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柔性路面设计|加利福尼亚承载比法与IRC推荐
柔性路面的抗弯强度可以忽略或很低。它们在载荷作用下很灵活。设计柔性路面有几种经验、半经验和理论方法。在这篇博客中,解释了一些设计柔性路面的重要方法。
柔性路面
在我们进入柔性路面设计之前,熟悉柔性路面的各个方面是很重要的。如前所述,柔性路面几乎没有抗弯强度,它们在荷载作用下表现出柔性结构作用。如果柔性路面的下层是起伏的,它就会以变形的形式反射回表层。
柔性路面层
一般情况下,柔性路面由以下四层组成。
土路基
底基层
基础课程
面层
![柔性路面层](https://static.wixstatic.com/media/3c085d_c33cc4e000424033a5d96b4cd491b8ef~mv2.png/v1/fill/w_79,h_27,al_c,q_85,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2,enc_auto/3c085d_c33cc4e000424033a5d96b4cd491b8ef~mv2.png)
柔性路面中的荷载传递
该柔性路面通过接触点将垂直压缩车辆道路通过颗粒到颗粒的传递传递到其下层。
表面的压应力最大,等于车轮下的接触压力。当我们向下到下一层时,应力以截断锥的形状分散开来,因此较低的层只能承受较小的应力。
由于这种分散和降低应力的能力,只有表面课程应由高质量的材料制成,以承受高压应力和车辆交通的磨损。下层可以使用质量较低的材料,因为它们只需要承受较小的应力,而且没有车辆运动。
沥青混凝土是最好的柔性路面材料之一。柔性路面其他层采用碎石、碎石、土-石混合料等材料。
柔性路面设计
下面给出了设计柔性路面可用的方法列表。
实证的方法
加州轴承定额法(CBR)
麦克劳德方法
群体指数法
半经验方法
三轴试验法
理论方法
伯梅斯特先生的方法
其中,经验方法是设计柔性路面最常用的方法。
群体指数法
组指数是根据细粒百分比、液体极限和塑性指数为土壤类型指定的任意值。GI值为:
GI = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd
在那里,
A -通过0.074mm筛的部分物料,大于35且不超过75%(用整数0 - 40表示)
B -通过0.074mm筛分大于15且不超过35%的部分物料(用整数0 - 40表示)
C -液体极限大于40小于60的值(以0至20的整数表示)
D -塑性指数超过10但不超过30的数值(用0到20的整数表示)
土壤的GI值从0到20不等。GI值越高,土壤越弱,对于给定的交通负荷,所需的路面厚度越大。
设计步骤
得到土壤的GI值
车辆交通g=发现和分组如下所示
路面总厚度(表面、基层和底基层)由GI值对应的组指数图计算
加利福尼亚轴承比法
加州承载比试验(CBR试验)
在了解CBR设计的细节之前,了解CBR测试是很重要的。CBR测试遵循的程序如下所示。
CBR模具直径150mm,高度130mm
将土质路基试件放入模具中,顶部表面保留直径50mm的柱塞。允许它渗透到标本中
穿透速度为1.25毫米每分钟
施加载荷使柱塞穿透,并记录穿透为2.5mm的载荷
进一步施加载荷以达到5mm的穿透,并注意到引起这种穿透的载荷
取出试样,在模具中填充标准破碎骨料
对于这个标准聚合重复步骤4到5,并记录相应的值。
2.5mm和5mm渗透标准骨料所需的标准压力分别为70 kg/cm^2和105 kg/cm^2。
得到试样在2.5 mm渗透时所承受的载荷或压力与标准骨料在2.5 mm渗透时所承受的载荷或压力之间的比率。
类似地,试样在5毫米渗透时所承受的载荷或压力与标准骨料在5毫米渗透时所承受的载荷或压力之间的比率被发现。
以两者中较大的比值作为土体地基试件的CBR值。一般以2.5 mm穿透力为基准的比例较高,作为CBR值。
CBR方法概念
该方法基于加利福尼亚州高速公路部门在现有高速公路上进行广泛的CBR测试后编制的设计图表。设计图表的基础是给定CBR的材料需要一定厚度的路面层作为给定车辆载荷的覆盖。
基于CBR法的路面厚度测定
首先,求出土壤路基浸水后的CBR值
在考虑设计车轮载荷的基础上,选择了合适的设计曲线
从图中可以求出所选设计曲线覆盖土质路基所需的铺装总厚度
为求出底基层的厚度,求出底基层的CBR,利用相同的设计曲线求出底基层以上所需的总铺装厚度。底基层的厚度为总铺装厚度与底基层以上所需铺装厚度之差。
同样,可以求出柔性路面各层的厚度
CBR方法的IRC建议
下面列出了印度道路大会推荐的两种使用CBR方法设计柔性路面的方法。
根据车辆的数量
基于累积标准的车轴
但是下面提到的这两种方法的建议是一样的。IRC推荐了一个CBR设计图表用于印度。IRC还推荐了一些使用CBR方法设计的要点,列出如下。
CBR试验只能在实验室对重塑土进行
路基土应按Proctor方法在最佳含水率下压实
对于强雨区柔性路面施工,土样在试验前必须浸泡在水中
路基顶部50厘米应压实至至少proctor密度的95%
至少要测试三个相同材料和密度的样品。各种CBR值允许的最大变化如下所示。如果同一样本的变异较多,则必须测试六个样本。
磨损层的厚度不应计算在总路面厚度中,因为它们不具有任何结构功能。
CBR |
错误或变异 |
10% |
3% |
30% |
5% |
60% |
10% |
基于车辆数量的IRC方法
在预期寿命结束时,必须利用现有的交通状况和可能的增长来估计交通流量。它被发现为,
A = P * [(1+r)^(n+10)]
在那里,
A -每天重型车辆设计数量(载重> 3吨)
P -目前车辆数量
R -车辆增长率(一般为7.5%)
N -从最后一次流量统计到估计施工完成之间的年数
10 -为公路的设计寿命
注意:
该设计是基于每天重型车辆的移动数量。在此基础上,设计图从A到g共有7条设计曲线,每条曲线对应的车辆数量如下表所示。
曲线设计 |
每天车辆数量(重量>3吨) |
一个 |
0 - 15 |
B |
15 - 45 |
C |
45 - 150 |
D |
150 - 450 |
E |
450 - 1500 |
F |
1500 - 4500 |
G |
> 4500 |
![基于车辆数量的设计图- IRC37: 1984](https://static.wixstatic.com/media/3c085d_4a84fa08585e440b9f66718d509f71c5~mv2.png/v1/fill/w_50,h_52,al_c,q_85,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2,enc_auto/3c085d_4a84fa08585e440b9f66718d509f71c5~mv2.png)
基于累积标准轴的IRC方法
这是IRC提出的修正方法,是目前柔性路面设计中最常用的方法。而不是每天的车辆数量,累积标准轴重被发现。修订后的设计图现在包含7条曲线,根据CBR值分类,x轴为累积标准轴,y轴为总铺装厚度。
![基于MSA - IRC37: 2001的设计框图](https://static.wixstatic.com/media/3c085d_b6a86b72220d4561946a115879cfeef2~mv2.png/v1/fill/w_75,h_54,al_c,q_85,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2,enc_auto/3c085d_b6a86b72220d4561946a115879cfeef2~mv2.png)
累积标准轴
也称为百万标准轴(MSA),它是在柔性路面的生命周期内,在柔性路面上的标准轴总数。它的表达式是,
MSA = (* 365 * ((((1 + r) ^ n) - 1) / r)法律辩护基金*氟乙烯*)/ (10 ^ 6)
在那里,
目前每天的商用车数量
R -商用车增长率(7.5%)
N——柔性路面的使用寿命(10 ~ 20年)
VDF -车辆损坏系数
LDF -车道分布因子
对于单车道,LDF = 1
对于双车道,LDF = 0.75
对于四车道,LDF = 0.4
氟乙烯= ((V1 * (Wa1 / Ws)) + (V2 * (Wa2 / Ws)) + (V3 * (Wa3 / Ws )) + ...) / ( V1 + V2 + V3 +…)
在那里,
Vi -“I型”车辆的百分比
哇,那辆I型车的重量
Ws - 8.2吨(标准)