沥青路面设计(1)ppt课件

1、 沥青路面设计第一节第一节 概概 述述一、沥青路面设计的内容1原资料的调查与选择2沥青混合料配合比以及基层资料配合比设计3各项设计参数的测试与选定4路面构造组合设计5路面构造层厚度验算及路面构造方案的比选6路面排水系统设计及其它相关设计二、路面构造设计的原那么1路面构造设计应根据运用要求及气候、水文、土质等自然条件，亲密结合当地实际阅历，将路面路基作为一个整体思索，进展综合设计。2进展经济比较，选择技术先进，经济合理、平安可靠的方案。3积极、慎重的运用行之有效的新资料、新工艺、新技术。4思索生态要素，有利于施工、养护人员的平安与安康。5为保证工程质量，应尽能够选择有利于机械化、工厂化施工的设计

2、方案。6根据实践情况，路面构造采取“一次设计，分期建筑三、沥青路面构造设计实际与方法阅历法主要经过对实验路或运用道路的实验观测，建立路面构造、车辆荷载和路面运用性能三者之间的关系。 该类设计方法有美国的加州承载比法CBR法和美国各州公路和运输任务者协会AASHTO法。力学阅历法：该类方法有沥青路面设计方法、美国沥青学会AI法，壳牌Shell法，我国现行的沥青路面设计方法。我国现行的JTJ014-97采用弹性层状体系作力学分析根底实际。四、沥青路面交通等级1路面设计年限 公路沥青路面设计年限参考值 表14-1公路等级及其功能公路等级及其功能设计年限（年）设计年限（年） 高速公路 一级公路（干线功

3、能）20 一级公路（集散功能） 二级公路15 三、四级公路102)规范轴载及轴载当量换算各个国家根据本国国情确定规范荷载。我国路面设计以双轮组单轴载100kN为规范轴载。轴载小于40kN的特轻轴重对构造的影响可以忽略不计，不纳入当量换算。我国规范规定，当量轴载换算分以下三种情况： 1当以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计目的时，按下式完成轴载当量换算 35. 4121PPnCCNikii(2)当以半刚性资料构造层的层底拉应力为设计目的时，按下式完成轴载当量换算：(3)对于贫混凝土基层以拉应力为设计目的时，按下式完成轴载当量换算：3)设计年限累计当量规范轴载数 设计年限内一个车道沿一个方向经过的累计

4、当量规范轴次数Ne按下式计算8121 kiiiPPnCCN14-312211PPnCCNiiki14-5136511NrrNte14-64交通等级 我国沥青路面按承当交通荷载的轻重划分为五级 沥青路面交通等级交通等级 代号BZZ100累计标准轴次Ne（万次/车道）轴重等于或大于40kN大客车、货车数量Nn（辆/日/车道）低交通A型150300010000第二节第二节 弹性层状体系实际简介弹性层状体系实际简介 一、根本假设与解题方法一、根本假设与解题方法 ph1hiEi iE1 1En n弹性层状体系表示图 1各层是延续的、完全弹性的、均匀的、各各层是延续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及

5、位移和形变是微小的；向同性的，以及位移和形变是微小的；2最下一层在程度方向和垂直向下方向为无最下一层在程度方向和垂直向下方向为无限大，限大， 其上各层厚度为有限、程度方向为无限其上各层厚度为有限、程度方向为无限大；大；3各层在程度方向无限远处及最下一层向下各层在程度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；无限深处，其应力、形变和位移为零；4层间接触情况，或者位移完全延续称延层间接触情况，或者位移完全延续称延续体系，或者层间仅竖向应力和位移延续而续体系，或者层间仅竖向应力和位移延续而无摩阻力称滑动体系；无摩阻力称滑动体系；5不计自重。不计自重。求解时，将车轮荷载简化为圆形均布

6、荷载垂直荷载与程度荷载，并在圆柱坐标求解时，将车轮荷载简化为圆形均布荷载垂直荷载与程度荷载，并在圆柱坐标体系中分析各分量。体系中分析各分量。 一根本假设一根本假设二解题方法二解题方法 p h E1 ，1 r E0 ，0 z图 14 3 双层连续体系受圆面积均布荷载计算图式dhJLeMeMLhMeheEphhhh0122222121)(4142)1 (214-15第三节第三节 沥青路面构造组合设计沥青路面构造组合设计 一、普通思索一、普通思索一道路、路基和路面要做总体设计一道路、路基和路面要做总体设计路基稳定、基层坚实、面层耐用。路基稳定、基层坚实、面层耐用。公路等级公路等级路面等级路面等级面层

7、类型面层类型设计年限设计年限高速、一级公路高速、一级公路高级路面高级路面沥青混凝土、沥青混凝土、SMA20二级公路二级公路高级路面高级路面沥青混凝土、沥青混凝土、SMA15次高级路面次高级路面热拌沥青石、沥青贯入式热拌沥青石、沥青贯入式三级公路三级公路次高级路面次高级路面热拌沥青石、沥青贯入式热拌沥青石、沥青贯入式10四级公路四级公路中级路面中级路面水结碎石、泥结碎石、级配碎（砾）水结碎石、泥结碎石、级配碎（砾）石、半整齐石块石、半整齐石块低级路面低级路面粒料改善土粒料改善土二因地制宜、合理选材。二因地制宜、合理选材。三方便施工、便于养护。三方便施工、便于养护。四分期建筑、逐渐提高。四分期建筑

8、、逐渐提高。五留意与排水设计相结合。五留意与排水设计相结合。二、沥青路面构造组合的原那么二、沥青路面构造组合的原那么一顺应行车荷载作用的要求一顺应行车荷载作用的要求 各构造层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各构造层资料的各构造层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各构造层资料的效能得到充分发扬。效能得到充分发扬。 构造层数既要表达强度和刚度沿深度递减的规律构造层数既要表达强度和刚度沿深度递减的规律 ，又要思索施工工艺、资，又要思索施工工艺、资料规格和强度构成原理料规格和强度构成原理 根据公路等级、交通量大小、重车所占的比例、选用沥青质量等要素，综合根据公路等级、交通量大小、重车

9、所占的比例、选用沥青质量等要素，综合思索确定沥青层厚度思索确定沥青层厚度 基层、底基层厚度应根据交通量大小、资料力学性能和分散应力的效果，基层、底基层厚度应根据交通量大小、资料力学性能和分散应力的效果，发扬压实机具的功能以及有利于施工等要素选择发扬压实机具的功能以及有利于施工等要素选择 各类构造层具有满足施工要求的最小厚度和适宜厚度各类构造层具有满足施工要求的最小厚度和适宜厚度 二适当的层数和层厚二适当的层数和层厚 1.沥青面层构造沥青面层构造1 1沥青面层可分为单层、双层、三层。沥青面层可分为单层、双层、三层。 双层构造分为外表层、下面层；双层构造分为外表层、下面层； 三层构造分为外表层、中

10、面层、下面层三层构造分为外表层、中面层、下面层 i i外表层应平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久，同时具外表层应平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久，同时具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化等质量。有高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化等质量。iiii中下面层应具有一定的密水性、抗剥落性，具有较高的中下面层应具有一定的密水性、抗剥落性，具有较高的抗剪性。抗剪性。iii)iii)下面层具有良好的抗疲劳裂痕的性能和兼顾其他性能要下面层具有良好的抗疲劳裂痕的性能和兼顾其他性能要求。求。2)2)高速公路、一级公路普通选用三层沥青面层构造。高速公路、一级公路普通选用三层沥青面层构造。3)3)二级、三级公路普通采用双层式沥青路

11、面，即上面层与下二级、三级公路普通采用双层式沥青路面，即上面层与下面层。面层。4)4)沥青面层在路面构造层中价钱最高，普通控制其厚度，但沥青面层在路面构造层中价钱最高，普通控制其厚度，但不宜过薄。不宜过薄。2、沥青路面基层构造、沥青路面基层构造沥青路面的基层可分为柔性基层有机结合料稳定碎石，或沥青路面的基层可分为柔性基层有机结合料稳定碎石，或无机结合料稳定碎石、半刚性基层水泥、石灰、工业废无机结合料稳定碎石、半刚性基层水泥、石灰、工业废渣等无机结合料稳定碎石和刚性基层低强度砼。渣等无机结合料稳定碎石和刚性基层低强度砼。1柔性基层主要采用沥青处治的级配碎石和无机结合料的级柔性基层主要采用沥青处治

12、的级配碎石和无机结合料的级配碎石修筑的基层。配碎石修筑的基层。缺陷是：本身刚度较低，使得沥青面层采用较厚的构造层。缺陷是：本身刚度较低，使得沥青面层采用较厚的构造层。2半刚性基层半刚性基层半刚性基层沥青路面整体刚度较强，因此沥青面层的厚度可半刚性基层沥青路面整体刚度较强，因此沥青面层的厚度可适当减薄。适当减薄。缺陷是：本身的收缩裂痕难以防止。缺陷是：本身的收缩裂痕难以防止。3刚性基层刚性基层采用低强度等级砼修筑基层混凝土板，板上铺筑沥青面层。采用低强度等级砼修筑基层混凝土板，板上铺筑沥青面层。缺陷同半刚性基层一样。缺陷同半刚性基层一样。基层构造普通较沥青面层厚，普通分为上、下基层。基层构造普通

13、较沥青面层厚，普通分为上、下基层。3.沥青路面垫层构造垫层分为以下几类：垫层分为以下几类：1防水垫层防水垫层 2排水垫层排水垫层 3防污垫层防污垫层 4防冻垫层防冻垫层 路面最小防冻厚度路面最小防冻厚度cm6580709080100557065757080大于大于200 cm606565707080505555656070150200 cm506055656070455050555560100150 cm潮潮湿湿40504555506035454050455560100 cm506560707075505555656070大于大于200 cm45505060607040504555506015

14、0200 cm404545505060354040454550100150 cm30404045455030353540404550100 cm中中湿湿工工 业业废料类废料类稳定土稳定土类类砂砂 石石 类类工工 业业废料类废料类稳定土类稳定土类砂石类砂石类粉粉 性性 土土粘粘 性性 土、细土、细 亚亚 粘粘 土土 土质土质 基、垫基、垫 层类型层类型 道路冻深道路冻深cm路路基基类类型型4.沥青路面层间结合沥青路面层间结合1沥青面层与基层之间应设置透层沥青或粘层沥青。沥青面层与基层之间应设置透层沥青或粘层沥青。2沥青面层由两层或三层组成又不能延续摊铺时，那么在铺上沥青面层由两层或三层组成又不能

15、延续摊铺时，那么在铺上层之前彻底清扫下层外表的灰尘、泥土、油污等杂物，然后设粘层之前彻底清扫下层外表的灰尘、泥土、油污等杂物，然后设粘层沥青。层沥青。3透层沥青、粘层沥青，单层表处下封层，稀浆封层下封层的透层沥青、粘层沥青，单层表处下封层，稀浆封层下封层的资料规格、用量应根据地域气候特点，施工季节和构造类型的不资料规格、用量应根据地域气候特点，施工季节和构造类型的不同，按同，按JTG F40的要求选定。的要求选定。 第四节第四节 我国沥青路面设计方法我国沥青路面设计方法 沥青路面厚度设计的根本方法沥青路面厚度设计的根本方法一阅历法一阅历法CBR法、法、AASHTO法为代表法为代表二实际法二实际

16、法Shell法、法、AI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、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我国沥青路面厚度设计方法概述我国沥青路面厚度设计方法概述一力学模型一力学模型双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系 二路面整体刚度设计目的二路面整体刚度设计目的设计弯沉值设计弯沉值 三路面抗弯拉验算目的三路面抗弯拉验算目的层底允许拉应力层底允许拉应力 四路面抗剪验算目的四路面抗剪验算目的面层允许剪应力面层允许剪应力 一、设计目的与极限规范一、设计目的与极限规范ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0AAph1hnEn-1

17、 n-1E1 1E0 0B DECCEDB路表弯沉值计算图式路表弯沉值计算图式沥青砼层和半刚性资料层的层底拉应力计算图式沥青砼层和半刚性资料层的层底拉应力计算图式2h1hnEn-1 n-1E1 1E0 02DD0.9剪应力计算图式剪应力计算图式ld设计弯沉值0.01mmscedAANl2 . 09601. 我国我国JTG D50规定路面设计弯沉值规定路面设计弯沉值ld由下式计算确定：由下式计算确定：2.允许拉应力允许拉应力sspRK通过计算获得。抗拉强度结构系数。可）应力（路面结构材料的容许拉）拉强度（路面结构材料的极限抗sRKMPaMPasp路面构造设计按两项目的设计构造层厚度，取其中较厚的

18、路面构造设计按两项目的设计构造层厚度，取其中较厚的 作为最终设计结果，即同时满足弯沉与拉应力两项设计目作为最终设计结果，即同时满足弯沉与拉应力两项设计目的的要求的的要求 。二、路面构造厚度设计方程式与设计参数二、路面构造厚度设计方程式与设计参数路面厚度设计验算，主要验算路面构造能否满足两项设计控制目的，即路面厚度设计验算，主要验算路面构造能否满足两项设计控制目的，即1.计算路表弯沉值计算路表弯沉值P、 规范车轴载轮胎接地压强规范车轴载轮胎接地压强MPa和当量圆半径；和当量圆半径； 实际弯沉系数；实际弯沉系数；301221211,ncnhEEhhEfEEE RmdsllslFEplcs12100

19、036. 0038. 0)()2000(63. 1pElFsc2.计算构造层底拉应力计算构造层底拉应力mmmp按下式计算：理论最大拉应力系数，m)EE,EE,EE;,h,h(1n0231221m构造层的允许拉应力经过实测其极限拉应力构造层的允许拉应力经过实测其极限拉应力 后才后才干确定。一切这些构成了沥青路面构造设计必备的系干确定。一切这些构成了沥青路面构造设计必备的系列参数，以下引见各参数选定的关键技术。列参数，以下引见各参数选定的关键技术。 sp3、路基回弹模量、路基回弹模量E0确实定确实定确定土基回弹模量确定土基回弹模量E0的常用方法有以下几种的常用方法有以下几种 1 现场实测法现场实测

20、法 1刚性承载板测定刚性承载板测定2用落锤式弯沉仪测定回弹模量值用落锤式弯沉仪测定回弹模量值20011000bblDPE2查表法查表法对于新建公路，路基尚未建成，无实测条件时，可由对于新建公路，路基尚未建成，无实测条件时，可由查表法预估路基回弹模量，待路基建成后，进展实测，查表法预估路基回弹模量，待路基建成后，进展实测，验证预估的准确性。验证预估的准确性。确定临街高度确定临街高度拟定土的平均稠度拟定土的平均稠度临界高度是指土基在不利季节，分别处于枯燥、中湿、或潮湿形状时，路床临界高度是指土基在不利季节，分别处于枯燥、中湿、或潮湿形状时，路床外表距地下水位或积水水位的最小高度。缺乏资料时，可查表

21、。外表距地下水位或积水水位的最小高度。缺乏资料时，可查表。预估路基回弹模量预估路基回弹模量根据土类和自然区划以及拟定的路基土的平均稠度，参照表预估路基回弹模根据土类和自然区划以及拟定的路基土的平均稠度，参照表预估路基回弹模量，当采用重型击实规范时，路基回弹模量值可较表列数值提高量，当采用重型击实规范时，路基回弹模量值可较表列数值提高20%35%。3室内实验法室内实验法 取代表性土样在室内测定最正确含水量条件下小承载板测得的取代表性土样在室内测定最正确含水量条件下小承载板测得的回弹模量回弹模量E0值，思索不利季节，不利年份的影响，对其乘以值，思索不利季节，不利年份的影响，对其乘以折减系数折减系数

22、。 4换算法换算法 在新建土基上用承载板法测定E0时，同时测定回弹弯沉L0、承载比CBR与土性配套目的，并在室内按相应土性形状进展E0 、CBR测试，建立现场测定与室内实验的关系，得到E0L0、E0CBR的相关换算关系式，以此为根底，可以单独采用室内实验方法确定E0值。 4.构造层回弹模量构造层回弹模量E1我国现行的我国现行的规定规定 沥青路面构造按设计回弹总弯沉沥青路面构造按设计回弹总弯沉ld和设计允许层底弯拉应力和设计允许层底弯拉应力R两个目的控制厚度设计。当采用回弹总弯沉设计两个目的控制厚度设计。当采用回弹总弯沉设计构造厚度时，一切构造层的回弹模量均采用抗压回弹模量；构造厚度时，一切构造

23、层的回弹模量均采用抗压回弹模量；当采用层底拉应力设计构造层厚度时，拟验算的构造层采用弯拉回弹模量，其当采用层底拉应力设计构造层厚度时，拟验算的构造层采用弯拉回弹模量，其它构造层均采用抗压回弹模量；它构造层均采用抗压回弹模量；土基回弹模量均采用抗压回弹模量。土基回弹模量均采用抗压回弹模量。半刚性资料的抗压回弹模量、弯拉回弹模量按我国半刚性资料的抗压回弹模量、弯拉回弹模量按我国JTJ 057有关规定进展实验测定。有关规定进展实验测定。沥青混合料构造层的抗压回弹模量与弯拉模量按我国沥青混合料构造层的抗压回弹模量与弯拉模量按我国JTJ 052进展实验测定。测定抗压回弹模量时，取规范实验进展实验测定。测

24、定抗压回弹模量时，取规范实验温度为温度为20；测定弯拉回弹模量时，取规范实验温度为；测定弯拉回弹模量时，取规范实验温度为15。 1. 根据设计义务书的要求按设计回弹弯沉和允许弯拉应力两个设计目根据设计义务书的要求按设计回弹弯沉和允许弯拉应力两个设计目的，分别计算设计年限内规范轴载累计当量轴次，确定交通等级、面层的，分别计算设计年限内规范轴载累计当量轴次，确定交通等级、面层类型、并计算设计弯沉值类型、并计算设计弯沉值ld和允许弯拉应力和允许弯拉应力R。2. 按路基土类与干湿类型及路基横断面方式，沿道路将路基划分为假按路基土类与干湿类型及路基横断面方式，沿道路将路基划分为假设干路段，确定各路段的土

25、基回弹模量值设干路段，确定各路段的土基回弹模量值E0。3. 参考本地域工程阅历，拟定假设干个路面构造组合与厚度方案，根参考本地域工程阅历，拟定假设干个路面构造组合与厚度方案，根据选用的资料进展配合比实验，测定各构造层资料的抗压回弹模量、弯据选用的资料进展配合比实验，测定各构造层资料的抗压回弹模量、弯拉模量与抗拉强度，确定各构造层资料设计参数。拉模量与抗拉强度，确定各构造层资料设计参数。4. 计算路面构造外表弯沉值计算路面构造外表弯沉值ls以及构造层层底弯拉应力以及构造层层底弯拉应力m。5.根据设计目的，采用多层弹性体系实际设计程序计算路面构造设计层根据设计目的，采用多层弹性体系实际设计程序计算

26、路面构造设计层的厚度。的厚度。6.对于季节性冰冻地域，应验算防冻厚度能否满足要求。对于季节性冰冻地域，应验算防冻厚度能否满足要求。7.进展技术经济比较，选定最正确路面构造方案。进展技术经济比较，选定最正确路面构造方案。新建沥青路面厚度设计可按教材新建沥青路面厚度设计可按教材403页图页图14-8所示程序框图逐渐完成设所示程序框图逐渐完成设计最优方案。计最优方案。新建公路沥青路面构造设计程序新建公路沥青路面构造设计程序四、新建沥青路面厚度计算例如四、新建沥青路面厚度计算例如 教材教材402页页六六 沥青路面改建立计沥青路面改建立计1、路面构造情况调查与评定、路面构造情况调查与评定1交通调查交通调

27、查 对于当前的交通量和车型组成进展实地观测。经过调查分析预估交通量对于当前的交通量和车型组成进展实地观测。经过调查分析预估交通量增长趋势，确定年平均增长率；增长趋势，确定年平均增长率；2路基情况调查路基情况调查 调查沿线路基土质、填挖高度、地面排水情况、地下水位，以确定路基调查沿线路基土质、填挖高度、地面排水情况、地下水位，以确定路基土组和干湿类型；土组和干湿类型；3路面情况调查路面情况调查 调查路面构造类型、组合和各层厚度，为此需开挖试坑进展量测和取样调查路面构造类型、组合和各层厚度，为此需开挖试坑进展量测和取样实验。量测路基和路面宽度。详细记载路表情况及路拱大小。对路面的实验。量测路基和路

28、面宽度。详细记载路表情况及路拱大小。对路面的病害和破坏应详加记述并分析产生缘由；病害和破坏应详加记述并分析产生缘由；4路面建筑和养护历史调查路面建筑和养护历史调查 现有路面情况调查任务包括如下内容现有路面情况调查任务包括如下内容A.道路分段时应思索以下要素道路分段时应思索以下要素1同一路段路基的干湿类型与土质根本一样。同一路段路基的干湿类型与土质根本一样。2同一路段内各测点的弯沉值比较接近，假设部分路段弯沉值很大，应先同一路段内各测点的弯沉值比较接近，假设部分路段弯沉值很大，应先进展修补处置，再进展补强。进展修补处置，再进展补强。3各路段的最小长度应与施工方法相顺应。各路段的最小长度应与施工方

29、法相顺应。 普通不小于普通不小于1000m。在水文、土质条件复杂或需特殊处置的路段，其。在水文、土质条件复杂或需特殊处置的路段，其 分段长度可视实践情况确定。分段长度可视实践情况确定。 B.各路段计算弯沉值计算各路段计算弯沉值计算K1，K2分别为季节影响系数和湿度影响系数，可根据当地阅历选用；分别为季节影响系数和湿度影响系数，可根据当地阅历选用；l0路段的计算弯沉值路段的计算弯沉值0.01mm； S路段内原路面上实测弯沉的规范差路段内原路面上实测弯沉的规范差0.01mm； Za保证率系数，高速公路、一级公路保证率系数，高速公路、一级公路Za取取1.645；补强二级及二级以上；补强二级及二级以上 公路路面时，公路路面时， Za取取1.5；补强三、四级公路时取；补强三、四级公路时取1.3；l