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1、沥青路面结构设计本讲稿第一页，共七十四页第一节第一节 弹性层状体系理论概述弹性层状体系理论概述一一 基本假设与解题方法基本假设与解题方法弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定厚度，最下一层为弹性半空间弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定厚度，最下一层为弹性半空间体，如图体，如图14-1所示。所示。应用弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量时，引入如下一些假设：应用弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量时，引入如下一些假设：(1)各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的
2、，以及位移和形变是微小的；(2)最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；限大；(3)各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；(4)层间接触情况，或者位移完全连续层间接触情况，或者位移完全连续(称连续体系称连续体系)，或者层间仅竖向应力和位移连续而，或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力无摩阻力(称滑动体系称滑动体系)：(5)不计自重不计自重本讲稿第二页，共七十四页第二节第二节 沥青路
3、面的破坏状态与设计标准沥青路面的破坏状态与设计标准沥青路面由于环境因素的不断影响和行车荷载的反复作用，经过一段时间的使用，便会产生破坏沥青路面由于环境因素的不断影响和行车荷载的反复作用，经过一段时间的使用，便会产生破坏而失去原有的使用能力。下面着重叙述沥青路面的结构破坏状态与设计标准。而失去原有的使用能力。下面着重叙述沥青路面的结构破坏状态与设计标准。一、沉陷一、沉陷 是路面在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象出现，如图是路面在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象出现，如图14-6所示所示造成路面沉陷的主要原因是路基土的压造成路面沉陷的主要原因是路
4、基土的压缩。当路基土的承载能力较低，不能承缩。当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的车轮压力，便受从路面传至路基表面的车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。产生较大的垂直变形即沉陷。为控制路基土的压缩引起路面的沉陷，为控制路基土的压缩引起路面的沉陷，可选用路基土的垂直压应力或垂直压可选用路基土的垂直压应力或垂直压应变作为设计标准应变作为设计标准本讲稿第三页，共七十四页车辙车辙 车辙是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累车辙是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。这种变形出现在行车
5、轮带处，即形成路面的纵向带状凹陷积永久变形。这种变形出现在行车轮带处，即形成路面的纵向带状凹陷 车辙是高级沥青路面的主要破坏型式。因为这类路面的使用寿命较长，即使每一次行车辙是高级沥青路面的主要破坏型式。因为这类路面的使用寿命较长，即使每一次行车荷载作用产生的残余变形量很小，而多次重复作用累积起来的残余变形总和也将会车荷载作用产生的残余变形量很小，而多次重复作用累积起来的残余变形总和也将会较大，足以影响车辆的正常行使。较大，足以影响车辆的正常行使。路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。有代路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。有代表性的控
6、制车辙深度的指标有两种：一种是路面各结构层包括土基的残余变形总表性的控制车辙深度的指标有两种：一种是路面各结构层包括土基的残余变形总和；另一种是路基表面的垂直变形。和；另一种是路基表面的垂直变形。L(14-16)路基表面的垂直应变标准，可表示为：路基表面的垂直应变标准，可表示为：(14-17)本讲稿第四页，共七十四页 三、疲劳开裂三、疲劳开裂开裂是路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次反复作用引起的。开裂是路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次反复作用引起的。疲劳开裂的特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向开裂，疲劳开裂的特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细
7、而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。产生疲劳开裂的原因，是沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面产生的拉应变产生疲劳开裂的原因，是沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面产生的拉应变(或拉或拉应力应力)值超过材料的疲劳强度值超过材料的疲劳强度(它较一次荷载作用的极限值小很多它较一次荷载作用的极限值小很多)，底面便开裂，并逐渐向表面发展。，底面便开裂，并逐渐向表面发展。经水硬性结合料稳定而形成的整体性基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。经水硬性结合料稳定而形成的整体性基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面
8、层破坏。结构层达到临界疲劳状态时所承受的荷载重复次数称为疲劳寿命。某一种路面结构层疲结构层达到临界疲劳状态时所承受的荷载重复次数称为疲劳寿命。某一种路面结构层疲劳寿命的大小，主要取决于所受到的重复应变劳寿命的大小，主要取决于所受到的重复应变(或应力或应力)大小，同时也与路面的环境因素大小，同时也与路面的环境因素有关。有关。以疲劳开裂作为设计标准时，用结构层底面的拉应变或拉应力不超过相应的容许值控制以疲劳开裂作为设计标准时，用结构层底面的拉应变或拉应力不超过相应的容许值控制设计，即：设计，即：(14-18)(14-19)本讲稿第五页，共七十四页四、推四、推 移移 当沥青路面受到较大的车轮水平荷载
9、作用时当沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时(例如经常启动或制动路段及弯道、坡度变化例如经常启动或制动路段及弯道、坡度变化处等处等)，路面表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水，路面表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击振动有关。振动有关。为防止沥青面层表面产生推移和拥起，可用面层抗剪强度标准控制设计。防止沥青面层表面产生推移和拥起，可用面层抗剪强度标准控制设计。本讲稿第六
10、页，共七十四页五、低温缩裂五、低温缩裂 路面结构中某些整体性结构层在低温路面结构中某些整体性结构层在低温(通常为负温度通常为负温度)时由于材料收缩受限制而产生较大时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂。由于路面的纵向尺度远大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂。由于路面的纵向尺度远大于横向，低温收缩时侧向约束不大，故这种开裂一般为横向间隔性的裂缝，严重时才发展于横向，低温收缩时侧向约束不大，故这种开裂一般为横向间隔性的裂缝，严重时才发展为纵向裂缝。在冰冻地区，沥青面层和用无机结合料稳定的整体性基层，冬季可能出现这为纵向裂缝。在冰冻
11、地区，沥青面层和用无机结合料稳定的整体性基层，冬季可能出现这种开裂。低温缩裂是一项同荷载因素无关的设计指标，即低温时结构层材料因收缩受约束种开裂。低温缩裂是一项同荷载因素无关的设计指标，即低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力而产生的温度应力 应不大于该温度时材料的容许拉应力。应不大于该温度时材料的容许拉应力。即：本讲稿第七页，共七十四页六、路面弯沉设计标准六、路面弯沉设计标准 路面弯沉是路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形。一般认为，路面弯沉不仅能够路面弯沉是路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形。一般认为，路面弯沉不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在
12、一定的内在联系，反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系，同时弯沉值的测定也比较方便。所以我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路面同时弯沉值的测定也比较方便。所以我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。整体刚度的设计指标。高速公路、一级公路和二级公路的沥青路面除了按弯沉设计路面结构之外，还须对沥青混凝高速公路、一级公路和二级公路的沥青路面除了按弯沉设计路面结构之外，还须对沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层进行层底拉应力的验算。城市道路路面设计尚须进行沥青混合料面土面层和半刚性基层、底基层进行层底拉应力的验算。城市道路路面设计
13、尚须进行沥青混合料面层的剪应力验算。层的剪应力验算。路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，它是根据设计年限内一个车道上预测路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，它是根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值，是路面厚度通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值，是路面厚度计算的主要依据。路面设计弯沉值可以作为路面竣工后第一年不利季节、路面温度为计算的主要依据。路面设计弯沉值可以作为路面竣工后第一年不利季节、路面温度为20时在标准轴载时在标准轴载100kN作用下，竣工验收的最大回弹弯沉值，它与交通量、公路等级
14、、面层作用下，竣工验收的最大回弹弯沉值，它与交通量、公路等级、面层和基层类型有关。和基层类型有关。本讲稿第八页，共七十四页第三节第三节 沥青路面的结构设计沥青路面的结构设计1、路面结构组成、路面结构组成 1沥青路而结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。沥青路而结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。2面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，可由一至三层面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，可由一至三层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层应根据公路等级、沥青
15、层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。3基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。4底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，起次要承重作用的层底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。次。底基层材料
16、的强度指标要求可比基层材料略低。5基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层或底基层较厚基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层或底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层，或上底基层、下底基层。需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层，或上底基层、下底基层。6垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用。用。本讲稿第九页，共七十四页4 沥青面层沥青面层4.1一般规定一般规定4.1.1沥青面层的技术要求沥青面层的技术要求 为了给汽车运输提供安全、快速、舒适的行
17、车条件，沥青路面应具有坚实、平整、抗为了给汽车运输提供安全、快速、舒适的行车条件，沥青路面应具有坚实、平整、抗滑、耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防止雨水渗入滑、耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防止雨水渗入基层的功能。基层的功能。4.1.2 沥青面层分类及适用范围沥青面层分类及适用范围 沥青面层分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、沥青贯入式、沥青表面处治五种沥青面层分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、沥青贯入式、沥青表面处治五种类型。类型。沥青混凝土适用于做各级公路的沥青路面面层。对高速公路、一级公路的表面
18、层、中沥青混凝土适用于做各级公路的沥青路面面层。对高速公路、一级公路的表面层、中面层、下面层应采用沥青混凝土：二级公路的表面层宜用沥青混凝土。面层、下面层应采用沥青混凝土：二级公路的表面层宜用沥青混凝土。热拌沥青碎石适用于做二级及二级以下公路的面层、柔性路面的上基层以及调平层热拌沥青碎石适用于做二级及二级以下公路的面层、柔性路面的上基层以及调平层 乳化沥青碎石混合料适用于做三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各乳化沥青碎石混合料适用于做三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。级公路的调平层。沥青贯入式碎石沥青贯入式碎石(含上拌下贯式含上拌下贯式)适用于做二级及
19、二级以下公路的沥青面层。若沥青贯入碎石设在沥青混凝适用于做二级及二级以下公路的沥青面层。若沥青贯入碎石设在沥青混凝土层与半刚性基层、粒料基层之间时，沥青贯入式碎石应不撤封层料，也不做上封层。土层与半刚性基层、粒料基层之间时，沥青贯入式碎石应不撤封层料，也不做上封层。沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。本讲稿第十页，共七十四页4.1.3、选择沥青、选择沥青 高速公路、一级公路的沥青路面，应选用符合高速公路、一级公路的沥青路面，应选用符合“重交通道路石油沥青技术要求重交通道路
20、石油沥青技术要求”的沥青，的沥青，以及经过试验论证、行之有效的改性沥青。以及经过试验论证、行之有效的改性沥青。二级及二级以下公路的沥青路面，可采用符合二级及二级以下公路的沥青路面，可采用符合“中、轻交通道路石油沥青技术要求中、轻交通道路石油沥青技术要求”的沥青或的沥青或改性沥青改性沥青.沥青路面所用沥青标号，应根据气候条件、面层结构类型、施工方法和施工季节等按表沥青路面所用沥青标号，应根据气候条件、面层结构类型、施工方法和施工季节等按表413选用。选用。4.1.4、集料的技术要求、集料的技术要求各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合公路沥青路面施工技术规范各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应
21、符合公路沥青路面施工技术规范(JTJ 032)的有关规定。的有关规定。4.1.5、沥青路面抗滑性能沥青路面抗滑性能高速公路、一级公路的沥青路面应具有良好的抗滑性能，其抗滑性能应符合表高速公路、一级公路的沥青路面应具有良好的抗滑性能，其抗滑性能应符合表415的的要求。二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施，以提高路面抗滑性要求。二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施，以提高路面抗滑性能。能。本讲稿第十一页，共七十四页公路等公路等级级竣工竣工验验收收值值横向力系数横向力系数SFC摆值摆值Fb（BPN）构造深度构造深度TC（mm）高速公路高速公路一一级级公路公路544
22、50.55表表415 抗滑标准抗滑标准(p519)(1)摩擦系数：高速公路、一级公路宜在竣工后第一个夏季采用摩擦系数测定车，以摩擦系数：高速公路、一级公路宜在竣工后第一个夏季采用摩擦系数测定车，以(50土土1)kmh的车速测定横向力系数的车速测定横向力系数(SFC)。(2)路面宏观构造深度：路面宏观构造深度，应在竣工后第一个夏季用铺砂法或激光路面宏观构造深度：路面宏观构造深度，应在竣工后第一个夏季用铺砂法或激光构造深度仪测定。构造深度仪测定。(3)竣工后第一个夏季测定沥青面层横向力系数竣工后第一个夏季测定沥青面层横向力系数(或摆值或摆值)、路面宏观构造深度，、路面宏观构造深度，应符合表应符合表
23、415规定的竣工验收值的要求。规定的竣工验收值的要求。本讲稿第十二页，共七十四页4.2 高级路面高级路面421沥青混凝土沥青混凝土1沥青面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组成设计应根据其层厚和层位、沥青面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等气候条件、交通量和交通组成等因素，按表气温和降雨量等气候条件、交通量和交通组成等因素，按表421选用适当的最大粒径及级配类选用适当的最大粒径及级配类型，使之满足对沥青面层使用功能的要求。型，使之满足对沥青面层使用功能的要求。表表421 沥沥青混合料青混合料类类型的型的选择选择(方孔方孔
24、筛筛)层层位位沥沥青青层层厚厚度度混合料混合料类类别别高速公路、一高速公路、一级级公路公路二二级级及二及二级级以下以下三三层层式式双双层层式式表面表面层层2.5-44-5细粒式中粒式AC-13AC-16AC-13AC-16AC-13AM-13AC-16中面中面层层4-65-6中粒式粗粒式AC-20AC-25-下面下面层层4-55-66-8中粒式粗粒式粗粒式AC-25AC-30AC-20AC-25AC-30AC-20AM-25AC-25AM-30AC-30上基上基层层调调平平层层5-66-88-10粗粒式粗粒式特粗粒式AM-25AM-30AM-40AM-25AM-30AM-40AM-25AM-3
25、0抗滑表抗滑表层层2.5-4细粒式中粒式AK-13AAK-13BAK-16AAK-16BAK-13AAK-13BAK-16AAK-16BAK-13AAK-16A本讲稿第十三页，共七十四页2 选择沥青面层各层级配时，应至少有一层是选择沥青面层各层级配时，应至少有一层是I型密级配沥青混凝土，以防止雨水下渗。型密级配沥青混凝土，以防止雨水下渗。三层式沥青面层的表面层采用抗滑表层时，中面层应用三层式沥青面层的表面层采用抗滑表层时，中面层应用I型密级配沥青混凝土，下面层宜型密级配沥青混凝土，下面层宜根据当地气候、交通量采用根据当地气候、交通量采用I型或型或II型沥青混凝土。型沥青混凝土。双层式沥青面层的
26、表面层采用抗滑层时，下面层应用双层式沥青面层的表面层采用抗滑层时，下面层应用I型密级配沥青混凝土；若采用半开级配型密级配沥青混凝土；若采用半开级配或开级配热拌沥青碎石做表面层时，应在沥青面层下设下封层。多雨地区采用乳化沥青碎石混或开级配热拌沥青碎石做表面层时，应在沥青面层下设下封层。多雨地区采用乳化沥青碎石混合料作面层时，必须设置上封层或下封层。合料作面层时，必须设置上封层或下封层。3、各种类型的沥青混合料级配组成可参考附录、各种类型的沥青混合料级配组成可参考附录 B 表表B1选用选用。本讲稿第十四页，共七十四页423沥青混凝土的稳定性沥青混凝土的稳定性 对高速公路、一级公路的表面层和中面层的
27、沥青混凝土作配合比设计时，应进行车辙试验，对高速公路、一级公路的表面层和中面层的沥青混凝土作配合比设计时，应进行车辙试验，以检验沥青混凝土的高温稳定性。高温稳定性是以温度以检验沥青混凝土的高温稳定性。高温稳定性是以温度60、07MPa轮压条件下进行车辙试轮压条件下进行车辙试验所获得的动稳定度表示，对高速公路的表面层、中面层沥青混合料，其动稳定度不应低于验所获得的动稳定度表示，对高速公路的表面层、中面层沥青混合料，其动稳定度不应低于800次次mm；对一级公路的表面层、中面层沥青混合料不应低于；对一级公路的表面层、中面层沥青混合料不应低于600次次mm。本讲稿第十五页，共七十四页表表424 沥沥青
28、混合料水青混合料水稳稳性指性指标标年年 降降 雨雨 量量 （mm）10005001000250500400二级公路高级路面沥青混凝土12200 次高级路面热拌沥青碎石混合料沥青贯入式10100200 三级公路次高级乳化沥青碎石混合料沥青表面处治810100四级公路中级路面水结碎石、泥结碎石、级配碎(砾)石、半整齐石块路面510低级路面 粒料改善土 5对对有特殊使用要求的公路，其路面等有特殊使用要求的公路，其路面等级级与面与面层类层类型的型的选择选择可根据可根据实际实际情况情况选选用用 本讲稿第二十五页，共七十四页3、标准轴载及轴载换算、标准轴载及轴载换算 路面设计以双轮组单轴载路面设计以双轮组
29、单轴载100kN为标准轴载，以为标准轴载，以BZZ100表示。标准轴载的计算表示。标准轴载的计算参数按表参数按表30.3确定。确定。表303 标准轴载计算参数 标 准 轴 载 BZZ-100 标 准 轴 载 BZZ-100 标准轴载P(kN)100 单轮传压面当量圆直径d(cm)2130轮胎接地压强p(MPa)0.70 两轮中心距(cm)15d 本讲稿第二十六页，共七十四页（1）当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于）当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25kN的各的各级轴载级轴载(包括车辆的前、后轴包括车辆的前、后轴)Pi的作用次数的作用次数Ni均应按公
30、式均应按公式(3031)换算成标准轴换算成标准轴载载P的当量作用次数的当量作用次数N。式中式中：N-标准轴载的当量轴次标准轴载的当量轴次(次日次日)；Ni-被换算车型的各级轴载作用次数被换算车型的各级轴载作用次数(次日次日)P-标准轴载标准轴载(kN)；Pi-被换算车型的各级轴载被换算车型的各级轴载(kN)C1-轴数系数；轴数系数；C2-轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为，双轮组为l.0,四轮组为四轮组为0.38；当轴间距大于当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为1m；当轴间距小于；当轴间距小于3m时，时，按双轴或
31、多轴计算，轴数系数按公式按双轴或多轴计算，轴数系数按公式(3.0.32)计算。计算。c1=1+1.2(m1)式中：式中：m-轴数。轴数。本讲稿第二十七页，共七十四页（2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于）当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50kN的各级轴载的各级轴载(包括车辆的前、后轴包括车辆的前、后轴)Pi的作的作用次数用次数ni，均应按公式，均应按公式(3033)换算成标准轴载换算成标准轴载P的当量作用次数的当量作用次数N.式中：式中：C1-轴数系数；轴数系数；C2-轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为，双轮组为1.0，四轮组为，四轮组为0.09 当
32、轴间距小于当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按公式时，按双轴或多轴计算，轴数系数按公式(3034)计算。计算。C1=1+2(m1)式中：式中：m-轴数。轴数。（3）上述轴载换算公式，仅适用于单轴轴载小于）上述轴载换算公式，仅适用于单轴轴载小于130kN的各种车型的轴载换算的各种车型的轴载换算本讲稿第二十八页，共七十四页四、累计当量轴次四、累计当量轴次 设计时应按公式设计时应按公式(3.0.41)或或(3.0.42)计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne。式中：式中：Ne-设计年限内一个车道上的累计当量轴次设计年限内一个车道上的累计当量轴次(
33、次次)t -设计年限设计年限(年年)；N1-路面竣工后第一年双向日平均当量轴次路面竣工后第一年双向日平均当量轴次(次日次日)；Nt-设计年限末年双向日平均当量轴次设计年限末年双向日平均当量轴次(次日次日)；-设计年限内交通量的平均年增长率设计年限内交通量的平均年增长率()应根据实应根据实 际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；本讲稿第二十九页，共七十四页车道系数，应根据调查分析结果或参照表车道系数，应根据调查分析结果或参照表3.0.41确定。公路无分确定。公路无分 隔时路面窄宜隔时路面窄宜选高值，路面宽宜选低值。选高值，路面宽宜选低值。车道特征车道系数
34、车道特征车道系数单车道10四 车 道0.1-0.5双车道有分隔0.5六车道0.3-0.4无分隔0.6-0.7表表3.0.4.1 车道系数车道系数（p379）当上下行交通或轻、重车比例有明显差异时，应区别对待按实际情况进行厚当上下行交通或轻、重车比例有明显差异时，应区别对待按实际情况进行厚度设计，当交通流出现明显的超载时，设计人员应根据调查资料对累计当量轴次度设计，当交通流出现明显的超载时，设计人员应根据调查资料对累计当量轴次进行修正。进行修正。本讲稿第三十页，共七十四页5、沥青层厚度、沥青层厚度 设计时应根据公路等级、交通量及其组成、沥青品种和质量以及气候条件等因素，按照半刚性基层上沥设计时应
35、根据公路等级、交通量及其组成、沥青品种和质量以及气候条件等因素，按照半刚性基层上沥青层推荐厚度表青层推荐厚度表305-1，综合论证地选用。若交通量较小或选用经实践证明行之有效的改性沥青，可，综合论证地选用。若交通量较小或选用经实践证明行之有效的改性沥青，可选用推荐沥青层厚度的低值或中值。选用推荐沥青层厚度的低值或中值。表表305-1 半刚性基层上沥青层推荐厚度半刚性基层上沥青层推荐厚度公 路 等 级 沥青层推荐厚度(cm)公 路 等 级 沥青层推荐厚度(cm)高速公路 1218 三级公路 24 一级公路 1015 四级公路 125 二级公路 5l0 本讲稿第三十一页，共七十四页6、高级路面的基
36、层选择原则、高级路面的基层选择原则 高速公路、一级公路应采用水泥或石灰、粉煤灰稳定粒料类半刚性基层，以增高速公路、一级公路应采用水泥或石灰、粉煤灰稳定粒料类半刚性基层，以增强基层的强度和稳定性，减少低温收缩裂缝。条件允许时，底基层宜采用水泥或石强基层的强度和稳定性，减少低温收缩裂缝。条件允许时，底基层宜采用水泥或石灰、粉煤灰或石灰稳定各种集料或土类做半刚性底基层。若当地石料丰富，也可采灰、粉煤灰或石灰稳定各种集料或土类做半刚性底基层。若当地石料丰富，也可采用级配碎石或填隙碎石或天然砂砾等粒料做底基层。用级配碎石或填隙碎石或天然砂砾等粒料做底基层。当采用半刚性基层有困难时，可选用热拌或冷拌沥青碎
37、石混合料或沥青贯入碎当采用半刚性基层有困难时，可选用热拌或冷拌沥青碎石混合料或沥青贯入碎石做柔性基层。石做柔性基层。7、结构层厚度、结构层厚度1路面面层、基层、底基层的结构和厚度，应与公路等级、气候、水文、筑路材料、交通量及其组路面面层、基层、底基层的结构和厚度，应与公路等级、气候、水文、筑路材料、交通量及其组成等相适应。为了方便施工组织和管理，路面结构层次不宜太多，材料变化不宜频繁。成等相适应。为了方便施工组织和管理，路面结构层次不宜太多，材料变化不宜频繁。2基层或底基层厚度应根据交通量大小、材料的力学性能和扩散应力的效果、压实机具的功基层或底基层厚度应根据交通量大小、材料的力学性能和扩散应
38、力的效果、压实机具的功能以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。表能以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。表307-1中各种结构层的适宜厚度以及施中各种结构层的适宜厚度以及施工的最小厚度，可供设计时参考。工的最小厚度，可供设计时参考。本讲稿第三十二页，共七十四页 表307-1 各类结构层的最小厚度结构层类型施工最小厚度 cm结构层适宜厚度cm沥青混凝土、热拌沥青碎石粗粒式5.05-8中粒式4.04-6细粒式2.52.5-4沥 青 石 屑1.51.5-2.5沥 青 砂1.01-1.5沥青贯入式4.04-8沥青上拌下贯式6.06-10沥青表面处置1.0层铺1-3，拌和2-4水泥稳定类15.016
39、-20石灰稳定类15.016-20石灰工业废渣类15.016-20级配碎、砾石810-15泥结碎石810-15填隙碎石1010-12本讲稿第三十三页，共七十四页8、推荐结构、推荐结构根据使用经验和理论计算，附录根据使用经验和理论计算，附录A推荐了高速公路、一级公路、二、三级公路的路面结构，可推荐了高速公路、一级公路、二、三级公路的路面结构，可供各地区参考。各地区应结合当地的交通量、筑路材料、自然条件、施工条件等因素选用适当供各地区参考。各地区应结合当地的交通量、筑路材料、自然条件、施工条件等因素选用适当的结构类型，其结构厚度应按本规范的方法进行计算。的结构类型，其结构厚度应按本规范的方法进行计
40、算。本讲稿第三十四页，共七十四页9、层间结合、层间结合 设计时，应采取以下的技术措施，加强路面结构各层之间的紧密结合，提高路面结构整体设计时，应采取以下的技术措施，加强路面结构各层之间的紧密结合，提高路面结构整体性，应使各结构层之间不产生层间滑移。性，应使各结构层之间不产生层间滑移。1在沥青面层与半刚性基层或粒料基层之间应设置透层沥青；当半刚性基层表面有可能出现细在沥青面层与半刚性基层或粒料基层之间应设置透层沥青；当半刚性基层表面有可能出现细集料松散现象或因不能立即加铺沥青层且有施工车辆通行时，还应在透层沥青上增撒集料松散现象或因不能立即加铺沥青层且有施工车辆通行时，还应在透层沥青上增撒(23
41、)m31000m2的粗砂或石屑；在多雨地区或多雨季节施工，宜用层铺法的单层表面处治做下封的粗砂或石屑；在多雨地区或多雨季节施工，宜用层铺法的单层表面处治做下封层，以防止雨水渗入基层。层，以防止雨水渗入基层。2当沥青层由双层或三层组成时，若不能连续施工而沥青层表面被污染，或在旧沥青面层及水当沥青层由双层或三层组成时，若不能连续施工而沥青层表面被污染，或在旧沥青面层及水泥混凝土面层上加铺沥青层时，均应在层间设粘层沥青。泥混凝土面层上加铺沥青层时，均应在层间设粘层沥青。3透层沥青、粘层沥青、下封层的材料规格和用量应符合公路沥青路面施工技术透层沥青、粘层沥青、下封层的材料规格和用量应符合公路沥青路面施
42、工技术规范规范(JTJ 032)的要求。的要求。本讲稿第三十五页，共七十四页10、半刚性基层沥青路面减少缩裂的措施、半刚性基层沥青路面减少缩裂的措施 1根据实践经验，应选用符合根据实践经验，应选用符合“重交通道路石油沥青技术要求重交通道路石油沥青技术要求”或改性沥青，以或改性沥青，以减少半刚性基层沥青路面的低温缩裂。减少半刚性基层沥青路面的低温缩裂。2各地区宜结合当地材料、气候条件和使用要求，在沥青层与半刚性层之间设沥青贯各地区宜结合当地材料、气候条件和使用要求，在沥青层与半刚性层之间设沥青贯入碎石或级配碎石层，或在半刚性基层顶面铺设耐高温的土工合成材料等，经铺筑试验路，入碎石或级配碎石层，或
43、在半刚性基层顶面铺设耐高温的土工合成材料等，经铺筑试验路，总结减裂效果，逐步完善、提高和推广。总结减裂效果，逐步完善、提高和推广。本讲稿第三十六页，共七十四页第四节第四节 新建沥青路面结构厚度设计新建沥青路面结构厚度设计 路面弯沉、图路面弯沉、图14-7中，中，A点是路表弯沉的点是路表弯沉的计算点，位于双圆均布荷载的轮隙中间。计算点，位于双圆均布荷载的轮隙中间。验算沥青混凝土层底部拉应力时，应力最验算沥青混凝土层底部拉应力时，应力最大点在大点在B和和C两点之间，可分别计算图两点之间，可分别计算图14-8中中点点B、D、C、E的应力，然后确定最大应力。的应力，然后确定最大应力。一、计算图式一、计
44、算图式本讲稿第三十七页，共七十四页本讲稿第三十八页，共七十四页 回弹弯沉值大的路面，在经受了轮载不太多次的重复作用后，即呈现出某种形态的破坏；而回弹弯沉值大的路面，在经受了轮载不太多次的重复作用后，即呈现出某种形态的破坏；而回弹弯沉值小的路面，能经受轮载较多次重复作用才能达到这种形态的破坏。就是说，在达到相回弹弯沉值小的路面，能经受轮载较多次重复作用才能达到这种形态的破坏。就是说，在达到相同程度的破坏时，回弹弯沉大小同该路面的使用寿命即轮载累计重复作用次数成反比关系。同程度的破坏时，回弹弯沉大小同该路面的使用寿命即轮载累计重复作用次数成反比关系。二、路面容许弯沉和设计弯沉值二、路面容许弯沉和设
45、计弯沉值路面容许弯沉值的确切含义是：路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大路面容许弯沉值的确切含义是：路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。回弹弯沉值。我国对公路沥青路面按外观特征分为五个等级，如表我国对公路沥青路面按外观特征分为五个等级，如表14-4所示，并把第四外观等级作为路面临界破所示，并把第四外观等级作为路面临界破坏状态，以第四级路面的弯沉值的低限作为临界状态的划界标准。坏状态，以第四级路面的弯沉值的低限作为临界状态的划界标准。外观等级外观状况路面表面外观特征一好坚实、平整、无裂纹、无变形二较好平整、无变形、少量发裂三中平整、无变
46、形、有少量纵向或不规则裂纹四较坏无明显变形，有较多纵横向裂纹或局部网裂五坏连片严重龟(网)裂或拌有车辙、沉陷本讲稿第三十九页，共七十四页 从表中所列的外观特征可知，这样的临界状态相当于路面已经出现疲劳开裂并伴有少量永久变形。对从表中所列的外观特征可知，这样的临界状态相当于路面已经出现疲劳开裂并伴有少量永久变形。对相同路面结构不同外观特征的路段进行测定后发现，外观等级数愈高，弯沉值愈大，并且外观等级同弯沉相同路面结构不同外观特征的路段进行测定后发现，外观等级数愈高，弯沉值愈大，并且外观等级同弯沉值大小有着明显的联系。这样，便可确定路面处于不同极限状态时的容许弯沉值，并将此弯沉值同该路面值大小有着
47、明显的联系。这样，便可确定路面处于不同极限状态时的容许弯沉值，并将此弯沉值同该路面在以前使用期间的累计交通量建立联系。在以前使用期间的累计交通量建立联系。国内外的大量调查测定资料表明，路面达到某种临界状态时，累计交通量同容许弯沉值之间存在良好的国内外的大量调查测定资料表明，路面达到某种临界状态时，累计交通量同容许弯沉值之间存在良好的双对数关系双对数关系.这种关系可以表示为这种关系可以表示为:容许回弹弯沉值cm累计当量轴载作用次数LR随N改变的变化率回归系数本讲稿第四十页，共七十四页将不同路面外观状态的实测路面弯沉值，分别按二倍标准差原则舍弃异常点后，计算其代表将不同路面外观状态的实测路面弯沉值
48、，分别按二倍标准差原则舍弃异常点后，计算其代表弯沉值，并考虑测点数的影响，进行加权平均求得各路段的容许弯沉值。容许弯沉值。与累弯沉值，并考虑测点数的影响，进行加权平均求得各路段的容许弯沉值。容许弯沉值。与累计标准当量轴次的计算回归可以得到计标准当量轴次的计算回归可以得到路面设计弯沉值是根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面路面设计弯沉值是根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的，相当于路面竣工后第一年不利季节、路面在标准轴载层和基层类型确定的，相当于路面竣工后第一年不利季节、路面在标准轴载100kN作用下，测得的最大回弹弯沉值。作用下，测得的最大
49、回弹弯沉值。路基路面结构层的材料特性、压实程度、干湿状况、温度环境、结构类型、气候条件、交通组成、检路基路面结构层的材料特性、压实程度、干湿状况、温度环境、结构类型、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备等将对弯沉的变化产生很大的影响。测时的环境条件以及所使用的仪器设备等将对弯沉的变化产生很大的影响。(r=077，n=50)本讲稿第四十一页，共七十四页 经过大量的测试和分析，得到路面设计弯沉值计算公式如下：经过大量的测试和分析，得到路面设计弯沉值计算公式如下：式中：式中：L d-路面设计弯沉值，路面设计弯沉值，0.01mm，该值是在标准温度，标准轴载作用下，测定的路表回弹弯沉
50、值，对半刚，该值是在标准温度，标准轴载作用下，测定的路表回弹弯沉值，对半刚性基层用性基层用5.4m弯沉仪，对柔性基层为弯沉仪，对柔性基层为3.6m弯沉仪；若用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时，应建立相应的换算关弯沉仪；若用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时，应建立相应的换算关系进行换算；系进行换算；Ne设计年限内一个车道上累计当量轴次；设计年限内一个车道上累计当量轴次；A 公路等级系数，高速公路、一级公路为公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为，二级公路为1.1，三、四级公路为，三、四级公路为1.2；As面层类型系数，沥青混凝土面层为面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌沥青碎石、