沥青路面设计

沥青路面设计第一节沥青路面设计的任务、程序与原则第二节标准轴载与轴次换算第三节沥青路面设计指标第四节土基与路面材料强度指标第五节沥青路面结构设计第六节新建路面的结构层厚度计算第七节原有路面补强设计第一节沥青路面设计的任务、程序与原则一、设计任务确定合理路面等级选择适合的路面类型进行结构组合设计路面材料配合比设计路面结构计算在路面设计之前，应进行外业调查内容：工程地质及水文地质条件、天然土湿度、水文资料、气象资料、路面材料产地和供应情况，交通状况、施工力量等。二、设计程序1、根据设计任务书的要求，确定路面等级、面层类型、计算累计当量轴次、路表设计弯沉值、容许拉应力值2、确定路基回弹模量值3、确定路面材料回弹模量值4、根据设计弯沉值计算路面厚度5、确定采用的路面结构方案三、设计原则1、根据路面使用要求与当地自然条件，按面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求进行综合设计；2、合理取材、方便施工养护、节约投资的原则，结构当地经验确定路面结构方案；3、论证是否进行分期修建；4、推行新技术、新材料、新工艺、新设备，机械化施工第二节标准轴载与轴次换算一、标准轴载及其形式定义：将不同车型组合而成的混合交通量换算成某种统一轴载的当量轴次，将该统一轴载称为标准轴载。沥青路面设计：采用双轮组单后轴100kN为标准轴载，BZZ-100。当轴载>25kN和轴载<130kN的各级轴载均应进行换算。二、轴载换算方法1、换算原则：弯沉等效原则或拉应力等效原则等效原则：某一路面结构在不同轴载作用下达到相同的损坏程度为依据二、轴载换算方法1）采用路表设计弯沉值及沥青面层层底拉应力验算时：（当轴载>25kN的各级轴载均应进行换算）2）半刚性基层层底拉应力验算（当轴载>50kN的各级轴载均应进行换算）三、累计当量轴次计算涉及：初期日交通量、远景交通量、设计车道累计标准轴载作用次数远景设计年限交通量，单位（次/日）：设计年限内设计车道上的累计当量轴次第三节沥青路面设计指标一、路面结构的破坏模式与设计指标（一）沥青路面的破坏模式和产生原因1、沉陷：路面在车轮荷载作用下，其表面产生较大的凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象。引发原因：路基水文条件差而过于湿软，承载力低2、车辙：路面结构层、土基在行车荷载重复作用下产生侧向位移而形成的累计永久变形。车辙是高级沥青路面的主要破坏形式。引发原因：荷载应力大小、重复作用次数、结构层和土基的性质有关。

（一）沥青路面的破坏模式和产生原因3、疲劳开裂：指路表无显著永久变形而出现的裂缝现象引发原因：结构整体强度不足或在车轮荷载反复作用下，沥青结构层底面或半刚性基层底面产生的拉应力超过材料的疲劳强度。4、推移：沥青路面材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推挤或拥起现象。引发原因：受到较大的水平荷载作用，在水平力和竖向力的综合作用下结构层内的切应力或拉应力超过材料的抗剪或抗拉强度。5、低温缩裂：材料收缩受限时产生较大的拉应力而形成的横向裂缝。引发原因：材料收缩受限时产生的拉应力超过其抗拉强度。（二）沥青路面设计指标1、路表设计弯沉值控制指标

式中：Ls——路表实际可能产生的回弹弯沉值Ld——路面设计弯沉值2、容许拉应力验算指标：3、容许切应力验算指标：

根据路面在行车荷载和自然因素下所产生的应力、应变和位移量不超过路面任一结构层中材料的允许应力、应变和位移量选定路面结构层的组合和厚度。各种设计指标的适用范围1）《公路沥青路面设计规范》以设计弯沉值作为路面结构控制指标，2）对于高速公路、一级、二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层，应验算层底拉应力是否满足相应的容许拉应力的要求。3）城市道路设计时，还需计算沥青路面表面最不利点的剪应力，它应满足沥青路面容许剪应力的要求。4）季节性冻冻地区，沿应验算防冻厚度是否满足要求。二、路面设计弯沉值计算1、弯沉定义：车轮荷载作用下路面产生的垂直位移值。路面材料是非线性弹塑性体，弯沉包括：弹性弯沉、残余弯沉。总弯沉=弹性弯沉+残余弯沉。利用路面回弹弯沉值L0可表征路面的强度；路面弯沉值愈大，路面抵抗垂直变形的能力愈弱。回弹弯沉值可用杠杆式弯沉仪由标准汽车按前进卸荷法进行测定。2、回弹弯沉值与路面外观状态关系路面外观状态分为五类：好、较好、中等、较坏、坏把第四类状态定为路面的临界状态，以此状态下测定的回弹弯沉的低限作为路面设计弯沉值界限的依据二、路面设计弯沉值计算路面设计弯沉值定义：根据设计年限内设计车道上通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定，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。式中：Ld——设计弯沉值，0.01mm；Ac——公路等级系数；As——面层类型系数；Ab——基层类型系数（1）设计弯沉值计算Ld（2）实陈际弯凤测值体计算Ls式中蝇：p亩、δ矿—标臭准轴件载轮床胎接棉地压爽强和盲当量够圆半膨径，p=烦0.颂7M洞pa轨,乓δ=诸10倒.6泥5c旬m.LC——牙理论复弯沉亦值F—捎—弯鼓沉综影合修别正系肤数，E0——火土基宽回弹劫模量皆；αc——脱理论竞弯沉援系数赞，由艇弹性废层状傅体系恭理论煤计算渡得出呈。三、健结构饱层材虎料的陵容许奔拉应泡力1、钢容许血拉应滚力定招义：路面倘承受摔行车亭荷载玩反复芝作用杰达到敞临界肚破坏下状态词时的巷最大惩疲劳雕拉应原力。式中肉：σsp——湖沥青框砼或含半刚询性结凯构层察材料峡的劈掠裂强世度Ks——伤抗拉再强度新结构别系数煤，同呈荷载江的反晨复作饱用次漆数有老关。沥青好混凝邮土系贼指1厚5℃止时的愧劈裂竖强度喇；石俭灰土诊、二损灰、制二灰土指输6个赞月龄叙期的援劈裂绵强度炼；其敏他稳徐定类驻基层姑材料劳指9伸0天蝴龄期的劈著裂强拦度。沥青贿砼面肿层：无机寨结合棍料稳值定集版料类恰：无机删结合昂料稳肌定细胡粒土冻类：第四惰节残土基宏与路桥面材困料强顽度指降标一、离路基万受力见与工忽作区1、云路基畜受力撑状况践：1）涛路面莫和路拒基自庄重2）浅车轮夫荷载辽作用土基费在车婆轮荷柜载作纸用下粗受到肿的垂先直作辰用力士σ1：土基桶在自粉重作词用下财受到棍的垂尼直作京用力蒜σ2：路基杏受际统受力润：2、恒路基绞工作凡区定义且：在碍路基怨的某乞一深谎度处冻，车涌辆荷值载引拍起的饶应力厉与路捷基自伤重相测比只场占很傲小部测分（折1/范5～魄1/源10控），得在此宜深度茶以下呜，车慌辆荷暮载对番土基筐的作优用影查响很港小，享可略稿去不施计。呼在此艇深度任以上叙的范置围，骡是路勒基土岁受车能辆荷谁载影循响较设大的透范围冷，将贡该区仓域称学为路溜基工技作区狗或应虫力作犯用区盈。工作炊区随隐车辆璃荷载赔增大等而加葱深，继随路僵面的版刚度厅与厚完度的得增加印而减扣小。路基草工作获区内雄，土绢基的智强度眯和稳替定性则对保总证路等面的场强度丝式和稳愧定性消极为鲁重要该。二、诵土基侦回弹歪模量降的确例定方示法1、益回弹终模量董定义逐：路选基、常路面名及筑杠路材炎料在以荷载肚作用震下产融生的诸应力洒与其且相应铸的回牌弹应魔变的帅比值租。2、剥利用悼弹性猪理论深建立狡荷载陷与变魂形的腊关系抚式：式中仗：L墨r—缠—路卖表距歌离荷辱载中雪心轴可为r米某点析外的炉垂直狐位移妥。E0——侧土基势回弹素模量艘；μ—松—土龙的泊贝松系睁数；α—管—竖半向位才移系傲数现场誓实测甲法：疤在不银利季拆节，岗利用俭承载艇板进腹行逐竖级加瘦荷卸咏荷的肢方法链测出豆每级陷荷载芳的回召弹变饰形值王，并汁采用酬回弹恼变形谎l0=0诱.5荒～1摊mm氧的须测定要值，况参考预各地徐经验蜜公式乞计算箭确定蛮。室内塌试验槐法：糖按最抱佳含滩水量词制备韵试件炮，测刑得不隆同压扔实度果与其结对应爬的回析弹模案量值丧，绘率制图简形，摆并查豪图求鸽得压每实度杏条件液下的精土的些回弹诵模量健值。换算芒法：任需要难知道副土的段各种嗽物理敞力学魄指标揪值。查表吗法二、涨土基柄回弹议模量锤的确登定方很法三、苏路面平材料拳设计虎参数度的确不定方鹊法以设揉计弯托沉值族计算泰路面铁厚度控，并持对结睬构层垦进行明层底文拉应力按验算音时，蚕需知输道中杜路面董结构研层材岗料的虑参数1、路面击各层持材料圆模量：采讽用抗画压回勺弹模籍量2、路面币各层奇材料发抗拉羽强度：采彻用劈叔裂试捆验测苍得的复劈裂唐强度第五灵节扇沥青矮路面涝结构佳设计一、替结构篇设计来的一浪般原侄则1、场沥青角路面戴设计最工作份：结构悬设计埋、厚以度计勺算2、放结构塑设计律：分层臣结构脑设计叉、结窜构层貌组合访设计3、承沥青玻路面休结构炭设计绳遵循哑的技蜘术经浅济原激则：1）苗因地检制宜枪，合寨理取价材（图尤其悦是对眯于基异层、蒸垫层忠材料杀）2）战方便顾施工略、利粉于养筑护3）福分期欠修建搂，逐棋步提洁高4）写整体攀考虑禁，综收合设糖计5）次考虑冒气候支因素侦和水纪温状装况的虫影响二、脆沥青计路面觉结构遗层的泊选择1、巡寿路面课等级弟和面意层类戴型的际选择应与鸡公路寒等级隐和交臣通量里相适业应路面梨面层懂要求毅强度悟高、要耐磨乎耗、绘抗滑掀、热阿稳定攀性好雨、不包透水公路哑等级套越高督，交雅通量尝越大植，路缴面等每级也子应该层越高狗，厚劣度越蒜大，鄙相应眯的面痒层层傍次也备越多等。考虑惕气候幻玉因素聪的影杨响：趋气候识干旱估地区述，不简宜采揪用砂激砾路拜面；谜多雨撞地区悟，注舍意路念面的传水稳食定性苹等；会寒冷器地区育注意葛沥青叨路面印的低鼓温抗屯裂性扑；高板温地芹区注她意沥董青路胸面的兄高温佛稳定算性。二、赵沥青临路面惠结构卫层的核选择2、吊基层安类型危的选锦择基层隆是主堪要的场承重衬层，怠应具敞有足梯够的凑强度旦、刚趁度与挪水稳猎定性俊。常用陕基层沸类型躁：水栗泥、府石灰星、工肉业废恶渣类俗；砾慰（砾迫）石纸嵌锁弊类；惨土、工石级磨配类煤。所需阴基层芳厚度灯较大罩时，病为了嫩降低唤造价海，可艺增设萌底基置层。潮湿末路段四，宜搭选用隐碎石校、片遣石、民块石冤、工裙业废腾渣、绞二灰跨土、厦水泥呀稳定欠砂砾辜等水挡稳性嘱好的株基层查。干燥葵路段朗，可跳采用驰泥结弄碎石夹等水鞭稳定途性差跌的基逢层。三、困沥青敲路面抖结构巴组合彼设计1、怨根据节各结专构层球功能困进行饶组合遵循港面层更耐久毛、基咐层坚灭实、哭土基涝稳定即的原掠则。面层应强朗度高恩、耐球磨、温热稳藏定性顶和水名稳定璃性好长。面层穷应考扮虑设共置合久适的垃层次略。如却交通距量繁息重时岸，应岭在面连层下敲加设联结器层，以辟抵抗雄水平暖力产僻生的优较大长的切景应力仪；采饶用空你隙较旁大的惠沥青刺路面费时，霜应铺尚设上封贵层。基层丢：具备落足够沸的抗论压强浴度、矿刚度常和水丹稳定制性。交通其繁重贵时，桥基层黄宜选倘用半密刚性兰材料镰，并国采用合双层乓式基理层，渗即增旅设底基巧层。土基递水温锈状况格不良玩时，鹊应加递设砂汗砾垫层等。三、哲沥青紫路面徐结构看组合戚设计2、捎强度红组合各层罩材料锣的强断度（屠回弹层模量恩）随拼深度糕而相肚应减蛛小。各相牧邻结梢构层盛之间划的模孕量不锐能相败差过搅大。3、战合理扰的层正间组灿合各结棕构层么材料倍具有恶不同饱特性秆，组宜合时很应注陕意相浆互影姥响。无机缓结合旺料稳丈定类拼基层旱易产捕生干令缩和占温缩窝裂缝烛，往葱往会返导致冻面层渡产生虹反射些裂缝塔。这窄时，横宜加咱厚面售层，坏或者牙在面挎层和挖基层文之间夏加设乱一层映由稳潮定粒考料组亡成的脖联结听层或常过渡牢层。潮湿废的土浅路基群上，杰应铺钟设石显灰土狠或砂桐砾垫未层。三、它沥青将路面江结构蜜组合渴设计4、拾考虑反自然莫水温闭条件捏的不伶利影棕响在中烤湿或狡潮湿走路段燥，路挤面基温层应企选择馅水稳缸定性送好的材悦料。在潮秘湿路荷段，荡为了错改善痕路基近的温厕度和府湿度龟状况由，防止临冻胀笑和翻煤浆，刻需设割置垫至层。5、经适当悄的层说数与斤厚度结构桂层造药价各结赛构层隆扩散袜应力扒的效内果压实库机具旧的能溪力我国制部分台高速庆公路诞沥青搭路面狭结构道路名称沥青面层组成及厚度（㎝）基层类型及厚度（㎝）底基层类型及厚度（㎝）总厚度（㎝）沪嘉中粒式、粗粒式、贯入式19二灰碎石36砂砾2075广佛中粒式、粗粒式、沥青碎石15水泥碎石25水泥石屑土2868京津塘中粒式4、粗粒式6、沥青碎石1323水泥粒料25石灰土或水泥土3583济青中粒式4、粗粒式5、沥青碎石615水泥砂砾34石灰土1867南京——南通中粒式、粗粒式、粗粒式16二灰碎石20石灰土3369沪宁中粒式、粗粒式、粗粒式16二灰碎石28二灰土3377第六仆节档新建区路面租的结密构层便厚度陷计算一、段基本卖原则太和有紧关规墓定采用讨多指桶标控愚制路同面结更构设韵计采用多层剖弹性泄体系掩理论计算阳结构紫层厚雀度弹性母层状炕体系厘：由见若干惊个弹搅性层威组成麦，上告面各映层具有一竹定的购厚度巧，最光下一字层为劝弹性趋半空贝间体幻玉。沥青载混凝陷土路坛面、阴半刚届性基怖层、犁底基主层进司行拉傲应力砖验算假设掩各层慨之间毕的接妇触条岸件为肆：完挣全连陕续体垃系二、枯路面捆厚度逆计算蛙步骤1、郊路面魄厚度大计算凡基本拖原理：利陷用多善层弹糟性体魂系理论、训层间差接触葡条件武为完掉全连亡续体列系、仍在双主圆均恒布荷岭载作用四下，砌按轮崭隙中故心处拔实测米路表部弯沉翼值等傅于设搏计弯智沉值的椒原则徐进行岸计算亩：确定么单车复道累班计当好量轴吸次Ne；拟定浅几种敏可能既的路所面结拴构层言组合恢与厚欢度方尽案。设计恶时先选择绩某一纱层次差作为敞厚度捏设计盲层，扰拟定远面层捡和其室他各灰层的关厚度。当采演用半求刚性按基层俊和底拼基层甚结构艘时，汽可选注任一定层为厘设计盘层。当采刑用半增刚性唱基层帝和粒农料类否材料包为底押基层笼时，普以半搁刚性灯基层为慎设计育层，颗拟定浮面层贝和底嫁基层涝厚度惨。当采艳用柔片性基践层和职底基露层的诞沥青刊路面疼时，棍宜拟纪定面忽层和某底基层馋厚度尝，求碗算基肆层所末需厚氧度。确定美设计嘉弯沉厌值确定车路面映材料闻设计套参数确定饶土基茎回弹阿模量根据撤以上怪数据障并利俊用设俱计程攻序求茂算某栗一个件结构落层的低厚度池。二、各路面估厚度蹈计算们步骤三、决路面蛮结构脉层拉非应力税验算枯步骤1、眠对于课高速到公路践、一辉级公齿路、烂二级筒公路加需验唱算沥规青砼售面层延和整为体性新材料逢基层圈层底咏的拉喂应力错即：2、钥层底性拉应微力计棵算图点式：捞采用既多层额弹性悔层状苍体系诊理论存为基锈础，柿层间岁接触役仍为污连续龙接触也体系3、码层底仇弯拉盯应力排计算牌公式右：三、配路面党结构患层拉愧应力触验算括步骤4、鼓验算局步骤1）宿确定拴路面剃材料遍设计蜘参数2）裤确定幼系数3）觉确定刃当量挨轴次4）纠根据冒以上速数据毅利于犯专用泛设计刺程序炒计算乡丰层底虫拉应腔力验位算。四、钥路面料厚度舱计算语方法画和拉躺应力复验算好方法1、盏利用味多层挤弹性响体系洲理论册编制廊的专那用程换序A绘PD坑S9丽7计弄算2、特简化风法（做图解甲法）厚，将保多层炉体系树换算苗为三健层体像系，识利用难设计岂图表返进行某计算惠。四、爬路面谣厚度可计算各实例例：衰某地酿新建促一条界一级榨公路灵（四革车道乌），版路面涌设计突年限睛为1竟5年踪蝶，预测介该路威竣工说后第健一年圾的交些通组惠成如舰下表氏所示帅，在艘使用蠢期内冻交通量年钳平均国增长虽率为槽10硬%。钉该路肌段处愁于Ⅵ7区，百为粉刃质土妄，稠仪度为1.锻00患，沿抢线有休大量宇碎石着集料谈，并爬有石如灰供煎用。闭试进持行路壮面厚挂度设计。表竭预唉测交扶通组渗成表车型前轴重（kN)后轴重（kN)后轴数后轴轮组数后轴距交通量(次/d)三菱29.348.01双轮组——300黄河58.6114.01双轮组——320江淮45.1101.51双轮组——300太脱拉45.490.02双轮组＜3m208湘江23.173.22双轮组＜3m400东风26.556.72双轮组＜3m400解：1、蜡轴载个分析路面琴设计充以双牺轮组葵单轴路载1镜00订kN明为标鸦准轴暂载（1船）以壶设计烤弯沉宇为指雷标计略算路猾面厚誉度及榨验算柳沥青均层层悬底拉应力呈的累嘉计当怖量轴奏载轴载遵换算累计高当量迟轴次根据哭设计泽规范劳，一蒸级公籍路沥久青路降面的扎设计亲年限辫取15年，四车售道的柿横向疲分布对系数纺为0.蛾4～0.梳5。取η=男0.希45。（2粗）验绘算半觉刚性可基层漆层底达拉应烂力时援时，闪累计修当量洽轴载轴载欣换算累计沟当量掀轴次设计杜年限忙取15年，涛四车鲜道的扁横向物分布貌系数η=吨0.资45。2、辈结构括组合昏设计宏及各缺层材酷料的吼设计禁参数参照惧表《构沥青垦混合瞒料类瓦型的铅选择值》和即《沥匙青层鼠推荐执厚度》辩，路朋面结绍构组吼合设穿计为车：路惩面面进层采开用沥浪青混腰凝土窜，厚欣度为1绢5㎝烦，其吃中：说上面菜层采冤用细忠粒式围密级负配沥销青混浅凝土遗（4直cm悟),中面深层采渗用中景粒式稿密级猛配沥渐青混翻凝土市（5呼cm衫),昆下面遇层采颜用粗闭粒式密苗级配迎沥青船混凝离土（拳6c艺m)想。基药层采脑用2焰5㎝衔水泥影碎石皮。底丝式基层采依用石谋灰土师，厚诵度由泪计算层确定敌。各层败材料荒的设肉计参讲数，有通过钓实测在或查御表取耍得。取以设截计弯求沉值计覆算路联面厚犯度时秀，各永层材咽料均充采用陕20判℃抗丝式压回钞弹模粘量；饼验算层底袜拉应菊力时冻，沥徐青混孙合料悼采用俘15段℃抗黎压回奴弹模缝量，产15齐℃劈拍裂强度赛。结构赤组合呈设计抵及材愈料参谎数汇午总表层位材料名称h(㎝)20℃模量（MPa)15℃模量（MPa)20℃劈裂强度（MPa)面层细粒式沥青混凝土4140020001.4细粒式沥青混凝土5120018001.0细粒式沥青混凝土6100014000.8