路面设计方法读书报告.docx

国内外典型路面设计方法目前，国内外典型的路面设计方法分为柔性路面设计法和刚性路面设计法。典型的柔性路面设计方法分为理论法和经验法，其中理论法包括SHELL法、AI法，前苏联法；经验法包括AASHTO法、CBR法、日本设计法、英国设计法。典型的刚性路面设计方法包括AASHTO设计方法、PCA设计方法、日本设计方法、港口道路、堆场铺面设计方法、英国港口铺面设计方法。下面依次介绍各种设计方法的主要技术标准。典型柔性路面设计方法SHELL设计方法SHELL设计方法是把路面当作一种多层线形弹性体系，其中各层材料用弹性模量E和泊松比μ表征。在基本设计方法中，路面结构假定为层间接触连续的三层体系，下层为路基，中间层为粒料或水泥稳定类基层和垫层，上层为沥青层，包括表面层、结合层和下面层。路面模型见图1图1 SHELL设路面模型SHELL设计标准包括两项主要设计标准：路基表面垂直压应变以及沥青层底面的水平拉应变；两项次要设计标准：水泥稳定类基层底面拉应力（或应变）以及路表总变形；其他次要设计标准：基层或底基层无结合料材料最小模量、沥青层低温缩裂。路基表面垂直压应变的计算85%95%沥青层底面的水平拉应变的计算系数C决定拉应变是否产生在层底C≤133mm， 出现在层底C＞133mm，h1≤200mm，位于h1下半部分（E2/E1≥0.6）h1＞200mm，位于h1上半部分SHELL法的设计参数由荷载与交通、温度与湿度、材料特性决定，各自的计算方法如下：荷载：80KN 单轴重20KN 接地压力P=0.6MPa 速度50～60㎞/h加荷时间0.02s轴载换算温度建立平均温度（年加权平均气温）与沥青层温度的关系，湿度去最不利季节参数。材料特性：路基 松散材料 取决于厚度h2和下面路基模量E3h2以mm计，2＜K2＜4整体材料沥青混合料 劲度模量 →沥青含量，沥青劲度及混合料空隙Cv——混合料剥落空隙率 Cv=VA——集料体积VL——沥青体积SHELL法的设计步骤可按以下步骤进行：拟定沥青层厚度→计算沥青层的有效温度→选定材料组成，求出各层模量→计算沥青层底面的水平拉应变→计算路面的试验寿命和使用寿命→比较调整SHELL法有如下优点：1在路面力学模型方面，虽然以弹性层状体系理论为基础，但考虑了材料的非线性和粘弹性特性，在研究过程中曾以非线性层状体系理论和粘弹性理论来进行对比分析，对理论在设计中的适用性又做了大量验证工作，在理论上较为完善。2电算程序功能较为齐全，可计算多种层间接触条件下的任意点的应力、应变和位移。又能考虑粒状材料的非线性。3在荷载图式方面，既有垂直荷载又考虑了汽车在刹车、转弯时的水平力。设计指标方面采用了六项标准，用于控制各种路面破坏现象。4设计曲线使用方便，基本不再依赖实验室试验就可进行设计。同时，SHELL法也有以下缺点：1车辙预估模型无法说明使用改性沥青对减少新建路面车辙的效果。2轴载换算以等量的轮胎接触压力为基础，因此无法解释轴载不同，构型不同而接触压力相同的情况下，路面产生的车辙量不同的现象。3在求混合料的劲度时假定沥青劲度等于非弹性部分劲度，未考虑弹性部分。4道路永久变形计算方面原则正确，但计算公式忽视了路基和基层部分变形 。AI设计方法AI设计法从1955第一版开始直到1970年8月的第八版，全厚式沥青混凝土路面的经验设计法，主要以AASHTO道路试验、WASHO道路试验和一些英国试验路的数据为依据 。1981年9月的第九版，提出了以弹性层理论及经验的破坏准则为基础的力学一经验设计方法，可用于设计全厚式沥青路面和深层高强沥青路面。1983年进行了MS-1修订，提出了专门的设计程序CP-1 DAMA，并研制了能覆盖二个不同温度范围的系列设计图表，然而代表美国很大一部分地区的只有一张图表。1991年又提出了MS-1第九版的修正版和新的CP-1 DAMA程序，包括了三个不同温度区范围的路面厚度设计。AI法的理论基础是把路面看成多层弹性体系，各层材料以弹性模量和泊松比表征，并考虑了沥青混合料的粘弹性和粒料的非线性等特征。设计准则有疲劳准则和永久变形准则，设计指标则为沥青层底面的水平拉应变εt和路基表面的竖向应变εc。沥青层底面拉应变按下式计算：N——路面开裂时的荷载作用次数 ——加荷时拉应变a,b——系数，根据疲劳实验得出，修正后用于现场当采用Finn法时N——18KP作用时等效的单轴作用次数E*——沥青混合料的劲度模量SVa——空隙率Vb——沥青体积率路基表面的垂直压应变按下式计算：l,m——系数，与设计方法有关AI法的设计参数包括荷载、温度、土基回弹模量、沥青混合料动态模量或回弹模量。各参数的确定方法如下：荷载：采用结构系数 SN=5 耐用指数 Pt=2.5 时情况时，计算公式如下温度：沥青层内月平均路面温度z——路面深度（