刚性基层，包括水泥稳定粒料类及二灰稳定粒料类等，均具有较高的抗压强度和抗压回弹模量值（介于 500～4000MPa），并具有一定的抗弯拉强度，因此半刚性基层沥青路面具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力。另外，由于半刚性基层刚度大，使得其上的沥青面层弯拉应力相对减少，从而提高了沥青面层抵抗行车的疲劳破坏能力。因此，半刚性基层具有很好的力学性能、较好的板体性及整体性，设计优良的半刚性基层能满足高等级公路“足够的强度、适宜的刚度和耐久性、较小的变形”的技术要求。由于半刚性基层沥青路面结构有其技术和经济的优点，在我国已建成的高速公路中，半刚性基层沥青混凝土路面约占 90%以上，成为我国高等级公路的主要结构型式。这类路面通常由半刚性材料垫层、底基层、半刚性材料基层和沥青面层构成。其中垫层承担排水或隔水、防污、路基补强等作用；半刚性基层作为路面的主要承重层，半刚性底基层是路面的辅助承重层，这两个结构层可提供半刚性路面所需的承载能力，而沥青面层主要承担抗滑、平整、防水等功能性作用。