12沥青路面设计

1、第十二章第十二章 沥青路面设计沥青路面设计本章提示：本章提示：本章为书中重点章节。要求掌握沥青路面结构本章为书中重点章节。要求掌握沥青路面结构组合设计及常用结构组合，常用各结构层的适宜厚度。我国组合设计及常用结构组合，常用各结构层的适宜厚度。我国新建沥青路面设计的理论方法、设计指标和控制指标、各参新建沥青路面设计的理论方法、设计指标和控制指标、各参数的选取以及常用参数指标值、沥青路面设计步骤等均为重数的选取以及常用参数指标值、沥青路面设计步骤等均为重点内容，需要结合示例充分理解掌握。点内容，需要结合示例充分理解掌握。12.1 概概 述述12.2 弹性层状体系理论简介及应力分析弹性层状体系理论简

2、介及应力分析12.3 路面结构层与组合设计路面结构层与组合设计12.4 我国新建沥青路面设计方法我国新建沥青路面设计方法12.1 概概 述述结构、材料、荷载、环境、经济结构、材料、荷载、环境、经济 沥青路面设计包括交通量实测、分析与预测，材料选择，混合料配合比设计，沥青路面设计包括交通量实测、分析与预测，材料选择，混合料配合比设计，设计参数的测试与确定，路面结构组合设计与厚度计算，路面排水系统设计设计参数的测试与确定，路面结构组合设计与厚度计算，路面排水系统设计和其他路面工程设计等。并进行路面结构方案的技术经济综合比较，提出和其他路面工程设计等。并进行路面结构方案的技术经济综合比较，提出推荐方

3、案。推荐方案。12.1.1 沥青路面设计内容沥青路面设计内容 12.1.2 沥青路面设计原则沥青路面设计原则 综合设计综合设计 、因地制宜、合理选材、节约资源的原则，、因地制宜、合理选材、节约资源的原则，选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。结合当地条件，积极、慎重地推广新技术、新结构、结合当地条件，积极、慎重地推广新技术、新结构、新材料、新工艺，并认真铺筑试验路段，总结经验，新材料、新工艺，并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完善，逐步推广。不断完善，逐步推广。12.1.3 沥青路面结构设计理论与方法沥青路面结构设计

4、理论与方法经验法经验法从理论法向经验法、再从经验法向理论法转变的曲折过程从理论法向经验法、再从经验法向理论法转变的曲折过程 1901年，美国麻省出现了第一个路面设计方法的公式年，美国麻省出现了第一个路面设计方法的公式 1929年，开创加州承载比（年，开创加州承载比（cbr）的相对强度试验法，）的相对强度试验法，1942年，通过十余年的路面调查，把土的年，通过十余年的路面调查，把土的cbr与路面的经验厚度建立了关系，与路面的经验厚度建立了关系，得出图解，提出了得出图解，提出了cbr方法方法 1956年，美国年，美国aasho试验路试验路 70年代，美国的年代，美国的ai法和法和shell设计法设

5、计法 1987年，美国启动了历时年，美国启动了历时5年、投资年、投资1.5亿美元的亿美元的shrp计划，重要的成果之一计划，重要的成果之一即为即为superpavetm (superior performing asphalt pavement)高性能沥青路面设计和分析系统。高性能沥青路面设计和分析系统。 力学力学经验法经验法12.1.4沥青路面损坏形式及控制指标沥青路面损坏形式及控制指标1路面结构的损坏形式（1）横向裂缝 图12.1 收缩裂缝 图12.2 基层引起的反射裂缝（2）纵向裂缝（3）网裂及龟裂 （4）沉陷与坑槽（5）车辙、波浪与拥包（6）其他病害2. 2. 设计的控制标准设计的控制

6、标准（1）控制路基路面沉陷指标。）控制路基路面沉陷指标。00ee00ee（2）控制疲劳开裂指标）控制疲劳开裂指标rrrr（3）控制车辙指标）控制车辙指标 rerell00ee（4）控制低温缩裂指标）控制低温缩裂指标trrt（5）控制面层的剪切推移指标）控制面层的剪切推移指标r12.2弹性层状体系理论简介及应力分析弹性层状体系理论简介及应力分析严格地说，沥青路面在力学性质上属于非线性的弹一粘一塑性体。但严格地说，沥青路面在力学性质上属于非线性的弹一粘一塑性体。但 12.2.1 基本假设假设假设： 1）各结构层是完全弹性的线变形体。 2）各结构层内部连续。 3）材料均质，各向同性 4）路基路面体系

7、的位移微小。 5）结构物在受车轮荷载作用以前，初应力为零。 6）在结构物表面作用有限尺寸的荷载，荷载作用范围以外无其他荷载作用。 7）接触条件。 12.2.2 解题方法2222222222121zrzzrrzrzrzzrzr22221211zezreu12.3 路面结构层与组合设计路面结构层与组合设计路面结构组合设计路面结构组合设计即根据公路所在区域的水文地质、气候特点、公路等级、即根据公路所在区域的水文地质、气候特点、公路等级、使用要求，交通量及其交通组成等因素，结合当地实践经验，使用要求，交通量及其交通组成等因素，结合当地实践经验，选择适宜的选择适宜的路面结构组合形式（面层、基层类型、层数

8、、材料等，层间联结和封层），路面结构组合形式（面层、基层类型、层数、材料等，层间联结和封层），拟定沥青层厚度。拟定沥青层厚度。沥青路面结构层的选择和层次的合理安排，是整个路面设计的沥青路面结构层的选择和层次的合理安排，是整个路面设计的关键关键 原则：原则： （1）保证路面表面使用品质长期稳定。）保证路面表面使用品质长期稳定。（2）路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次的力学响应相匹配。）路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次的力学响应相匹配。（3）直接经受温度、湿度等自然因素变化的结构层次应提高其抵御能力。）直接经受温度、湿度等自然因素变化的结构层次应提高其抵御能力。 （4）充分利用当地材料，

9、节约外运材料，做好优化选择，降低）充分利用当地材料，节约外运材料，做好优化选择，降低 建设与养护费用建设与养护费用面层面层：单层、双层或三层沥青面层单层、双层或三层沥青面层基层：基层：柔性、半刚性、刚性或组合式柔性、半刚性、刚性或组合式垫层：垫层：排水、防冻、防水、防污等粒料或稳定土排水、防冻、防水、防污等粒料或稳定土土基：土基：密实、坚固、不透水密实、坚固、不透水层间结合：层间结合：牢固牢固沥青路面结构组合沥青路面结构组合12.3.1 12.3.1 路面结构层设计路面结构层设计1.1.面层面层一般为双层，也可为单层或三层。一般为双层，也可为单层或三层。 表面层表面层也是磨耗层，应具有平整密实

10、、抗滑耐磨、抗老化、抗低温开裂的功能；也是磨耗层，应具有平整密实、抗滑耐磨、抗老化、抗低温开裂的功能；中、下面层中、下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能；应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能；下面层下面层应具有抗疲劳开裂的力学性能。应具有抗疲劳开裂的力学性能。热拌沥青混凝土热拌沥青混凝土可用于各级公路的面层；可用于各级公路的面层；贯入式沥青碎石和上拌下贯式沥青碎石贯入式沥青碎石和上拌下贯式沥青碎石可用于三、四级公路的面层；可用于三、四级公路的面层；沥青表面处治和稀浆封层沥青表面处治和稀浆封层可用于三、四级公路的面层；可用于三、四级公路的面层；冷拌沥青混合料冷拌沥青

11、混合料可用于交通量小的三、四级公路面层。可用于交通量小的三、四级公路面层。沥青层的厚度沥青层的厚度应根据级配类型、结构组合及施工条件等确定应根据级配类型、结构组合及施工条件等确定 。压实最小厚度不宜小于混合料公称最大粒径的压实最小厚度不宜小于混合料公称最大粒径的2.52.53 3倍倍 面层类型面层类型应与公路等级、使用要求、交通等级相适应。应与公路等级、使用要求、交通等级相适应。沥青混合料类型沥青混合料类型密级配密级配青混合青混合料料（acac）砂粒式砂粒式细粒式细粒式中粒式中粒式粗粒式粗粒式最大最大粒径粒径（mmmm）9.59.513.213.21616191926.526.531.531.

12、5公称最大粒公称最大粒径（径（mmmm）4.754.759.59.513.213.21616191926.526.5符号符号ac-5ac-5ac-10ac-10ac-13ac-13ac-16ac-16ac-20ac-20ac-25ac-25压实最小厚压实最小厚度（度（mmmm）151520203535404050507070适宜厚度适宜厚度（mmmm）1515303025254040404060605050808060601001008080120120ac沥青混合料的压实最小厚度与适宜厚度沥青混合料的压实最小厚度与适宜厚度 2.2.基层基层 主要承重层，应具有稳定、耐久、较高的承载能力主要承

13、重层，应具有稳定、耐久、较高的承载能力 可为单层或双层（基层、底基层）。可为单层或双层（基层、底基层）。基层可选用无机结合料稳定集料类或沥青处治粒料、粒料、贫混凝土等材料，基层可选用无机结合料稳定集料类或沥青处治粒料、粒料、贫混凝土等材料，底基层应充分利用沿线地方材料，可采用无机结合料稳定细粒土类或粒料类等。底基层应充分利用沿线地方材料，可采用无机结合料稳定细粒土类或粒料类等。 沥青混合料、粒料类柔性基层，半刚性基层沥青混合料、粒料类柔性基层，半刚性基层, ,刚性基层刚性基层 基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应

14、力的效果，充分发挥压实机具的功能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。充分发挥压实机具的功能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。 半刚性材料基层、底基层的一层压实厚度宜为半刚性材料基层、底基层的一层压实厚度宜为180180200mm200mm，并不得设计小于并不得设计小于150mm150mm的薄层，对半刚性材料的上基层厚度不宜小于的薄层，对半刚性材料的上基层厚度不宜小于180mm180mm。表表12.4 结构层最小施工厚度与适宜厚度结构层最小施工厚度与适宜厚度结结 构构 层层 类类 型型最小施工厚度（最小施工厚度（mmmm）适宜厚度（适宜厚度（mmmm）级配碎石级配碎石8080100

15、100200200水泥稳定类水泥稳定类150150180180200200石灰稳定类石灰稳定类150150180180200200石灰粉煤灰稳定类石灰粉煤灰稳定类150150180180200200贫混凝土贫混凝土150150180180240240级配砾石级配砾石8080100100200200泥结碎石泥结碎石8080100100150150填隙碎石填隙碎石1001001001001201203.3.垫层垫层排水、隔水、防冻、防污排水、隔水、防冻、防污 材料主要为透水性的砂砾、煤渣等。材料主要为透水性的砂砾、煤渣等。垫层由于不参与沥青路面设计计算，其厚度主要由最小垫层由于不参与沥青路面设计计

16、算，其厚度主要由最小填土高度、最小防冻厚度等综合确定。填土高度、最小防冻厚度等综合确定。12.3.2 12.3.2 路面结构组合设计路面结构组合设计（1 1）基层与沥青面层的模量比宜在）基层与沥青面层的模量比宜在1.51.53 3之间；基层一与底基层的模量比之间；基层一与底基层的模量比不宜大于不宜大于3.03.0；底基层与土基模量比宜在；底基层与土基模量比宜在2.52.512.512.5之间。之间。（2 2）为防止雨水、雪水渗入路面结构层、土基，沥青面层应选用密级配沥青）为防止雨水、雪水渗入路面结构层、土基，沥青面层应选用密级配沥青混合料。当采用排水基层时，其下应设防水层，并设置结构内部的排水

17、系统，混合料。当采用排水基层时，其下应设防水层，并设置结构内部的排水系统，将水排出路基。将水排出路基。（3 3）刚性基层沥青路面应采取措施加强沥青层与刚性基层间的结合，）刚性基层沥青路面应采取措施加强沥青层与刚性基层间的结合，并提高沥青混合料的抗剪强度。设计时应采取下列技术措施，并提高沥青混合料的抗剪强度。设计时应采取下列技术措施，加强路面各结构层之间的结合，提高路面结构的整体性，避免产生层间加强路面各结构层之间的结合，提高路面结构的整体性，避免产生层间滑移。滑移。1)1)沥青层之间应设粘层。粘层沥青可用乳化沥青、改性乳化沥青或热沥青，沥青层之间应设粘层。粘层沥青可用乳化沥青、改性乳化沥青或热

18、沥青，洒布数量宜为洒布数量宜为0.30.30.6kg/m20.6kg/m2。2)2)各种基层上宜设置透层沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液各种基层上宜设置透层沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液体沥青体沥青( (稀释沥青稀释沥青) )、乳化沥青等。、乳化沥青等。3)3)在半刚性基层上应设下封层。下封层可用沥青单层表面处治或砂粒式、在半刚性基层上应设下封层。下封层可用沥青单层表面处治或砂粒式、细粒式密级配沥青混合料，稀浆封层等。其材料规格与要求宜符合本规范细粒式密级配沥青混合料，稀浆封层等。其材料规格与要求宜符合本规范有关规定。有关规定。4)4)新、旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝

19、土板之间应洒布粘层沥青，宜新、旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝土板之间应洒布粘层沥青，宜用热沥青或改性乳化沥青、改性沥青。用热沥青或改性乳化沥青、改性沥青。5)5)拓宽路面时，新、旧路面接茬处，宜喷涂粘结沥青。拓宽路面时，新、旧路面接茬处，宜喷涂粘结沥青。6)6)双层式半刚性材料基层宜采取连续摊铺、碾压工艺，增强层间结合，以双层式半刚性材料基层宜采取连续摊铺、碾压工艺，增强层间结合，以形成整层形成整层12.3.3 12.3.3 我国沥青路面典型结构组合示例我国沥青路面典型结构组合示例1.东部温润季冻区东部温润季冻区(1、2、3区）区）结构结构层次层次设计年限内一个行车道上的累计标准轴次（万次）

20、设计年限内一个行车道上的累计标准轴次（万次）400-800400-800800-1200800-120012001200厚度厚度(cm)(cm)结构结构厚度厚度(cm)(cm)结构结构厚度厚度(cm)(cm)结构结构表面表面层层4 4ac-13(16)ac-13(16)或或sma-13(16)sma-13(16)4 4ac-13(16)ac-13(16)或或sma-13(16)sma-13(16)4 4ac-13(16)ac-13(16)或或sma-sma-13(16)13(16)中、中、下面下面层层6 6ac-20ac-206 6ac-20ac-207 7ac-20ac-206 68 8ac

21、-20ac-20或或ac-25ac-256 69 9ac-20ac-20或或ac-25ac-257 79 9ac-20ac-20或或ac-25ac-25基层基层1010lsm-25(30)lsm-25(30)1212lsm-25(30)lsm-25(30)1515lsm-25(30)lsm-25(30)或或15153030cgacga或或lfgalfga或或15153434cgacga或或lfgalfga或或15153838cgacga或或lfgalfga底基底基层层? ?lfslfs或或clscls或或gaga? ?lfslfs或或clscls或或gaga? ?lfslfs或或clscls或

22、或gaga表表12.5 高速公路、一级公路推荐结构高速公路、一级公路推荐结构表表12.6 二级、三级公路推荐结构二级、三级公路推荐结构结构结构层次层次设计年限内一个行车道上的累计标准轴次（万次）设计年限内一个行车道上的累计标准轴次（万次）100100100-200100-200200-400200-400厚度厚度(cm)(cm)结构结构厚度厚度(cm)(cm)结构结构厚度厚度(cm)(cm)结构结构表面表面层层3 34 4ac-13(16)ac-13(16)3 34 4ac-13(16)ac-13(16)3 34 4ac-13(16)ac-13(16)或或sma-sma-13(16)13(16

23、)面层面层5 57 7ac-20ac-20或或am-20am-205 58 8ac-20ac-20或或am-20am-206 69 9ac-20ac-20或或am-20am-20基层基层-6 6lsm-20lsm-208 8lsm-20lsm-20（2525）1818cgacga或或lfgalfga1818cgacga或或lfgalfga18183030cgacga或或lfgalfga底基底基层层? ?lfslfs或或clscls或或gaga? ?lfslfs或或clscls或或gaga? ?lfslfs或或clscls或或gaga12.4 我国新建沥青路面设计方法我国新建沥青路面设计方法设计

24、规范规范：1958年版、1966年版、1978年版、1987年版、1997年版和2006版 12.4.1 轴载换算轴载换算 弯沉及沥青层底拉应力为设计指标的换算公式弯沉及沥青层底拉应力为设计指标的换算公式kiiisppnccn135. 421)(被换算车型的各级轴载作用次数（次被换算车型的各级轴载作用次数（次/ /日）日）, ,适宜适宜2525130kn130kn incm11121. ()轴数系数；轴数系数；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1；当轴间距小于等于当轴间距小于等于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下

25、式计算：时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：c1 轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为6.46.4，双轮组为，四轮组为，双轮组为，四轮组为0.380.38。c2半刚性材料层底拉应力为设计指标的换算公式：半刚性材料层底拉应力为设计指标的换算公式：kiiisppnccn1821)( 标准轴载的当量轴次标准轴载的当量轴次(次次/日日) 被换算车型的各级轴载作用次数（次被换算车型的各级轴载作用次数（次/ /日）日）, ,适宜适宜5050130kn130kn in轴数系数；轴数系数；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1；

26、当轴间距小于等于当轴间距小于等于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算：) 1(211mc1c 轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为18.518.5，双轮组为，四轮组为，双轮组为，四轮组为0.090.09。2csn设计年限内的累计当量轴次：设计年限内的累计当量轴次：113651tenn沥青路面的设计年限：沥青路面的设计年限：至少至少公路等级设计年限（年）公路等级设计年限（年）高速、一级15三级公路8二级公路12四级公路6设计年限与累计当量轴次设计年限与累计当量轴次我国沥青路面按其承担的交通荷载轻重划分为四个交通等级，即：轻、我国沥青路面按其承担的

27、交通荷载轻重划分为四个交通等级，即：轻、中等、重、特重，具体以两种划分方法进行计算后取较高等级进行定级中等、重、特重，具体以两种划分方法进行计算后取较高等级进行定级交通等级bzz-100kn累计标准轴次ne(万次/车道)中型以上货车及大客车（辆/日.车道）轻交通30025003000我国沥青路面交通轻重的等级划分我国沥青路面交通轻重的等级划分u沥青路面的交通等级12.4.2 12.4.2 设计指标设计指标我国我国公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（jtg d50-2006）中规定：）中规定：高速、一级、高速、一级、 二级公路的路面结构设计，应以二级公路的路面结构设计，应以路表面回弹弯沉值

28、路表面回弹弯沉值、沥青、沥青混凝土层层底拉应力混凝土层层底拉应力(或拉应变或拉应变)及半刚性材料层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为为设计指标。设计指标。三级、四级公路以路表面设计弯沉值为设计指标。有条件时，对三级、四级公路以路表面设计弯沉值为设计指标。有条件时，对重载交通重载交通路面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。路面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。1.1.计算图示计算图示b(c)ccpen=e0raae1e2en-1hn-1h2h1b2.2.设计指标设计指标（1 1）设计弯沉）设计弯沉弯沉为荷载以下路面结构整体产生的竖向总位移，单位为弯沉为荷载以下路面结构整体产生的竖向总位移，单位为0.

29、01mm。 弯沉值可以表征路面结构强度，弯沉值越小，强度越高。弯沉值可以表征路面结构强度，弯沉值越小，强度越高。贝克曼梁法进行现场测试贝克曼梁法进行现场测试 测头初始轮位梁支点底座支架平面侧面百分表路面路表设计弯沉路表设计弯沉，即根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、，即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，是路面厚度计算的主要依据。公路等级、面层和基层类型而确定，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、路面温度为路面温度为20时在标准轴载时在标准轴载l00k

30、n作用下，竣工验收的作用下，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。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。设计弯沉值设计弯沉值 bscedaaanl2 . 0600（2 2）层底容许拉应力）层底容许拉应力控制裂缝的产生和扩展控制裂缝的产生和扩展 ssrk极限抗拉强度极限抗拉强度 s对沥青混凝土的极限抗拉强度，系指对沥青混凝土的极限抗拉强度，系指15时的极限抗拉强度；对水泥稳定时的极限抗拉强度；对水泥稳定类材料系指龄期为类材料系指龄期为90d的极限抗拉强度；对二灰稳定类、石灰稳定类材料的极限抗拉强度；对二灰稳定类、石灰稳定类材料系指龄期为系指龄期为

31、180d的极限抗拉强度；对水泥粉煤灰稳定类材料系指龄期为的极限抗拉强度；对水泥粉煤灰稳定类材料系指龄期为120d的极限抗拉强度。的极限抗拉强度。 抗拉强度结构系数抗拉强度结构系数12.4.3 12.4.3 路面结构厚度计算方程式与设计参数路面结构厚度计算方程式与设计参数沥青路面设计步骤：沥青路面设计步骤：首先进行结构组合设计（即结构层材料选择、层位、厚度初步选定等），首先进行结构组合设计（即结构层材料选择、层位、厚度初步选定等），然后进行荷载换算、设计参数的试验和选取，然后进行荷载换算、设计参数的试验和选取，最后通过设计弯沉和层底容许拉应力进行厚度计算。最后通过设计弯沉和层底容许拉应力进行厚度

32、计算。路面厚度计算即沥青路面设计图示，采用多层弹性层状体系，通过电算方式路面厚度计算即沥青路面设计图示，采用多层弹性层状体系，通过电算方式 计算出路表弯沉值计算出路表弯沉值 sl和个结构层的层底拉应力和个结构层的层底拉应力 m应满足下面二式。应满足下面二式。 单圆中心单圆中心 (b点点)及双圆轮隙中心及双圆轮隙中心 (c点点)为计算点，并取二者大值为计算点，并取二者大值 3. 3. 结构层材料参数结构层材料参数高速公路、一级公路施工图设计时应选取工程用路面材料实测设计参数；高速公路、一级公路施工图设计时应选取工程用路面材料实测设计参数；各级公路采用新材料时，也必须实测设计参数。各级公路采用新材

33、料时，也必须实测设计参数。高速公路、一级公路的初步设计或二级以下公路设计时可借鉴本地区已有的试高速公路、一级公路的初步设计或二级以下公路设计时可借鉴本地区已有的试验资料或工程经验确定。可行性研究阶段可参考表确定。验资料或工程经验确定。可行性研究阶段可参考表确定。间接抗拉强度试验（劈裂强度）间接抗拉强度试验（劈裂强度）无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验试验法确定回弹模量设计值时有两种试验数据计算方法。试验法确定回弹模量设计值时有两种试验数据计算方法。 表表12.13 沥青混合料设计参数参考值沥青混合料设计参数参考值 材材 料料 名名 称称抗压模量抗压模量 (mpa)15劈裂强度劈裂强度备注备注

34、2015(mpa)细粒式密级配沥青混细粒式密级配沥青混凝土凝土密级配密级配12001600180022001.21.6ac-10,ac-13开级配开级配7001000100014000.61.0ogfc沥青马蹄脂碎石沥青马蹄脂碎石12001600160020001.41.9sma中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土10001400160020000.81.2ac-16，ac-20密级配粗粒式沥青混凝土密级配粗粒式沥青混凝土8001200100014000.61.0ac-25沥青碎石基层沥青碎石基层密级配密级配10001400120016000.61.0atb-25, atb -35半开级配半开级配

35、600800am-25, am-40沥青贯入式沥青贯入式400600 表表12.14 基层材料设计参数基层材料设计参数 材材 料料 名名 称称配合比或规格要求配合比或规格要求抗压模量（抗压模量（mpa）（弯沉计算用）（弯沉计算用）抗压模量（抗压模量（mpa）（拉应力计算用）（拉应力计算用）劈裂强度劈裂强度 （mpa）水泥砂砾水泥砂砾4%6%11001500300042000.40.6水泥碎石水泥碎石4%6%13001700300042000.40.6二灰砂砾二灰砂砾7：13：8011001500300042000.60.8二灰碎石二灰碎石8：17：8013001700300042000.50.

36、8石灰水泥粉煤灰砂砾石灰水泥粉煤灰砂砾6：3：16：7512001600270037000.40.55水泥粉煤灰碎石水泥粉煤灰碎石4：16：8013001700240030000.40.55石灰土碎石石灰土碎石粒料粒料60%7001100160024000.30.4碎石灰土碎石灰土粒料粒料40%50%600900120018000.250.35水泥石灰砂砾土水泥石灰砂砾土4：3：25：688001200150022000.30.4二灰土二灰土10：30：60600900200028000.20.3石灰土石灰土8%12%400700120018000.20.25石灰土处理路基石灰土处理路基4%7

37、%200350级配碎石级配碎石基层连续级配型基层连续级配型300350基层骨架密实型基层骨架密实型300500底基层、基层用底基层、基层用200250设计时，宜使路基处于干燥或中湿状态，土基回弹模量值应大于设计时，宜使路基处于干燥或中湿状态，土基回弹模量值应大于30mpa，对重交通、特重交通的土基回弹模量值应大于对重交通、特重交通的土基回弹模量值应大于40mpa路基回弹模量设计值确定方针：路基回弹模量设计值确定方针：新建公路路初步设计新建公路路初步设计，可根据查表法（或现有公路调查法）、室内试验法、，可根据查表法（或现有公路调查法）、室内试验法、换算法等，经综合分析、论证，确定沿线不同路基状况

38、的路基回弹模量设计值；换算法等，经综合分析、论证，确定沿线不同路基状况的路基回弹模量设计值；已建公路已建公路，可现场测定路基回弹模量（承载板法、贝克曼梁弯沉仪法）或，可现场测定路基回弹模量（承载板法、贝克曼梁弯沉仪法）或室内试验测定路基土回弹模量值与室内路基土室内试验测定路基土回弹模量值与室内路基土cbrcbr值等资料，建立可靠的换算值等资料，建立可靠的换算关系，利用换算关系估算现场路基回弹模量。关系，利用换算关系估算现场路基回弹模量。（1）查表法）查表法1）确定临界高度）确定临界高度2）拟定土的平均稠度）拟定土的平均稠度根据土质、气候条件按当地经验确定根据土质、气候条件按当地经验确定 根据当

39、地经验或路基临界高度，判断各路段根据当地经验或路基临界高度，判断各路段土基的干湿类型，论证得到各路段土的平均稠度土基的干湿类型，论证得到各路段土的平均稠度 （2）承载板实测法）承载板实测法5200101iibldpe刚性承载板刚性承载板 3）预测土基回弹模量）预测土基回弹模量参考表预测土基回弹模量值。参考表预测土基回弹模量值。当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高15%15%30%30%。表表12.18 二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（mpa）区区划划 稠度稠度 c土组土组0.800.

40、901.001.051.101.151.201.301.401.702.001粘质土粘质土 粘质土粘质土19.0 18.522.0 22.525.0 27.026.5 29.028.0 31.529.5 33.531.02粘质土粘质土 粉质土粉质土19.5 20.022.5 24.526.0 29.028.0 31.529.5 34.031.5 36.533.5（5）换算法）换算法（4）室内试验法）室内试验法采用采用100mm直径承载板进行试验直径承载板进行试验 ees020200101012ddekpl（3）贝克曼梁弯沉仪实测法）贝克曼梁弯沉仪实测法可测定路基弯沉值，检验路基设计回弹模量相对

41、性的弯沉值。可测定路基弯沉值，检验路基设计回弹模量相对性的弯沉值。 12.4.4 新建沥青路面的新建沥青路面的厚度厚度设计设计（1 1）根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道）根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，计算设计弯沉值。计算设计弯沉值。（2 2）按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，）按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各路段土基回弹模量设计值。确定各路段土基回弹模量设

42、计值。（3 3）参考本地区经验拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程）参考本地区经验拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定或依据参考值选定各结构层材料的抗压回选用的材料进行配合比试验，测定或依据参考值选定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的设计参数，计算容许拉应力。弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的设计参数，计算容许拉应力。主要内容和步骤：主要内容和步骤： 路面结构层厚度计算有两种方法：（路面结构层厚度计算有两种方法：（1）计算法（）计算法（2）验算法）验算法通常采用计算法确定厚度，在构组合设计过程，根据粒径大小和施工通常采用计算

43、法确定厚度，在构组合设计过程，根据粒径大小和施工厚度拟定沥青面层各层厚度和基层厚度，而底基层厚度通过计算确定。厚度拟定沥青面层各层厚度和基层厚度，而底基层厚度通过计算确定。（4）根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验）根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。算路面厚度。（5）对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。）对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。（6）进行技术经济比较，确定路面结构方案。）进行技术经济比较，确定路面结构方案。12.4.5 新建路面的厚度设计示例新建路面的厚度设计示例路段所在地区基本资料路段所在地区基本资料：某新建高速公路地处某

44、新建高速公路地处2区，为双向四车道，区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构，进行施工图设计，沿线土质为中液限粘性土，填方拟采用沥青路面结构，进行施工图设计，沿线土质为中液限粘性土，填方路基高路基高1.8m，地下水位距路床，地下水位距路床2.4m；年降雨量为；年降雨量为620mm/年，最高气温年，最高气温35，最低气温最低气温-31，平均冻结指数为，平均冻结指数为882d，最大冻结指数为，最大冻结指数为1225d。土基回弹模量的确定土基回弹模量的确定：设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限粘质土，根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为根据室内试验法

45、确定土基回弹模量设计值为36mpa。交通量调查资料交通量调查资料:沥青路面交通轴载分析年限为沥青路面交通轴载分析年限为15年，预测交通量增长率前年，预测交通量增长率前五年为五年为8.0% 、之后五年为、之后五年为7.0%，最后五年为，最后五年为5.0%。1. 基本资料基本资料车型分类车型分类代表车型代表车型数量（辆数量（辆/ /日）日）小客车小客车桑塔纳桑塔纳2000200022802280中客车中客车江淮江淮al6600al6600220220大客车大客车黄海黄海dd680dd680450450轻型货车轻型货车北京北京bj130bj130260260中型货车中型货车东风东风eq140eq14

46、0660660重型货车重型货车黄河黄河jn163jn163868868铰接挂车铰接挂车东风东风sp9250sp9250330330累计轴次计算结果如表累计轴次计算结果如表12.23所示，属于所示，属于重交通等级重交通等级。2.设计轴载设计轴载表表12.23 轴载换算与累计轴载轴载换算与累计轴载汽车车型汽车车型前轴重前轴重(kn)(kn)后轴重后轴重(kn)(kn)后轴数后轴数后轴轮组后轴轮组数数后轴距后轴距(m)(m)日交通量日交通量( (日日/ /辆辆) )北京北京bj130bj130型轻型型轻型货车货车13.413.427.427.41 12 20 0260260东风东风eq140eq14

47、0型型23.623.669.369.31 12 20 0660660东风东风sp9250sp9250型型50.750.7113.3113.33 32 24 4330330黄海黄海dd680dd680型长途型长途客车客车49.049.091.591.51 12 20 0450450黄河黄河jn163jn163型型58.658.6114.0114.01 12 20 0868868江淮江淮al6600al6600型型17.017.026.526.51 12 20 0220220换算方法换算方法弯沉及沥青层拉应力指标弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标半刚性层拉应力指标累计交通轴次累计交通轴次20

48、982098万次万次26732673万次万次3.初拟路面结构初拟路面结构拟定采用两种路面结构，根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：结构一: 4cm细粒式沥青混凝土 + 6cm中粒式沥青混凝土 + 8cm粗粒式沥青混凝土 + 36cm水泥稳定碎石基层+ ？二灰土底基层，以二灰土为设计层。结构二: 4cm细粒式沥青混凝土 + 6cm中粒式沥青混凝土 + 18cmatb（大粒径沥青碎石）+ ？二灰稳定砂砾+ 15cm天然砂砾垫层，以二灰稳定砂砾为设计层。4. 路面材料配合比设计与设计参数的确定路面材料配合比设计与设计参数的确定（1

49、）试验材料的确定）试验材料的确定半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用a级级90#，上面层采用上面层采用sbs改性沥青，技术指标均符合改性沥青，技术指标均符合公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范相关规定。相关规定。（2） 路面材料配合比设计路面材料配合比设计（试验确定）（试验确定）（3） 路面材料抗压回弹模量的确定路面材料抗压回弹模量的确定 1）半刚性材料的抗压回弹模量按照）半刚性材料的抗压回弹模量按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程公路工程无机结合料稳定材料试验规程（jtj057）中）中t0801-94规定的顶面法测定。

50、水泥稳定碎石试验均值为规定的顶面法测定。水泥稳定碎石试验均值为3188，方差为方差为782；二灰土试验均值为；二灰土试验均值为2091，方差为，方差为688；二灰稳定砂砾均值为；二灰稳定砂砾均值为3617，方差为方差为634。 2 ）沥青混合料的抗压回弹模量参照）沥青混合料的抗压回弹模量参照t0801-94规定的方法进行，测定规定的方法进行，测定20的的抗压回弹模量。抗压回弹模量。各种材料的试验结果与设计参数见表各种材料的试验结果与设计参数见表12.24和表和表12.25。表表12.24 沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值沥青材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称材料名称2020抗压模量（抗压

51、模量（mpampa）1515抗压回弹模量（抗压回弹模量（mpampa）epep方差方差ep-2ep-2epep方差方差ep-2ep-2ep+2ep+2epep代代epep代代细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土1991199120120115891589268026803443441992199233683368中粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土1425142510510512151215217521751871871801180125492549粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土97897855558688681320132060601200120014401440大粒径沥青碎石大粒径沥青碎石lsm

52、lsm1248124811611610161016171517151561561403140320272027表表12.25 半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值材料名称材料名称抗压模量（抗压模量（mpampa）epep方差方差ep-2ep-2ep+2ep+2epep代代水泥稳定碎石水泥稳定碎石318831887827821624162447524752二灰土二灰土2091209168868871571534673467二灰稳定砂砾二灰稳定砂砾261726172342342149214930853085天然砂砾天然砂砾250250（4）

53、路面材料劈裂强度路面材料劈裂强度根据当地已有试验资料，结合相邻公路的设计情况，强度选用经验值根据当地已有试验资料，结合相邻公路的设计情况，强度选用经验值材料名称材料名称细粒式细粒式沥青混沥青混凝土凝土中粒式沥青中粒式沥青混凝土混凝土粗粒式沥粗粒式沥青混凝土青混凝土大粒径沥大粒径沥青碎石青碎石水泥稳定水泥稳定碎石碎石二灰土二灰土二灰稳定二灰稳定砂砾砂砾劈裂强度（劈裂强度（mpampa）1.21.21.01.00.80.80.60.60.60.60.30.30.50.5表表12.26 路面材料强度路面材料强度5.路面厚度设计路面厚度设计高速公路设计年限为高速公路设计年限为15年，设计弯沉值为年，设

54、计弯沉值为20.60 (0.01mm)。利用设计程序。利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为计算出满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为3.2cm； 满足层底拉应力要求满足层底拉应力要求的结构层厚度为的结构层厚度为29.2cm。设计厚度取。设计厚度取30 cm。（1）结构）结构1厚度计算厚度计算表表12.27 结构厚度计算结果结构厚度计算结果序序号号结构层结构层材料名材料名称称平均抗平均抗压模量压模量(mpa)(mpa)抗压模抗压模量标准量标准差差(mpa)(mpa)平均弯平均弯拉模量拉模量(mpa)(mpa)弯拉模弯拉模量标准量标准差差(mpa)(mpa)弯拉强弯拉强度度(mpa)

55、(mpa)厚度厚度(cm)(cm)层底拉层底拉应力应力(mpa)(mpa)容许拉容许拉应力应力(mpa)(mpa)1 1细粒式细粒式沥青混沥青混凝土凝土19911991201201268026803443441.21.24 4-0.21-0.210.460.462 2中粒式中粒式沥青混沥青混凝土凝土14251425105105217521751871871.01.06 60.080.080.380.383 3粗粒式粗粒式沥青混沥青混凝土凝土97897855551320132060600.80.88 8-0.02-0.020.310.314 4水泥碎水泥碎石石318831887827823188

56、31887827820.60.636360.170.170.260.26设计弯沉值为设计弯沉值为22.66 (0.01mm)，利用设计程序计算出满足设计弯沉，利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的结构层厚度为指标要求的结构层厚度为16.2cm； 满足层底拉应力要求的结构层厚满足层底拉应力要求的结构层厚度为度为33.8cm。设计厚度取。设计厚度取34 cm。各结构层的验算结果如表。各结构层的验算结果如表12.28所示。所示。（2）结构）结构2厚度计算厚度计算序序号号结构层材结构层材料名称料名称平均抗平均抗压模量压模量(mpa)(mpa)抗压模抗压模量标准量标准差差(mpa)(mpa)平均弯平均

57、弯拉模量拉模量(mpa)(mpa)弯拉模弯拉模量标准量标准差差(mpa)(mpa)弯拉强弯拉强度度(mpa)(mpa)厚度厚度(cm)(cm)层底拉层底拉应力应力(mpa)(mpa)容许拉容许拉应力应力(mpa)(mpa)1 1细粒式沥细粒式沥青混凝土青混凝土19911991201201268026803443441.21.24 4-0.23-0.230.460.462 2中粒式沥中粒式沥青混凝土青混凝土14251425105105217521751871871 16 60.020.020.380.383 3大粒径沥大粒径沥青碎石青碎石12481248116116171517151561560.60.61010-0.01-0.010.230.234 4二灰稳定二灰稳定砂砾砂砾26172617234234261726172342340.50.53