沥青路面设计2010.pptx

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1、第14.1节 概述二、设计原则上级 上页 下页三、设计理论与方法三、设计理论与方法因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资（一）经验法（一）经验法原理：原理：通过试验路或对使用道路的试验观测建立通过试验路或对使用道路的试验观测建立路面结构、车辆荷载、路面结构、车辆荷载、路面使用性能路面使用性能三者关系，进行路面结构设计。三者关系，进行路面结构设计。以美国的以美国的CBRCBRCBRCBR法、法、AASHTOAASHTOAASHTOAASHTO法为代表。法为代表。（二）力学经验法（二）力学经验法原理：原理：通过力学原理分析路面结构在荷载和环

2、境作用下的力学响应，建通过力学原理分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应，建立立力学响应量力学响应量与与路面使用性能路面使用性能的关系，进行路面结构设计。的关系，进行路面结构设计。以美国以美国ShellShell法、法、AIAI法、前苏联运输工程部方法以及我国沥青路面设计方法、前苏联运输工程部方法以及我国沥青路面设计方法为代表。法为代表。第1页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页设计理论设计理论弹性层状体系理论弹性层状体系理论弹弹性性层层状状体体系系是是由由若若干干个个弹弹性性层层组组成成，上上面面各各层层具具有有一一定定厚厚度度，最最下下一层为弹性半空间体。一层为弹性半空间体。设计

3、方法概述设计方法概述力学模型力学模型力学模型力学模型双圆垂直均布荷载作用下的双圆垂直均布荷载作用下的双圆垂直均布荷载作用下的双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系多层弹性层状体系多层弹性层状体系多层弹性层状体系 路面整体刚度设计指标路面整体刚度设计指标路面整体刚度设计指标路面整体刚度设计指标设计弯沉值设计弯沉值设计弯沉值设计弯沉值 路面抗弯拉验算指标路面抗弯拉验算指标路面抗弯拉验算指标路面抗弯拉验算指标层底容许拉应力层底容许拉应力层底容许拉应力层底容许拉应力 路面抗剪验算指标路面抗剪验算指标路面抗剪验算指标路面抗剪验算指标面层容许剪应力面层容许剪应力面层容许剪应力面层容许剪应力 F我国设计方

4、法我国设计方法第2页/共68页第3页/共68页上级 上页 下页ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0AA路表弯沉值计算图式ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0B DECCEDB层底拉应力计算图式h1hnEn-1 n-1E1 1E0 0DD剪应力计算图式第4页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页四、交通等级1.设计年限 2.轴载公路等级及其功能公路等级及其功能公路等级及其功能公路等级及其功能设计年限设计年限设计年限设计年限高速公路、一级公路高速公路、一级公路高速公路、一级公路高速公路、一级公路1515二级公路二级公路二级公路二级公路1212三级公路三级公路三级公路三级公路8 8

5、四级公路四级公路四级公路四级公路6 6标标标标 准准准准 轴轴轴轴 载载载载BZZBZZ100100 标准轴载标准轴载标准轴载标准轴载P/kNP/kN100100 轮胎接地压强轮胎接地压强轮胎接地压强轮胎接地压强p/MPap/MPa0.700.70 单轮传压面当量圆直单轮传压面当量圆直单轮传压面当量圆直单轮传压面当量圆直径径径径d/cmd/cm21.3021.30 两轮中心距两轮中心距两轮中心距两轮中心距/cm/cm1.5d1.5d第5页/共68页标 准 轴 载 车第6页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页FF沥青路面设计的轴载换算方法沥青路面设计的轴载换算方法换算原则疲劳等效原则换算

6、原则疲劳等效原则换算原则疲劳等效原则换算原则疲劳等效原则：同一种路面结构在不同轴：同一种路面结构在不同轴：同一种路面结构在不同轴：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。载作用下达到相同的损伤程度。载作用下达到相同的损伤程度。载作用下达到相同的损伤程度。即：即：作用在同一结构上的作用在同一结构上的A A A A荷载使其破坏的次数为荷载使其破坏的次数为a a a a；B B B B荷载使其破坏的次数为荷载使其破坏的次数为b b b b，两，两荷载使路面达到同样的损伤，荷载使路面达到同样的损伤，则（则（A-aA-aA-aA-a）等效（）等效（B-bB-bB-bB-b）。）。不同的力学参数

7、对应的疲劳等效效应不同。不同的力学参数对应的疲劳等效效应不同。如应力、应变对应的轴载换算方法不同。如应力、应变对应的轴载换算方法不同。第7页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页FF沥青路面设计的荷载换算方程沥青路面设计的荷载换算方程1 1 1 1）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时式中：N标准轴载的当量轴次，次/日；n1被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；PS标准轴载100KN；Pi被换算车辆的各级轴载，KN；k被换算车辆的类型数；C1轴

8、载系数，C1=1+1.2(m-1),m是轴数。当轴间距大于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，按双轴或多轴计算。C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。不计25KN以下轴载第8页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页2 2 2 2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时）当进行半刚性基层层底拉应力验算时）当进行半刚性基层层底拉应力验算时）当进行半刚性基层层底拉应力验算时轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09轴载系数，C1=1+2（m-1),m是轴数不计40KN以下轴载第9页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页3.设计年限内累计交通量

9、或或双向单车道双向单车道1.0双向六车道双向六车道0.30.4双向双车道双向双车道0.60.7双向双向八车道八车道0.2-0.3双向四车道双向四车道0.40.5公路无分隔时，路面窄取高值，路面宽取低值公路无分隔时，路面窄取高值，路面宽取低值第一年双向累计第一年双向累计当量轴次当量轴次设计年限内交通设计年限内交通量平均增长率量平均增长率车道系数车道系数第10页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页例题：根据下表提供的资料进行路面结构设计的交通量轴载换算,并分别适用于沥青路面设计和刚性路面设计(沥青路面设计寿命为15年,刚性路面设计寿命为30年),要求分别列出计算公式,列表计算轴载换算系数和

10、计算累计标准轴载作用次数。交通车型交通车型代表车型代表车型前轴重前轴重(KN)后轴重后轴重(KN)后轴数后轴数后轴轮后轴轮组数组数交通量交通量辆辆/日日小客车小客车红旗小客车红旗小客车-3000中客车中客车金杯金杯SY13212.827.612700大客车大客车解放解放CA34024.270.412500小货车小货车北京北京BJ13013.427.4123000中货车中货车解放解放CA1521.070.412600东风东风EQ14023.669.3121000大货车大货车黄河黄河NJ15148.3100.312800特大车特大车东风东风EQ14425.770.1222500红岩红岩CQ3029

11、062.0119.0222200拖挂车拖挂车五十铃五十铃60.0100-8023240大中型拖拉机大中型拖拉机20.08-82230注注注注:a.a.a.a.拖挂车拖挂车拖挂车拖挂车:前轴前轴前轴前轴60KN 60KN 60KN 60KN 中轴中轴中轴中轴100KN 100KN 100KN 100KN 后轴后轴后轴后轴280KN280KN280KN280KN；b.b.b.b.昼夜交通量为双向车道年平均日通行车辆数；昼夜交通量为双向车道年平均日通行车辆数；昼夜交通量为双向车道年平均日通行车辆数；昼夜交通量为双向车道年平均日通行车辆数；c.r=8c.r=8c.r=8c.r=8；d.d.d.d.按高

12、速公路考虑按高速公路考虑按高速公路考虑按高速公路考虑第11页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页交通交通车型车型代表车型代表车型轴重轴重KNC1C2niNi小客车小客车红旗小客车红旗小客车前轴前轴后轴后轴20-30000中客车中客车金杯金杯SY132前轴前轴后轴后轴12.827.61170002.6大客车大客车解放解放CA340前轴前轴后轴后轴24.270.4115001.0108.6.特大车特大车东风东风EQ144前轴前轴后轴后轴25.770.1212.2115001.4234.6拖挂车拖挂车五十铃五十铃前轴前轴中轴中轴后轴后轴60.0100802112.2111404.34033.

13、3N=N1+N2+1 1 1 1）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时不计25KN以下轴载第12页/共68页第14.1节 概述上级 上页 下页4.交通等级交通等级交通等级交通等级交通等级BZZ-100BZZ-100累计标准轴次累计标准轴次累计标准轴次累计标准轴次(次次次次/车道车道车道车道)轴重大于等于轴重大于等于轴重大于等于轴重大于等于40KN40KN累计轴次累计轴次累计轴次累计轴次(辆辆辆辆/日日日日/车道车道车道车道)轻交通轻交通轻交通轻交通3

14、103106 66002.5102.5107 730003000第13页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介上级 上页 下页一、基本假设与解题方法一、基本假设与解题方法一、基本假设与解题方法一、基本假设与解题方法基本假设：基本假设：基本假设：基本假设：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；变是微小的；变是微小的；变是微小的；最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，最下一层在水平方向

15、和垂直向下方向为无限大，最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为其上各层厚度为其上各层厚度为其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；有限、水平方向为无限大；有限、水平方向为无限大；有限、水平方向为无限大；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；和位移为零；和位移为零；和位移为零；层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖层

16、间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；向应力和位移连续而无摩阻力（称滑动体系）；不计自重。不计自重。不计自重。不计自重。满足上述假定的为理想弹性体，弹性常数：弹性模量满足上述假定的为理想弹性体，弹性常数：弹性模量E E和泊松比和泊松比，两参数相互独立。两参数相互独立。第14页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介轴对称弹性体：几何形

17、状、约束条件、承受荷载都对称于某轴(通过该轴的任意平面均对称)，并且所有的应力、应变和位移也对称于该轴。变量只与r和z相关，与无关。通常采用柱坐标系上级 上页 下页求解方法：求解方法：将车轮荷载简化为圆形均布荷载将车轮荷载简化为圆形均布荷载（垂直荷载与水平荷载），（垂直荷载与水平荷载），并并在圆柱坐标体系中分析各分量。在圆柱坐标体系中分析各分量。第15页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介联合上述方程求解：分离变量法、汉克尔变换法上级 上页 下页平衡方程（平衡方程（14-714-7）式）式力沿坐标方向平衡。力的大小等于相应应力大小乘力沿坐标方向平衡。力的大小等于相应应力大小乘以应力作用

18、面积；反映物体内任一点应力状态与该点分布力或体力之间的以应力作用面积；反映物体内任一点应力状态与该点分布力或体力之间的微分关系。微分关系。2 2个个物理方程（物理方程（14-814-8）式）式应力与应变关系。应力与应变关系。4 4个个几何方程（几何方程（14-914-9）式）式位移与应变的关系。通过弹性体内任一点沿坐标方位移与应变的关系。通过弹性体内任一点沿坐标方向微元段的相对变形求得。向微元段的相对变形求得。4 4个个（或微分得到（或微分得到变形连续方程）变形连续方程）未知量：未知量：1010个个第16页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介联合上述方程求解：分离变量法、汉克尔变换法上

19、级 上页 下页通解：垂直位移通解：垂直位移第17页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介上级 上页 下页双层连续体系：垂直位移系数垂直位移系数查图查图14-414-4第18页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介上级 上页 下页查图查图查图查图14-414-4第19页/共68页第14.2节 弹性层状体系理论简介上级 上页 下页二、主应力计算求解：求解：求解：求解：最大剪应力：最大剪应力：最大剪应力：最大剪应力：第第1 1应力状应力状态不变量态不变量三个主应力三个主应力第第2 2应力状应力状态不变量态不变量第第3 3应力状应力状态不变量态不变量第20页/共68页第14.3节 沥青路面

20、结构组合设计上级 上页 下页F一、结构组合的原则:（一）适应行车荷载作用的要求半无限体的应变半无限体的应变容许应变容许应变各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各结构层材料的效能得到各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。充分发挥。第21页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页（二）适当的层数和层厚（二）适当的层数和层厚（二）适当的层数和层厚（二）适当的层数和层厚公公 路路 等等 级级沥青层推荐厚度（沥青层推荐厚度（cmcm）公公 路路 等等 级级沥青层推荐厚度（沥青层推荐厚度（cmcm）高速公路高速公路12-1812

21、-18三级公路三级公路2-42-4一级公路一级公路10-1510-15四级公路四级公路1-2.51-2.5二级公路二级公路5-105-10第22页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页（三）考虑水温状况的影响潮湿路段及中湿路段沥青路面的基层一般应选择水稳定性好的材料。潮湿路段及中湿路段沥青路面的基层一般应选择水稳定性好的材料。潮湿路段及中湿路段沥青路面的基层一般应选择水稳定性好的材料。潮湿路段及中湿路段沥青路面的基层一般应选择水稳定性好的材料。在季冻地区，当冻深较大，路基土为易冻胀土时，路面结构中应设置防在季冻地区，当冻深较大，路基土为易冻胀土时，路面结构中应设置防在季冻

22、地区，当冻深较大，路基土为易冻胀土时，路面结构中应设置防在季冻地区，当冻深较大，路基土为易冻胀土时，路面结构中应设置防止冻胀和翻浆的垫层。路面总厚度的确定，除满足强度要求外，还应满止冻胀和翻浆的垫层。路面总厚度的确定，除满足强度要求外，还应满止冻胀和翻浆的垫层。路面总厚度的确定，除满足强度要求外，还应满止冻胀和翻浆的垫层。路面总厚度的确定，除满足强度要求外，还应满足防冻厚度的要求。足防冻厚度的要求。足防冻厚度的要求。足防冻厚度的要求。基层易于冲刷或路基路面排水不良应在面层中最少使用一层不透水的沥基层易于冲刷或路基路面排水不良应在面层中最少使用一层不透水的沥基层易于冲刷或路基路面排水不良应在面层

23、中最少使用一层不透水的沥基层易于冲刷或路基路面排水不良应在面层中最少使用一层不透水的沥青混合料。青混合料。青混合料。青混合料。第23页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页（四）适应复杂受力条件提高基层模量和厚度可以显著降低路基压应力提高基层模量和厚度可以显著降低路基压应力提高基层模量和厚度可以显著降低路基压应力提高基层模量和厚度可以显著降低路基压应力对路面弯沉的影响，对路面弯沉的影响，对路面弯沉的影响，对路面弯沉的影响，路基模量路基模量路基模量路基模量 基层模量基层模量基层模量基层模量 基层厚度基层厚度基层厚度基层厚度 面层模量面层模量面层模量面层模量 面层厚度面层厚度

24、面层厚度面层厚度基层底面拉应力随着基层模量的相对增大而增大，随着路基模量的增大基层底面拉应力随着基层模量的相对增大而增大，随着路基模量的增大基层底面拉应力随着基层模量的相对增大而增大，随着路基模量的增大基层底面拉应力随着基层模量的相对增大而增大，随着路基模量的增大而减小。而减小。而减小。而减小。基层与面层的模量比应不小于基层与面层的模量比应不小于基层与面层的模量比应不小于基层与面层的模量比应不小于0.30.3，土基与基层或底基层的模量比宜为，土基与基层或底基层的模量比宜为，土基与基层或底基层的模量比宜为，土基与基层或底基层的模量比宜为0.08-0.400.08-0.40。只有面层本身抗剪强度高

25、和采用较高模量的基层才对控制剪切破坏有效，只有面层本身抗剪强度高和采用较高模量的基层才对控制剪切破坏有效，只有面层本身抗剪强度高和采用较高模量的基层才对控制剪切破坏有效，只有面层本身抗剪强度高和采用较高模量的基层才对控制剪切破坏有效，其他因素影响甚微。其他因素影响甚微。其他因素影响甚微。其他因素影响甚微。第24页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页（五）顾及各结构层结构特性与相邻层次的互相影响在冰冻地区和气候干燥地区，无机结合料稳定类基层的收缩常会在沥青路面在冰冻地区和气候干燥地区，无机结合料稳定类基层的收缩常会在沥青路面在冰冻地区和气候干燥地区，无机结合料稳定类基层的

26、收缩常会在沥青路面在冰冻地区和气候干燥地区，无机结合料稳定类基层的收缩常会在沥青路面上产生反射裂缝，可在层间加设一层柔性联结层，或者适当加厚面层上产生反射裂缝，可在层间加设一层柔性联结层，或者适当加厚面层上产生反射裂缝，可在层间加设一层柔性联结层，或者适当加厚面层上产生反射裂缝，可在层间加设一层柔性联结层，或者适当加厚面层 。在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等颗粒类材料。必在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等颗粒类材料。必在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等颗粒类材料。必在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎（砾）石等颗粒类材料。必要时，可

27、在路基顶面设土工布隔离层，以防止基层污染或路面变形过大。要时，可在路基顶面设土工布隔离层，以防止基层污染或路面变形过大。要时，可在路基顶面设土工布隔离层，以防止基层污染或路面变形过大。要时，可在路基顶面设土工布隔离层，以防止基层污染或路面变形过大。层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性续性续性续性沥青面层与基层间应设置沥青透层或沥青粘层，必要时使用下封层。沥青面层与基

28、层间应设置沥青透层或沥青粘层，必要时使用下封层。沥青面层与基层间应设置沥青透层或沥青粘层，必要时使用下封层。沥青面层与基层间应设置沥青透层或沥青粘层，必要时使用下封层。第25页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页F一、沥青路面结构组合原则一、沥青路面结构组合原则（一）适应行车荷载作用的要求（一）适应行车荷载作用的要求（二）适当的层数和层厚（二）适当的层数和层厚（三）考虑水温状况的影响（三）考虑水温状况的影响（四）适应复杂受力条件（四）适应复杂受力条件（五）顾及各结构层结构特性与相邻层次的互相影响（五）顾及各结构层结构特性与相邻层次的互相影响第26页/共68页第14.3节

29、 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页沥青混合料类型沥青混合料类型沥青混合料类型沥青混合料类型公称最大粒径公称最大粒径公称最大粒径公称最大粒径（mmmmmmmm）最小压实厚度最小压实厚度最小压实厚度最小压实厚度（mmmmmmmm）适宜厚度适宜厚度适宜厚度适宜厚度（mmmmmmmm）砂粒式沥青砼砂粒式沥青砼砂粒式沥青砼砂粒式沥青砼4.754.754.754.75101010101515151525252525细粒式沥青砼细粒式沥青砼细粒式沥青砼细粒式沥青砼9.59.59.59.5202020202020202025252525细粒式沥青砼细粒式沥青砼细粒式沥青砼细粒式沥青砼13.213.213.

30、213.2303030303030303040404040中粒式沥青砼中粒式沥青砼中粒式沥青砼中粒式沥青砼16161616404040404040404060606060中粒式沥青砼中粒式沥青砼中粒式沥青砼中粒式沥青砼19191919505050506060606080808080粗粒式沥青砼粗粒式沥青砼粗粒式沥青砼粗粒式沥青砼26.526.526.526.56060606070707070100100100100粗粒式大粒径沥青碎石粗粒式大粒径沥青碎石粗粒式大粒径沥青碎石粗粒式大粒径沥青碎石26.526.526.526.57070707080808080120120120120粗粒式大粒径沥

31、青碎石粗粒式大粒径沥青碎石粗粒式大粒径沥青碎石粗粒式大粒径沥青碎石31.531.531.531.590909090100100100100150150150150特粗式大粒径沥青碎石特粗式大粒径沥青碎石特粗式大粒径沥青碎石特粗式大粒径沥青碎石37.537.537.537.5100100100100120120120120150150150150二、面层结构推荐：二、面层结构推荐：二、面层结构推荐：二、面层结构推荐：第27页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页三、基层结构推荐结构类型结构类型最小厚度最小厚度/cm/cm结构层适宜厚度结构层适宜厚度/cm/cm柔性基层柔性基

32、层沥青稳定碎石沥青稳定碎石无结合料级配碎石无结合料级配碎石1010151510-2010-2015-2515-25半刚性基层半刚性基层水泥稳定类水泥稳定类石灰粉煤灰稳定类石灰粉煤灰稳定类综合稳定类综合稳定类20202020202020-3020-3020-3020-3020-3020-30刚性基层刚性基层不配筋混凝土不配筋混凝土配筋混凝土配筋混凝土连续配筋混凝土连续配筋混凝土22222222222222-2422-2422-2422-2422-2422-24第28页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页四、垫层结构推荐防水垫层、排水垫层、防污垫层、防冻垫层垫层设置条件：垫

33、层设置条件：垫层设置条件：垫层设置条件：地下水位高，地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。排水不良的土质路堑，排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。季节性冰冻地区中湿、潮湿路段，季节性冰冻地区中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设防冻垫层路段。可能产生冻胀需设防冻垫层路段。基层或底基层可能受污染基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。以及路基软弱的路段。第29页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页结构层类型结构层类型施工最小厚度（施工最小厚度（cmcm

34、）结构层的适宜厚度（结构层的适宜厚度（cmcm）沥青混凝土沥青混凝土热拌沥青碎热拌沥青碎石石粗粗 粒粒 式式5.05.06-86-8中中 粒粒 式式4.04.04-64-6细细 粒粒 式式2.52.52.5-42.5-4沥青石屑沥青石屑1.51.51.5-2.51.5-2.5沥青砂沥青砂1.01.01.0-1.51.0-1.5沥青贯入式沥青贯入式4.04.04-84-8沥青上拌下贯式沥青上拌下贯式6.06.06-106-10沥青表面处治沥青表面处治1.01.0层铺层铺1-31-3，拌和，拌和2-42-4水泥稳定类水泥稳定类15.015.016-2016-20石灰稳定类石灰稳定类15.015.0

35、16-2016-20石灰工业废渣类石灰工业废渣类15.015.016-2016-20级配碎、砾石级配碎、砾石8 810-1510-15泥结碎石泥结碎石8 810-1510-15填隙碎石填隙碎石101010-1210-12第30页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页冻结指数冻结指数冻结指数冻结指数：每年冬季负温度与天数乘积的累积值每年冬季负温度与天数乘积的累积值(d)。根据二十年以上的冻结指数将全国冰冻区划分为四个区域根据二十年以上的冻结指数将全国冰冻区划分为四个区域 冻区划分冻区划分重冻区重冻区中冻区中冻区轻冻区轻冻区非冻区非冻区冻结指数冻结指数200020002000

36、200080080080080050505050第31页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页路基路基类型类型道路冻深道路冻深粘性土、细亚砂土粘性土、细亚砂土粉粉 性性 土土砂石类砂石类稳定土类稳定土类工业废料工业废料类类砂石类砂石类稳定土类稳定土类工业废料工业废料类类中湿中湿50-10050-10040-4540-4535-4035-4030-3530-3545-5045-5040-4540-4530-4030-40100-150100-15045-5045-5040-4540-4535-4035-4050-6050-6045-5045-5040-4540-45150-

37、200150-20050-6050-6045-5545-5540-5040-5060-7060-7050-6050-6045-5045-5020020060-7060-7055-6555-6550-5550-5570-7570-7560-7060-7050-6550-65潮湿潮湿60-10060-10045-5545-5540-5040-5035-4535-4550-6050-6045-5545-5540-5040-50100-150100-15055-6055-6050-5550-5545-5045-5060-7060-7055-6555-6550-6050-60150-200150-200

38、60-7060-7055-6555-6550-5550-5570-8070-8065-7065-7060-6560-6520020070-8070-8065-7565-7555-7055-7080-10080-10070-9070-9065-8065-80最小防冻厚度最小防冻厚度最小防冻厚度最小防冻厚度/cm/cm第32页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页1530cm石灰土、二灰土、水泥石灰土或与上层相同的 材料418cm一至三层AC或AC+AM或SMA+AC1530cm水泥稳定集料、二灰稳定集料、水泥二灰稳定集料15？cm粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣、412cm一至

39、三层AC或AC+AM或SMA+AC820cm一至二层沥青碎石1540cm级配碎石或沥青稳定碎石级配碎石15？cm粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣、典型半刚性基层沥青路面典型半刚性基层沥青路面典型半刚性基层沥青路面典型半刚性基层沥青路面典型柔性基层沥青路面典型柔性基层沥青路面典型柔性基层沥青路面典型柔性基层沥青路面第33页/共68页第14.3节 沥青路面结构组合设计上级 上页 下页本节小结：1.1.沥青路面结构组合原则沥青路面结构组合原则2.2.面层结构推荐面层结构推荐3.3.基层结构推荐基层结构推荐4.4.垫层结构推荐垫层结构推荐我国常用沥青路面结构我国常用沥青路面结构第34页/共68页第14.4

40、节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页 我国现行的沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。对高速公路、一级公路和二级公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层应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层的剪应力验算。公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范JTG D50-2006JTG D50-2006第35页/共68页上级 上页 下页ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0AA路表弯沉值计算图式ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0B DECCEDB层底拉应力计算图式h1hnEn-1 n-1E1 1E0 0D

41、D剪应力计算图式第36页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页一、设计指标与极限标准1.设计指标高速、一级、高速、一级、高速、一级、高速、一级、二级公路二级公路二级公路二级公路的路面结构设计，应以的路面结构设计，应以的路面结构设计，应以的路面结构设计，应以路表面回弹弯沉值路表面回弹弯沉值路表面回弹弯沉值路表面回弹弯沉值和和和和沥青混凝土层沥青混凝土层沥青混凝土层沥青混凝土层层底拉应力层底拉应力层底拉应力层底拉应力(拉应变拉应变拉应变拉应变)及及及及半刚性材料层的层底拉应力半刚性材料层的层底拉应力半刚性材料层的层底拉应力半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。为设计指标。为设计

42、指标。为设计指标。三级、四级公路三级、四级公路三级、四级公路三级、四级公路以以以以路表面设计弯沉值路表面设计弯沉值路表面设计弯沉值路表面设计弯沉值为设计指标。为设计指标。为设计指标。为设计指标。有条件时有条件时有条件时有条件时，对重载交通路面检验沥青混合料的，对重载交通路面检验沥青混合料的，对重载交通路面检验沥青混合料的，对重载交通路面检验沥青混合料的抗剪切强度抗剪切强度抗剪切强度抗剪切强度。第37页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页1.轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值小于或等于设计弯沉值。2.2.轮隙中心（轮隙中心（轮隙中心（轮隙中心（C C点）或单圆荷载中心处（点

43、）或单圆荷载中心处（点）或单圆荷载中心处（点）或单圆荷载中心处（B B点）点）点）点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。2.2.极限状态极限状态极限状态极限状态ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0B DECCEDB层底拉应力计算图式A第38页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页二、路面结构厚度设计方程式与设计参数1.设计弯沉2.2.2.2.计算弯沉计算弯沉计算弯沉计算弯沉设计弯沉值设计弯沉值设计弯沉值设计弯沉值 ：根据设计年限内根据设计年限内一个车道上一个

44、车道上预测预测预测预测通过的累计当通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计层类型而确定的路面弯沉设计值。值。Ab基层类型系数，对半刚性基层基层类型系数，对半刚性基层=1.0；柔性基层；柔性基层=1.6 第39页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法例题：某新建一级公路，已知设计年限内一个车道上累计当量轴载作用次数为3200000次/一车道，公路等级系数A2=1.0，面层类型系数As=1.0，基层类型系数Ab=1.6，试计算路面的设计弯沉值ld=?(0.01mm)上级 上页 下页解：解：解：解：ld=600ld=600 NeNe(-0.2)

45、AcAsAb-0.2)AcAsAb =6003200000 =6003200000(-0.2)111.6-0.2)111.6 =48(0.01mm)=48(0.01mm)第40页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页例题：某地拟造一条一级公路，路面结构如图，根据交通量调查与计算，路面竣工后第一年双向交通量BZZ-100标准轴载日平均作用次数2300（次/日），交通量增长率r=8%，车道系数取0.5，试确定该路面结构的设计弯沉值ld。第41页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法解：上级 上页 下页或或第42页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下

46、页交工验收弯沉值：交工验收弯沉值：交工验收弯沉值：交工验收弯沉值：检验路面是否达到设计要求的指标之一。当确定结构厚度后，检验路面是否达到设计要求的指标之一。当确定结构厚度后，检验路面是否达到设计要求的指标之一。当确定结构厚度后，检验路面是否达到设计要求的指标之一。当确定结构厚度后，应根据该结构厚度计算其路表弯沉值，该值即为交工验收弯沉值。应根据该结构厚度计算其路表弯沉值，该值即为交工验收弯沉值。应根据该结构厚度计算其路表弯沉值，该值即为交工验收弯沉值。应根据该结构厚度计算其路表弯沉值，该值即为交工验收弯沉值。容许弯沉值：容许弯沉值：容许弯沉值：容许弯沉值：路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴

47、载作用下容许出现的最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。大回弹弯沉值。大回弹弯沉值。大回弹弯沉值。当以设计弯沉为控制指标设计路面时当以设计弯沉为控制指标设计路面时，路面设计弯沉即为路面竣工验收弯沉；，路面设计弯沉即为路面竣工验收弯沉；当以弯拉应力为控制指标设计路面时当以弯拉应力为控制指标设计路面时，路面结构参数计算得到的弯沉为路面竣，路面结构参数计算得到的弯沉为路面竣工验收弯沉。工验收弯沉。路面竣工验收指标竣工弯沉第43页/共68页第14.4节

48、 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页3.弯沉综合修正系数 弯沉综合修正系数：弯沉综合修正系数：弯沉综合修正系数：弯沉综合修正系数：由于理论假设与实际路面工作状态的差异而形成实测弯沉值与由于理论假设与实际路面工作状态的差异而形成实测弯沉值与由于理论假设与实际路面工作状态的差异而形成实测弯沉值与由于理论假设与实际路面工作状态的差异而形成实测弯沉值与理论计算值不等，将理论计算值不等，将理论计算值不等，将理论计算值不等，将实测弯沉值与理论弯沉值之比实测弯沉值与理论弯沉值之比实测弯沉值与理论弯沉值之比实测弯沉值与理论弯沉值之比定义为弯沉综合修正系数。定义为弯沉综合修正系数。定义为弯沉综合修正系数。定义

49、为弯沉综合修正系数。第44页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页4.4.4.4.层底拉应力层底拉应力层底拉应力层底拉应力 理论最大拉应理论最大拉应力系数力系数容许拉应力容许拉应力容许拉应力容许拉应力 抗拉强度结构系数抗拉强度结构系数抗拉强度结构系数抗拉强度结构系数 KsKs：一个考虑沥青混合料和半一个考虑沥青混合料和半一个考虑沥青混合料和半一个考虑沥青混合料和半刚性材料疲劳破坏特性的安全系数，它是根据刚性材料疲劳破坏特性的安全系数，它是根据刚性材料疲劳破坏特性的安全系数，它是根据刚性材料疲劳破坏特性的安全系数，它是根据一次荷载作用下的破坏强度与不同轴次作用下一次荷载作用

50、下的破坏强度与不同轴次作用下一次荷载作用下的破坏强度与不同轴次作用下一次荷载作用下的破坏强度与不同轴次作用下的疲劳破坏强度之比，并考虑公路等级、室内的疲劳破坏强度之比，并考虑公路等级、室内的疲劳破坏强度之比，并考虑公路等级、室内的疲劳破坏强度之比，并考虑公路等级、室内与现场差异等因素而确定。与现场差异等因素而确定。与现场差异等因素而确定。与现场差异等因素而确定。P392P392 第45页/共68页第14.4节 我国沥青路面设计方法上级 上页 下页5.路基回弹模量现场实测法现场实测法 P45/P393P45/P3931）刚性承载板测定2）由回弹弯沉测定EoL某点土基回弹模量；Eos某路段土基回弹