路基路面工程 第八版 课件08沥青路面设计-演讲版-16：9

《路基路面工程》

PavementEngineering国家精品课程东南大学

道路与铁道工程

国家重点学科HighwayandRailwayEngineering,NationalKeyDiscipline21:39爱课程网址/sCourse/course_2658.html中国大学MOOC网址/course/SEU-1001753401第八章沥青路面设计21:39主要内容第一节概述第二节沥青路面的分类与特性第三节沥青路面的使用性能和分区第四节层状弹性体系理论第五节沥青路面的破坏状态、设计指标和标准第六节沥青路面结构组合设计21:39主要内容第七节我国沥青路面厚度设计第八节沥青路面结构排水设计第九节沥青路面改（扩）建设计第十节国外主要沥青路面设计方法概述21:39第一节

概述核心内容沥青路面的基本特性沥青路面的损坏类型及其成因对沥青路面的性能要求沥青路面设计的内容与方法21:39第一节【1、沥青路面的基本特性】沥青路面的工程特点

①优良的力学性能－变形（应变）性能与强度

②良好的抗滑性－雨天的行驶安全性

③施工方便－强度形成速度和维修

④经济耐久－使用寿命

⑤有利于分期修建沥青路面结构压应力示意图21:39（1）表面平整无接缝、行车较舒适；（2）结构较柔，振动小，行车稳定性好；（3）车辆与路面的视觉效果好（黑色路面白标线）；（4）施工期短、施工成型快，能够迅速交付使用

（在机场跑道、高速公路上尤其需要）；（5）易于维修，可再生利用；（6）强度和稳定性（使用寿命）受基层、土基影响较大；（7）沥青混合料力学性能受温度影响大；（8）沥青会老化，沥青结构层易出现老化破坏。

第一节【1、沥青路面的基本特性】◆沥青路面的优缺点（与普通水泥路面相比）21:39沥青路面的基本要求包括以下几方面：①强度特性(应力、变形-应变)（一定的）（强度内涵）②稳定性(高、低温、水稳定性)（良好的）③耐久性(疲劳、老化)（满足要求的）④平整性(舒适性、动荷载)⑤抗滑性(安全)⑥少尘性(环保)第一节【2、沥青路面的基本要求】21:39高温稳定性-高温下抵抗永久变形的能力；低温抗裂性-抵抗低温开裂的能力；水稳定性-抵抗水损害的能力，

密级配路面抗渗和排水路面透水；耐久性—抵抗老化与荷载重复作用（疲劳）的能力；抗滑能力—保证不利情况下车辆能够安全行驶的能力。第一节【3、沥青路面的使用性能要求】21:39基本概念◆（1）沥青路面设计的内容

结构组合设计材料组成设计厚度设计验算结构方案比选路肩构造设计排水系统设计第一节【4、沥青路面设计的内容与方法】21:39（2）沥青路面结构设计方法分类

经验法：AASHTO法1996；CBR法。

依据调查或大型试验总结得到的设计方法，其特点是符合试验地的实际，但是不能结合不同地方的实际。力学经验法（M-E）：AI法；AASHTO；SHELL法；我国设计方法。

依据力学模型计算结构响应，结合实际进行参数的确定，其特点是理论联系实际，是目前设计方法发展的总趋势。典型结构法：法国方法；中国八·五研究成果。

通过调查，总结得到的与交通量等参数有关的结构图，特点是减少了设计的随意性，具有结构使用性能明确，结构图统一。优化设计法

通过目标函数优化，使其具有性能与费用的最优性，但尚不成熟。第一节【4、沥青路面设计的内容与方法】节尾21:39第二节

沥青路面的分类与特性核心内容沥青路面的分类沥青混合料空间结构与压实性能沥青混合料的力学特性沥青混合料的黏弹性性质与力学模型沥青混合料的变形特征沥青混合料的强度特性21:39（1）按强度构成原理分：密实类沥青路面-见土木工程材料嵌挤类沥青路面-见土木工程材料（2）按施工工艺分：层铺法路拌法厂拌法第二节【1、沥青路面的分类】沥青路面

施工录像21:39沥青混凝土（AsphaltConcrete）热拌沥青碎石（AsphaltMacadam）乳化沥青碎石（EmulsionAsphaltMacadam)沥青贯入式(BituminouspenetrationMacadam)沥青表面处治（BituminousSurfaceTreatment）沥青玛碲脂碎石SMA（StoneMasticAsphalt）排水性沥青混凝土（PorousAsphaltConcrete）开级配抗滑磨耗层（OpenGradedFrictionCourse）（3）沥青路面的沥青混合料类型：第二节【1、沥青路面的分类】ＨＭＡ级配示意图ＳＭＡ级配示意图21:39第二节【1、沥青路面的分类】（4）热拌沥青混合料的种类21:39沥青混合料由集料、沥青和空气组成的三相空间体系。沥青混合料的强度取决于集料颗粒间的摩擦力和嵌挤力；沥青胶结料的黏结性以及沥青与集料之间的黏附性。沥青混合料性能的影响因素：集料的类型、空间布型以及胶结料的类型、用量、与集料的黏附程度影响着沥青混合料的力学特性。沥青混合料的类型：按密实原则和嵌挤原则构成的沥青混合料的典型结构类型有三种：密实悬浮结构、骨架空隙结构、骨架密实结构沥青路面性质与沥青混合料力学性质关系密切第二节【2、沥青混合料的力学特性】21:39（1）沥青混合料力学参数试验第二节【2、沥青混合料的力学特性】（1）沥青混合料力学参数试验如何求沥青混合料的黏结力C和内摩擦角？建立极限平衡条件①三轴试验（T0718）21:39原理①三轴试验（T0718）

采用圆柱形试件，试件直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件高与直径比大于2；矿料最大粒径小于25mm时，试件直径100mm，高200mm；将一组试件分别在不同侧压力下以一定加载速度施加垂直压力到试件破坏，此时该垂直压力为最大主应力，侧压力为最小主应力。第二节【2、沥青混合料的力学特性】三轴压缩试验原理21:39②抗拉强度（间接抗拉）试验（T0716）采用圆柱形试件；无侧限抗压试验试件直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件高径比大于2，矿料公称最大粒径小于25mm时试件直径100mm,高200mm；劈裂试验试件直径101.6

0.25mm、高63.5

1.3mm（马歇尔试件），或轮碾机成型板块试件，或从道路现场钻取直径

100

2或

150

2.5mm、高为40

5mm的圆柱体试件。

第二节【2、沥青混合料的力学特性】21:39③无侧限抗压模量及强度试验（T0713-静T0738-动）第二节【2、沥青混合料的力学特性】沥青混合料的抗压回弹模量的试验温度为20℃。21:39试验采用圆柱体试件，其直径为100mm，高为100mm，试验加载的速率为2mm/min。试件成型采用静压法、轮碾法、搓揉法和旋转压实成型法，试件的密度应符合马歇尔标准击实密度100。对抗压强度要求以2mm/min的加载速率均匀加载直至破坏，由破坏荷载P和圆柱体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度（MPa）。⑤SHRP直剪试验确定：

SHRP提出了通过不同压力的直接剪切试验确定抗剪强度特性。第二节【2、沥青混合料的力学特性】④弯曲试验（T0715）

通过弯曲试验确定沥青混合料的抗弯拉强度和抗弯拉应变。

通过弯曲疲劳试验确定沥青混合料的抗疲劳性能。段尾21:39抗弯拉强度试验第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】沥青混凝土常温下加载和卸载的典型曲线（1）材料的力学模型-黏弹性材料的基本性质21:39①蠕变

蠕变是应力不变，变形随时间而增加的现象。沥青材料性质在不同应力及时间下表现：应力小，时间短：

主要表现为弹性性质，在应力施加后变形瞬时出现，应力撤除后变形迅速恢复。这种变形叫做纯弹性变形（瞬时弹性变形），在该范畴内，应力应变呈直线关系；应力较大，时间较长：

主要表现为黏弹性性质，应力施加后瞬时出现变形，然后变形仍逐渐增加，当应力撤除后，一部分变形瞬时恢复（弹性变形部分），另一部分变形随时间缓慢恢复，这部分变形是黏弹性变形（滞后弹性变形）。应力大，时间长：

主要表现为塑性性质，除包含黏弹性性质外，还有一部分变形无法恢复，称为塑性变形。 注意：沥青混合料的实际变形弹性、黏性、塑性三种都包含，不过根据应力大小和作用时间不同而表现出以上各种不同性质为主的特点。（2）蠕变与松弛特性creepandrelaxation第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】蠕变示意图21:39②应力松弛(relaxationtime)

应力松弛是应变恒定不变，应力随时间减小的现象。应力降低到初始数值（初始应力值的1/e）(e=2.718)，称为松弛时间。

沥青混合料主要呈现为弹性或黏塑性，与应力作用时间与松弛时间的比值有关：作用时间<<松弛时间，以弹性为主；

作用时间>>松弛时间，以黏塑性为主；

作用时间与松弛时间相近，为弹-黏-塑性。冬季气温低，沥青混合料黏滞度高，松弛时间长，显示弹性性质；夏季黏滞度低，松弛时间大大降低，则为弹、黏、塑性，取决于作用时间；第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】③综合21:39（2）蠕变与松弛特性creepandrelaxation（4）黏-弹性材料的基本性质应力应变关系的曲线性及不可逆性；对加载速度（时间效应）和试验温度（温度效应）的依赖性，服从时间温度换算法则；具有十分明显的蠕变与应力松弛特性；线黏弹性材料服从Boltzmann线性叠加原理和复数模量原理；（3）沥青混合料的弹-黏-塑性沥青混合料是一种弹-黏-塑性材料，不同外部（温度与荷载）条件下，表现出不同的性质:低温小变形时：线弹性性质高温大变形时：黏塑性性质在过渡范围内：黏弹性性质第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】21:39第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】沥青混凝土温度恒定时间变化时间恒定温度变化的典型曲线

（温度恒定，短时间要用更大的应力）

（时间恒定，低温度也要用更大的应力）

升高试验温度=延长加载时间：时间温度转化法则（4）黏弹性材料的基本性质应力小时间长21:39时间短应力大应变同应变同温度小应力大应力小温度大（温度恒定，短时间要用更大的应力）（时间恒定，低温度也要用更大的应力）（5）沥青路面蠕变规律第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】第一阶段：迁移期，蠕变（永久）变形在瞬间迅速增大，但应变速率随时间迅速减小；第二阶段：稳定期，蠕变（永久）变形呈直线形稳定增长，应变速率保持稳定，

该过程占总过程的主要部分；第三阶段：破坏期，蠕变（永久）变形和应变速率均急剧增大，直至破坏。

21:39（6）沥青混合料的流变学基本模型

沥青混合料是一种弹-黏-塑性材料，弹、黏、塑性是其力学特性的基本单元，需要用一定的力学模型及本构关系来表达，并进一步实现串联或并联的组合形成复杂的组合模型来模拟材料真实的力学特性。第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】弹簧、黏壶及滑块及其组合弹簧元件黏性元件塑性元件21:39VanDerPool模型及其蠕变曲线

（7）基本力学元件的组合

通过对基本元件的串连或并联组合，可形成新的力学模型来表征不同的黏弹塑性材料。元件串连：总应力等于各分应力，总应变等于各分应变之和；元件并联：总应力等于各分应力之和，总应变等于各分应变。常用的简单组合模型有下列几种第二节【3、沥青混合料黏弹性性质与力学模型】段尾21:39（1）劲度（劲度模量）StiffnessModulus

反映沥青和沥青混合料在给定温度和加荷时间条件下的应力-应变关系的参数，称劲度S。应力作用时间、温度、应力大小都会对沥青和沥青混合料的应力应变特性造成影响，因此，劲度（模量）表达式中必须考虑这些因素。

C.范德甫（VanderPoel）提出表征弹-黏塑材料劲度（模量）的表达式：—施加的应力，MPa；—总应变；t—荷载作用时间，s；T—材料的温度，℃。

问：与弹性模量的区别？第二节【4、沥青混合料的变形特性】21:39①沥青的劲度第二节【4、沥青混合料的变形特性】21:39第二节【4、沥青混合料的变形特性】范得保沥青劲度确定诺模图21:39由图中曲线可以看出：（1）加荷时间短时，曲线接近水平，表明材料处于弹性性状；加荷时间很长时，便表现为黏滞性性状；处于二者之间时则兼有弹-黏性性状。（2）各种温度下的S-t关系曲线具有相似的形状，如果将曲线作水平向移动，则将可将它们近似重合在一起。这意味着温度对劲度的影响同一定量的加载时间对劲度的影响效果相当。（3）温度和加载时间对劲度的影响具有互换性，是沥青材料的一个重要性质。利用这一性质，可以通过采用变换试验温度的方法，把在有限时间范围内得到的试验结果扩大到很长的时段。第二节【4、沥青混合料的变形特性】①沥青的劲度21:39②沥青混合料的劲度C．范德甫对一系列密级配沥青混合料进行试验后确认，沥青混合料的劲度模量是沥青的劲度模量和混合料中集料数量的函数。—沥青混合料的劲度模量，MPa；

—沥青的劲度模量，MPa；

—混合料中集料的集中系数适用于沥青混合料的空隙率等于0.7～0.9的情况，若空隙率大于3

，修正为：为3

，第二节【4、沥青混合料的变形特性】21:39第二节【4、沥青混合料的变形特性】②沥青混合料的劲度通过沥青劲度沥青体积率Vb集料体积率Vg得到沥青混合料的劲度段尾21:39（1）概念：强度是指材料达到极限状态或出现破坏时所能承受的最大荷载（或应力、应变）。公路路面各结构层的材料，一般都具有较高的抗压强度，而抗拉或抗剪强度较弱（这在颗粒材料中或结合料黏结力较低材料尤为突出）。破坏的控制要点：控制路面材料极限破坏状态的往往不是抗压强度，可能出现的强度（应力或应变）破坏通常为：①因剪切应力过大而在材料层内部出现沿某一滑动面的滑移或相对变位；②因拉应力、应变或弯拉应力过大而引起的断裂。第二节【5、沥青混合料的强度特性】21:39（2）抗剪强度①矿料特性及级配等酸碱性：（如：石灰岩为碱性，玄武石为酸性）决定了石料与沥青的黏附性，由差到好：花岗岩、片麻岩、玄武岩、安山岩、砂岩、石英岩、石灰岩的黏结力由小到大。比表面积：（单位：cm2/g），能与沥青相互作用的面积，越大则黏结力越大。颗粒越小，比表面积越大，所以决定于混合料的矿粉含量。

级配、颗粒形状：决定内摩阻力大小。②沥青特性级配合比等

用油量：决定沥青膜厚度及自由沥青含量，存在最佳含量。

黏滞度：越大，黏结力也越大。意义：上坡或停车场，抗剪强度不足将引起路面推挤和拥包，影响因素：第二节【5、沥青混合料的强度特性】21:39（3）抗拉强度

①意义：在气候寒冷地区，冬季气温下降，特别是急骤降温时，沥青混合料发生收缩，如果收缩受阻，就会产生拉应力；车辆紧急制动后轮下混合料表面出现拉应力；沥青混合料底面由于车辆荷载、基层裂缝导致的拉应力。当拉应力超过沥青混合料的抗拉强度时，路面就会产生抗拉不足开裂。

②方法：抗拉强度主要由混合料中结合料的黏结力提供，其大小可采用直接拉伸或间接拉伸试验确定。劈裂试验（间接拉伸试验）传递荷载的两端垫条，对试件中的应力分布和极限强度有显著影响，通常垫条宽为12.7mm，大试件为19mm。第二节【5、沥青混合料的强度特性】21:39直接拉伸间接拉伸试验沥青混合料的抗拉强度同沥青的性质、沥青含量、矿质混合料的级配、测试时的温度、加载速度等因素有关。影响因素：1)沥青类型沥青的黏滞度大，或沥青含量较大，沥青混合料具有较高的抗拉强度；2)级配类型密级配混合料的抗拉强度较开级配混合料高；3)加载与温度随施荷速率增大而增加，随温度增加而下降；

第二节【5、沥青混合料的强度特性】③影响沥青混合料抗拉强度的因素21:39（4）抗弯拉强度

沥青路面在行车重复荷载作用下，往往因路面弯曲而产生开裂破坏，必须验算沥青混合料的抗弯拉强度；①各类抗弯拉强度试验方法：小梁弯曲试验：梁式试件高和宽应不小于矿料最大粒径的四倍，梁的跨径为高的三倍。公称最大粒径达31.5mm的粗粒式沥青混合料、稳定类材料和水泥混凝土的试验：150×150×550mm的大梁，跨径为450mm；30mm×35mm×250mm沥青混凝土公称最大粒径为26.5mm的稳定类材料或者中、细粒式沥青混合料：

100×100×400mm的中梁，跨径为300mm；石灰(或水泥)稳定土或者砂质沥青混合料：

50×50×240mm的小梁，跨径为150mm；第二节【5、沥青混合料的强度特性】21:39影响沥青混合料抗弯拉强度的因素：

沥青的性质、沥青的用量、矿料的性质、混合料的均匀性、荷载重复次数、加载速度、温度状况等。

我国《沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ053T0715）中标准弯曲实验试件为30mm×35mm×250mm的棱柱体小梁，跨径200

0.5mm。评价抗弯拉强度时，试验温度采用15

0.5℃，评价低温拉伸性能时，宜采用-10

0.5℃。

第二节【5、沥青混合料的强度特性】弯曲实验有切口的弯曲实验节尾②沥青混凝土试验方法（T0715）：21:39第三节

沥青路面使用性能和分区核心内容沥青路面的高温稳定性沥青路面的低温抗裂性沥青路面的水稳定性沥青路面的抗疲劳性能沥青路面的耐老化性能沥青路面使用性能的气候分区21:39高温稳定性是沥青路面高温下抵抗永久变形的能力。

高温稳定性不足：有车辙、推移、拥包、搓板、泛油等病害（1）车辙的类型失稳性车辙结构性车辙磨耗性车辙（2）车辙的形成过程初始阶段的压密过程沥青混合料的侧向流动集料的重新分布及集料骨架的破坏（3）影响车辙的主要因素沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移，在轮迹处出现变形路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形主要是由于路基变形传递到面层引起路面结构顶层材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不断损失而形成的永久变形第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39（4）沥青混合料高温评价方法①现场试验路试验：AASHTO试验路，WestTrack环道试验②大型足尺试验：室内环道、室内直道、重复加载试验（ALF）、重车加载试验等；③室内小型试验：单轴压缩试验：测定高温抗压强度及软化系数；马歇尔试验：马歇尔稳定度、流值；蠕变试验：单轴三轴静载重复加载（动载）连续动态加载间歇重复加载静载重复加载（动载）连续动态加载间歇重复加载简单剪切试验：轮辙试验：第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39

④轮辙试验模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的试验方法，室内代表性试验为车辙试验。车辙试验是在规定尺寸的板块状压实沥青混合料试件上，用固定荷载的橡胶轮反复行走后，测定其在变形稳定期每增加变形1mm的碾压次数，即动稳定度，以次/mm表示。我国规范规定，一般情况下，试验温度为60℃，轮压为0.7MPa；计算动稳定度的时间原则上为试验开始后45—60min之间；板试件尺寸为300mm，宽300mm，厚50mm。第三节【1、沥青路面的高温稳定性】试验可以三大指标：任意时刻总变形即车辙深度；动稳定度DS；变形速率RD；21:39

⑤简单剪切试验：试件尺寸根据混合料最大粒径选定；试验温度为4℃，20℃，40℃。第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39（5）沥青路面高温稳定性技术标准①沥青路面容许车辙深度：发展历程：路基顶面容许竖向压应变沥青层容许永久变形路面容许车辙深度第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39第三节【1、沥青路面的高温稳定性】②轮辙试验动稳定度标准21:39i)从集料方面：集料破碎面多，石质坚硬，具有良好的表面纹理和粗糙度；

集料级配良好，有足够数量粗集料形成空间骨架结构；

配合比设计合理，注重压实；ii)从沥青方面：使用黏度高的改性沥青或添加纤维；

提高沥青材料的黏稠度；

控制沥青与矿粉的比值，严格控制沥青用量。（6）提高沥青路面高温稳定性措施

我国沥青路面一般采用半刚性基层沥青面层，基层强度高，因此一般不会出现结构性车辙；由于面层集料一般采用玄武岩，因此磨耗性车辙也少见；所以一般为失稳性车辙，因此必须提高沥青混合料的高温稳定性，即提高黏结力和内摩阻力。即：第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39第三节【1、沥青路面的高温稳定性】21:39段尾低温抗裂性是沥青路面抵抗低温开裂的能力

沥青路面低温时强度增大，但变形能力降低。急骤降温产生温度梯度，面层受到下部约束产生拉应力，降温也使得沥青混合料劲度增加，导致混合料拉应力大于抗拉强度而开裂。沥青路面存在两类低温开裂形式：（1）低温缩裂：

降温时沥青混合料的体积收缩，温度应力超过混合料极限抗拉强度，裂缝由上而下发展；

以及有基层开裂导致的面层开裂（反射裂缝），裂缝由下而上发展；（2）温度疲劳裂缝：

路面在低于极限抗拉强度的温度应力反复作用下开裂，发生在温度频繁变化的地区；第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】21:39把沥青混合料假设为一根弹性梁，由于降温而产生的累计应力为：

累计温度应力与极限抗拉强度相等时的温度，即为开裂温度。1）低温开裂机理第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】21:392）沥青混合料低温抗裂评价①间接拉伸试验——低温劈裂试验：标准马歇尔试件（

101.6

0.25mm、高63.5

1.3mm），0℃或更低，加载速率1mm/min；②直接拉伸试验——试件38.1mm×38.1mm×101.6mm，缓慢拉伸速率；第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】弯曲实验21:39③约束试件应力试验仪（TSRST）：50mm×50mm×250mm试件，降温速率10℃/h，是SHRP推荐的评价沥青混合料低温抗裂性能的方法第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】21:39④应力松弛试验：直接应力松弛试验；弯曲应力松弛试验等第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】21:39第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】⑤低温弯曲试验破坏应变标准21:39①影响因素：沥青性质、气温状况、沥青老化程度、路基的种类；

路面层次的厚度、面层与基层的黏结状况；

基层所用材料的特性；

行车的状况等。②可采取的预防措施：

1）使用稠度较低、温度敏感性低的沥青；

2）使用含腊量低的沥青，使用应力松弛性能好的改性沥青，掺加纤维；

3）使用较细的混合料类型，设置应力吸收层；

4）改变基层类型-级配碎石基层、沥青稳定基层、多孔沥青基层。3）沥青路面低温开裂的预防措施第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】21:39第三节【2、沥青路面的低温抗裂性】21:39段尾水稳定性是沥青路面在水或冻融循环的作用下保持其原有性质的能力。水损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于汽车车轮动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水份逐渐进入沥青与集料界面上，使沥青黏附性降低并逐渐丧失黏结力，沥青膜从集料表面剥离，导致沥青混合料松散。沥青路面水损害表现：松散、剥落、坑槽病害。水损害是沥青混合料水稳定性不足的主要表现。1）水稳定性作用机理黏附理论：水降低了沥青的黏附性、对沥青形成冲刷，水进入沥青与集料间、隔离了沥青与集料的黏结；水侵蚀的过程：如图第三节【3、沥青路面的水稳定性】21:39第三节【3、沥青路面的水稳定性】21:39水的吸入及加热汽化示意图加热汽化汽化破裂沥青与集料剥离示意图干燥状态集料沥青界面能潮湿状态集料沥青界面能2）沥青路面水稳定性评价方法①煮沸试验：

评价沥青与粗集料的黏附性；②浸水马歇尔试验：

两组马歇尔试件，一组在60℃恒温水槽中保养30min～40min，另一组在60℃恒温水槽中保温48h，测马歇尔稳定度的比值。③冻融劈裂试验：

将马歇尔试件以标准的饱水试验方法真空饱水，放入塑料袋中加入约10ml水，扎紧袋口，将试件放入-18℃的冰箱保持16h，后撤去塑料袋，放入60℃的恒温水槽中保持24h，再将试件浸入温度25℃的恒温水槽中至少2h，测试劈裂强度比。（年最低气温低于-21.5℃的寒冷地区）④浸水车辙试验：第三节【3、沥青路面的水稳定性】21:393、沥青路面的水稳定性①浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验的水稳定性标准3）沥青路面水稳定性评价标准21:39第三节【3、沥青路面的水稳定性】②轮辙板的渗水试验标准21:39段尾抗疲劳性能是沥青路面在循环加载下抵抗疲劳破坏的能力1）沥青路面的受力特性第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】21:392）沥青混合料疲劳力学模型

疲劳破坏是指在低于材料强度极限的循环加载作用下，材料发生破坏的现象。

疲劳寿命材料在疲劳破坏时所作用的应力（应变）循环次数。①现象学模型：重复荷载作用下沥青混合料强度衰减累积引起的破坏（传统疲劳理论）；可建立沥青路面层底拉应力与重复荷载作用次数的关系；②断裂力学模型：认为疲劳是材料初始裂缝在荷载作用下扩展至破坏的过程；

研究了材料开裂机理及扩散规律；③能耗模型：混合料在应力应变作用下吸收能量引起的疲劳损伤；可建立能量与

重复荷载作用次数的关系；第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】21:393）沥青混合料疲劳试验方法①现场疲劳破坏试验：AASHTO、WESTRACK试验路；②足尺结构模拟破坏试验：大型环道、直道试验；③试板试验法：④室内小型试件试验：三分点小梁试验、中点加载小梁试验、悬臂梯形梁试验等i）应力控制：每次对试件施加的荷载为常量，随着荷载作用次数增多，试件不断受到损伤，劲度随之而降低，实际的弯曲应变则不断增大；ii）应变控制：测试过程中保持每次荷载下应变值不变，则应力随施加荷载次数的增加而不断减小。第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】21:39第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】3）沥青混合料疲劳试验方法劈裂疲劳试验悬臂梯形梁疲劳试验三分点疲劳试验示意图21:39—取决于沥青混合料组成和特性的系数；

—

发展进展因素。通常，对大多数沥青混合料=5～6第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】4）沥青混合料疲劳方程我国新的疲劳方程

SHRP疲劳方程

21:39第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】沥青混合料疲劳方程图21:39应变控制应力控制混合料劲度模量沥青的体积百分比沥青的针入度比沥青混凝土的疲劳寿命5）沥青路面疲劳性能影响因素

①加载条件：加载大小、加载方式、加载速度、加载间隔时间、加载波形（我国采用加载频率10Hz的方式）；

②材料性质：影响沥青混合料劲度的因素（沥青种类、用量，集料级配类型、性质），混合料的孔隙率、压实度等；

③环境温度：第三节【4、沥青路面的抗疲劳性能】21:39段尾概念：沥青老化是指沥青在储存、运输、加工、施工及使用过程中在空气、热、光照作用下产生性能下降的现象

。分施工中的短期老化和使用中的长期老化。①老化原因：

胶质、芳香分和饱和分（挥发）含量减小，沥青质含量增加；空气的氧化作用，使沥青组分发生变化；沥青分子结构的硬化（聚合作用）。导致沥青使用性能变坏，从而影响了路面的耐久性。2）沥青的老化1）主要影响因素沥青性能、环境情况（光-紫外线，氧，水）、混合料形态（空隙率等）第三节【5、沥青路面的耐老化性能】抗老化特性是沥青路面在环境因素作用下保持其原有特性能力21:39第三节【5、沥青路面的耐老化性能】21:39沥青使用寿命（混合存储使用）的影响3）老化试验及评价①沥青：

旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)（短期）、压力容器老化试验(PAV)（长期）②沥青混合料短期老化：

针对松散混合料，采取烘箱老化法、延时拌和法、微波加热法③沥青混合料长期老化：

针对压实成型试件，采取加压氧化法、延时烘箱法、红外/紫外线处理第三节【5、沥青路面的耐老化性能】21:39段尾①分区目的：

全国各地区气候条件差异很大，对沥青提出的要求也不尽相同，

为保证沥青路面对气候的适应性，提出了沥青及沥青路面的气候分区。②分区方法：

根据高温-低温-雨量三个主要因素的30年气象统计资料来划分。

即：

（1）沥青路面特性与高、低温指标及降雨有关；

（2）沥青及沥青混合料分区：高、低温及降雨指标。第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】21:39第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】③分区指标：高温指标：

最近30年设计周期的最热月的平均日最高温度的平均值。低温指标：最近30年的极端最低气温的最小值

降雨指标：最近30年的年平均降雨量的平均值

21:39第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】21:39气候型型号温度(C)七月平均最高气温年极端最低气温1-11-21-31-4夏炎热，冬寒夏炎热，冬寒夏炎热，冬冷夏炎热，冬温>30<-37-37～-21.5-21.5～-9>-92-12-22-32-4夏热，冬寒夏热，冬寒夏热，冬冷夏热，冬温20～30<-37-37～-21.5-21.5～-9>-93-2夏凉，冬寒<20-37～-21.5沥青路面气候分区第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】21:39沥青路面气候分区第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】21:39第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】21:39第三节【6、沥青路面使用性能的气候分区】21:39节尾第四节层状弹性体系理论核心内容基本假设与解题方法主应力计算21:39沥青路面设计基本理论－层状弹性体系理论◆1、层状弹性体系理论的图式第四节层状弹性体系理论21:391）各层材料均质、连续、各向同性，弯曲弹性，位移、形变微小；2）结构层厚度有限，水平方向无限；最下一层（路基）水平和垂直方向无限大；3）各层在水平方向无限远处，及最下层向下无限深处，应力、形变、位移为零；4）层间接触情况：完全连续（连续体系）

或仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（滑动体系）；

或不完全连续也不完全光滑5）不计自重。轴对称课题，将车轮荷载简化为圆形均布荷载。第四节层状弹性体系理论◆2、层状弹性体系理论的假定◆3、层状弹性体系理论的求解节尾21:39第五节沥青路面的破坏状态、设计指标和标准核心内容沥青路面的破坏路面破坏与设计指标主要的设计指标与要求我国沥青路面的设计指标与要求路面弯沉设计标准21:39（1）裂缝Cracking第五节【1、沥青路面的破坏】Top-downCrackDown-topCrack包含：横向开裂、纵向开裂、网状裂缝横向开裂：温度开裂、反射裂缝纵向开裂：网状裂缝：由上到下、由下到上两种21:39表观形态分有：横裂、纵裂、网裂、块裂、不规则裂锋等产生原因：横向裂缝：又分为沥青面层低温缩裂和基层反射裂缝，属非交通荷载型。低温缩裂因冬季结构层材料收缩产生的应力大于材料强度引起，间距较规则；反射裂缝因基层收缩开裂导致面层底部产生应力集中而引起沥青层开裂，荷载耦合后发展更快。纵向裂缝：大部分由路基原因等引起失稳；路面面层或无机结合料稳定类基层分幅摊铺时，接缝未处理好。网状裂缝（一般为疲劳裂缝）：一般在重复荷载作用下因结构层底拉应力超过材料疲劳极限引起，是从下向上发展；还有结构强度整体不足；沥青老化等原因。（1）裂缝cracking第五节【1、沥青路面的破坏】21:39纵向裂缝longitudinalcracking（1）裂缝cracking第五节【1、沥青路面的破坏】21:39高速公路第五节【1、沥青路面的破坏】21:39（1）裂缝基层的疲劳裂缝第五节【1、沥青路面的破坏】21:39块裂及网裂NetCracking（1）裂缝第五节【1、沥青路面的破坏】21:39第五节【1、沥青路面的破坏】沥青路面的疲劳特性路面疲劳开裂-fatiguedamage21:39（2）车辙rutting定义：

路面结构及路基在行车荷载作用下的补充压实，及结构层和路基中材料的侧向位移产生的累积永久变形。车辙还包括轮胎磨耗引起的材料缺省。

车辙是沥青路面的主要破坏型式，对于半刚性基层沥青路面，车辙主要发生在沥青层，主要是中面层或沥青表层。原因：

1）沥青混合料高温稳定性不足，塑性变形累积；

2）路面结构及路基材料的变形累积；

3）车辆渠化交通的荷载磨耗－－磨耗型车辙。第五节【1、沥青路面的破坏】21:39车辙图片第五节【1、沥青路面的破坏】21:39（2）车辙rutting第五节【1、沥青路面的破坏】21:39车辙3m尺测量停车场的轮印（2）车辙rutting（3）松散剥落RavellingandStripping定义：

沥青从矿料表面脱落，在荷载作用下面层呈现的松散现象。沥青层出现松散剥落将会继而出现坑槽破坏。原因：

1）沥青与矿料黏附性差（沥青黏性差、集料黏附等级低、集料潮湿、沥青老化后性能下降、冻融等）；

2）水的作用；

3）沥青在施工中的过度加热老化4）冰冻作用。第五节【1、沥青路面的破坏】21:39第五节【1、沥青路面的破坏】21:39（3）松散剥落RavellingandStripping（4）表面抗滑不足skidresistancelosing定义：沥青路面在使用过程中，表面进一步压密、集料被逐渐磨光，或者出现沥青层泛油，使得沥青表层出现抗滑能力不足。原因：

1）集料软弱，宏观纹理和微观构造小；

2）粗集料抵抗磨光的能力差（由磨光值、棱角性、压碎值等表征）；

3）级配不当，粗料少、细料多；

4）用油量偏大，或出现水损害；

5）沥青稠度太低，表面进一步压密；

6）车轮磨耗太严重。第五节【1、沥青路面的破坏】21:39表面抗滑测定第五节【1、沥青路面的破坏】21:39路面坑洞破坏原理–potholes:（5）坑洞病害第五节【1、沥青路面的破坏】21:39沥青路面由于离析或层间接触问题导致的路面面层脱离的现象坑洞补丁第五节【1、沥青路面的破坏】21:39沥青路面的水稳定性不足引起的坑洞第五节【1、沥青路面的破坏】21:39路面离析导致水的渗入，由此引起路面坑洞或唧泥由于半刚性基层耐水性差，在水和荷载的作用下形成唧泥21:39第五节【1、沥青路面的破坏】表面泛油第五节【1、沥青路面的破坏】21:39（6）路面泛油路面因油石比不合理或空隙过小引起沥青析出现象段尾第五节【2、沥青路面的设计指标和标准】1、沥青路面的破坏（总结）开裂（疲劳温度）车辙平整性推挤拥包泛油

抗滑2、沥青路面设计指标控制疲劳的指标应变应力控制低温开裂的指标应变应力控制车辙的指标RD,土基顶面压应变控制推挤的指标剪切应力或剪切应变控制抗滑指标横向力系数SFC60、宏观构造深度TD控制舒适性指标平整度21:39①路基表面的垂直压应变或垂直压应力反映路基在重复荷载作用下的永久变形，主要原因是重复荷载作用下路面结构路基引起较大垂直塑性变形。要求：σz0≤[σz0]或εz0≤[εz0]②结构残余变形的累积（车辙）：要求：RDre≤[RDre]

③结构疲劳开裂（整体性材料结构层的疲劳开裂）：要求：εr≤［εR

］或σr≤［σR］第五节【2、沥青路面的设计指标和标准】3、主要的设计指标与要求21:39④面层抗剪切推移：要求：τmax≤［τR］（应使用高温时的模量）⑤结构低温缩裂：要求：σrt≤［σtR

］，冰冻指数（应使用低温时的模量）⑥路面抗滑：

要求：横向力系数SFC60和宏观构造深度TD⑦路面平整度：

要求：国际平整度指数IRI≤【IRI】第五节【2、沥青路面的设计指标和标准】◆3、主要的设计指标与要求21:39◆4、我国2017版沥青路面的设计指标及要求1）沥青层底拉应变：沥青层疲劳寿命Nf1大于按照沥青层疲劳等效换算得到的设计车道累计当量轴载作用次数Ne1。2）无机结合料层底拉应力：无机结合料层疲劳寿命Nf2大于按照无机结合料层疲劳等效换算得到的设计车道累计当量轴载作用次数Ne2。3）路基顶面压应变：路基顶面的最大竖向压应变应小于容许压应变值εz。4）沥青层容许永久变形：沥青路面的车辙深度不应大于要求第五节【2、沥青路面的设计指标和标准】21:39低温开裂：各等级公路裂缝指数CI宜满足规定。抗滑性能：抗滑性能以横向力系数SFC60和宏观构造深度TD为主要指标。高速公路、一级公路、山岭重丘区二级和三级公路路面在交工验收时，其抗滑技术指标宜符合要求。第五节【2、沥青路面的设计指标和标准】◆4、我国2017版沥青路面的设计指标与要求节尾21:39第六节沥青路面结构组合设计核心内容沥青面层结构沥青路面基层结构沥青路面功能层沥青路面层间结合21:39第六节【1、路面结构层位】沥青路面结构层自上而下可由：面层面层可分为表面层、中面层和下面层基层底基层必要的功能层防冻层、排水层黏层（沥青层与沥青层）、封层和透层（沥青层与其它层）路基21:39①总原则：面层抗滑抗车辙抗剪切、基层抗疲劳、路基稳定均匀。

②具体要求：1）适应要求

与交通条件、路基的承载能力、环境条件、材料性能和施工水平相适应。2）地质地理材料

与当地的地理条件、气候状况、地质因素、材料供应等相适应。3）协调平衡

应注重路面功能与结构性能设计相协调，保证路面结构的耐久性。4）结构特点

路面在设计期内不应发生结构性破坏。整体要求基层、底基层耐久稳定；面层可维修5）结构连续

设置适当的黏层、封层和透层等措施，增强路面结构层间的结合。6）排水要求

应考虑路面结构的防水、排水，减少水进入或滞留于路面结构内。第六节【2、路面结构组合设计原则】21:39反映了：设计者的经验当地的成果国内外的进展面层：单层、双层或三层沥青面层基层：柔性、半刚性、刚性或组合式功能层：排水、防冻、防水、防污、黏层、封层、透层等，粒料或稳定土层间结合：牢固、耐久（设置黏层、封层或透层）路基：密实、稳固、不透水或透水（处于干燥或中湿状态；

模量要求见表（2-16）第六节【3、结构组合方式】◆沥青路面结构组合21:39第六节【4、沥青路面结构组合设计】（1）路面结构类型（2017版规范）无机结合料类基层沥青路面沥青结合料类基层沥青路面粒料类基层沥青路面水泥混凝土做基层的复合式沥青路面。复合式沥青路面的水泥混凝土基层按

《公路水泥混凝土路面设计规范》

（JTGD40）进行设计。21:39（a）无机结合料稳定类基层沥青路面（b）粒料类+沥青稳定类基层沥青路面第六节【4、沥青路面结构组合设计】（2）沥青路面主要损坏类型（2017版规范）针对不同沥青路面结构组合的主要破坏类型21:39稳定基层稳定底基层面层

路基

StructureⅠ路面类型沥青稳定基层

稳定类底基层面层路基级配碎石StructureⅢ稳定底基层面层路基StructureⅡ沥青稳定基层

沥青层厚度=16-20cm沥青层厚度=20-30cm沥青层厚度=28-30cm第六节【4、沥青路面结构组合设计】（3）受力特征21:39第六节【4、沥青路面结构组合设计】弯拉应力分布不同结构不同结构组合的弯拉应力分布（3）受力特征21:39拉应力拉应力拉应力应力分布第六节【4、沥青路面结构组合设计】垂直应力剪切应力弯曲应力应力分布21:39（3）受力

特征第六节【4、沥青路面结构组合设计】应力分布垂直应力剪切应力弯曲应力应力分布21:39（3）受力特征（常规结构）道路路面结构为4cmAC＋6cmAC＋8cmAC＋38cm水泥稳定碎石＋20cm二灰土，抗压模量分别为10500MPa、9000MPa、8500MPa、13800MPa和3500MPa，路基模量为60MPa，荷载圆半径δ=10.65cm，单位压力p=0.707MPa。压应力拉应变拉应力拉应变第六节【4、沥青路面结构组合设计】应力分布垂直应力剪切应力弯曲应力应力分布21:39（3）受力特征（厚沥青层）道路路面结构为4cmAC＋6cmAC＋8cmAC＋12cmLSPM+38cm水泥稳定碎石＋20cm二灰土，抗压模量分别为10500MPa、9000MPa、8500MPa、2000MPa、13800MPa和3500MPa，路基模量为60MPa，荷载圆半径δ=10.65cm，单位压力p=0.707MPa。拉应力拉应变拉应变拉应力第六节【4、沥青路面结构组合设计】21:39（3）受力特征（组合结构层）垂直应力剪切应力弯曲应力应力分布道路路面结构为4cmAC＋6cmAC＋16cmATB＋16cm级配碎石＋36cm水泥稳定碎石，抗压模量分别为10500MPa、9000MPa、7500MPa、500MPa和11000MPa，路基模量为60MPa，荷载圆半径δ=10.65cm，单位压力p=0.707MPa。拉应力拉应变拉应变拉应力第六节【4、沥青路面结构组合设计】表面压应力

表面层抗滑与抗车辙层中间联结层中间高压应力和高温区中层压拉应力过渡层拉压过渡层

下层抗疲劳层下层拉应力区路基层受压区受拉区（3）受力特征21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（4）结构组合建议（路基强度均匀-半刚性结构）路基（强路基）沥青抗车辙层路基无机结合料结构层

（抗疲劳）沥青联接层沥青抗滑层（OGFCPAM）处治路基（强路基）+半刚性结构21:39抗疲劳结构层路基（强路基）沥青抗车辙层路基级配碎石基层沥青联接层第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（4）结构组合建议（路基强度均匀-柔性结构）沥青抗滑层（OGFCPAM）处治路基（强路基）+柔性组合结构21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（4）合理的结构组合设计（重载

不均匀沉降等）沥青稳定基层

无机结合料

稳定类（底）基层沥青面层路基级配碎石半刚性底基层+柔性组合结构沥青抗滑表层沥青疲劳层21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（5）国外结构组合设计要求（参考学习）21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（5）国外结构永久性路面结构设计要求（参考）21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（6）不同结构层材料特性及厚度要求基层和底基层应具有足够承载能力和抗疲劳开裂性能、足够的耐久性和水稳定性；沥青稳定类和粒料类材料应具有足够的抗永久变形的能力。无机结合料稳定材料层与沥青层间可设置级配碎石、开级配或半开级配沥青碎石。再生沥青混合料和再生无机结合料可用于各交通等级的基层或底基层；厂拌热再生宜用于极重、特重和重交通的基层。依据交通荷载等级、材料情况和结构层组合要求参照表选用21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（6）不同结构层材料特性及厚度要求21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（6）不同结构层材料特性及厚度要求21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（6）不同结构层材料特性及厚度要求21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（7）面层要求（总体要求）沥青混凝土面层应具有平整、抗车辙、抗疲劳开裂、抗低温开裂、抗水损害等性能；沥青混凝土表面层沥青混合料应具有抗滑耐磨性能，密级配沥青混合料表面层应具有低透水性能；对抗滑、排水或降噪有特殊要求的表面层可采用开级配沥青混合料、多孔沥青混合料等等。表面层下应设置防水层，防水层可采用改性乳化沥青或改性沥青；21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（7）面层要求（类型选择）面层类型及适用的交通等级和层位21:39第六节【4、沥青路面结构组合设计】（7）面层要求（总体要求）21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（7）面层要求（粒径与厚度关系）面层公称粒径与厚度的关系（表8-16）连续级配和SMA厚度与NMS不小于2.5倍开连续级配与NMS不小于2.0倍.21:39第六节

【4、沥青路面结构组合设计】（8）基层和底基层要求类型：粒料类、无机结合料稳定材料类、沥青混凝土类

水泥混凝土类。适用条件表8-1821:39（9）功能层类型1）：路基改善层作用：提高路基顶面回弹模量、改善路基湿度状况。材料：粒料、稳定类材料类型2）：抗冻层作用：防水、排水、防冻、防污类型：防水层、排水层、防冻层、防污层类型3）：结合层作用：增加路面结构层之间的结合度类型：黏层、透层、封层类型4）：排水层第六节

【4、沥青路面结构组合设计】节尾21:39第七节我国沥青路面厚度设计核心内容我国沥青路面设计指标和标准路面结构厚度设计要求新建路面厚度设计新建沥青路面厚度计算实例路面交工验收指标21:39（2）设计指标和位置：1）沥青层底面的拉应变，A、B、C、D四点位置的最大响应量2）无机结合料材料层底面的拉应力，A、B、C、D四点位置的最大响应量3）沥青混合料层竖向压应力，A、B、C、D四点位置的最大响应量4）路基顶面竖向压应变，A、B、C、D四点位置的最大响应量5）季节性冻土地区，路面低温开裂分析6）路基和路表弯沉检测

（竣工验收）（路基顶面FWD单圆15cm荷载C点，路面表面FWD单圆15cm荷载C点）第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】（1）设计理论-层状弹性体系理论21:39第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】（3）可靠度指标（4）设计使用年限（一般公路）21:39第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】（4）设计使用年限（小交通量农村公路）21:39第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】（5）不同结构组合路面设计指标21:39第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】（6）不同路面设计指标对应的位置21:39第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】（7）设计参数交通量：对应指标的当量设计轴载累计作用次数；沥青面层：20℃、10Hz条件下的动态压缩模量；沥青类基层：20℃、

5Hz条件下的动态压缩模量；无机结合料稳定层：经调整系数修正的中间段侧面法单轴压缩弹性模量粒料层：经湿度调正后的10Hz(0.1s+0.9s)动态回弹模量；路基顶面：由标准条件下动态回弹模量值MR(动态三轴10Hz试验值）*KS*Kη。

（湿度调整系数KS、冻融或干湿循环模量折减系数Kη-[0.7-0.9]

）。21:39◆（8）我国2017版沥青路面的设计指标及要求1）沥青层底拉应变：沥青层疲劳寿命Nf1应大于按照沥青层疲劳等效换算得到的设计车道累计当量轴载作用次数Ne1。2）无机结合料层底拉应力：无机结合料层疲劳寿命Nf2应大于按照无机结合料层疲劳等效换算得到的设计车道累计当量轴载作用次数Ne2。3）路基顶面压应变：路基顶面的最大竖向压应变应小于容许压应变值εz。4）沥青层容许永久变形：沥青路面车辙深度应小于容许永久变形量要求。第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】21:395）低温开裂：各等级公路低温开裂指数CI宜满足规定。6）抗滑性能：抗滑性能以横向力系数SFC60和宏观构造深度TD为主要指标。

高速公路、一级公路、山岭重丘区二级和三级公路路面在交工验收时，其抗滑技术指标宜符合要求。第七节【1、我国沥青路面设计指标和标准】◆（8）我国2017版沥青路面的设计指标与要求节尾21:39（1）设计要求：交通量已知，各层材料模量、泊松比、交通量已知，验算各层厚度满足交通要求：（2）设计过程：①根据拟定的结构层材料，确定参数；②目标：多指标设计；③通过电算程序，确定沥青层的层底拉应变的交通量是否符合要求；④确定半刚性基层的层底拉应力的交通量是否符合要求；

⑤确定路基顶面压应变是否符合要求；

⑥确定路面低温裂缝指数CI是否满足；⑦抗冻层厚度验算⑧技术经济比较第七节【2、新建路面的厚度设计】21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（3）温度调整系数1）当量沥青层或当量基层厚度及模量两层沥青层或两层基层的当量厚度及模量换算公式【基准结构为三层体系】如：两层沥青层（4cm+6cm：10000MPa,9000MPa）ha=10cm;模量Ea按照上式计算9477.6MPa。三层沥青层（4cm+6cm+8cm）（下层8000MPa）ha=16cm;模量Ea按照上式计算8689.0MPa基层超过两层也是这个公式21:39沥青面层18cm8000Mpa无机结合料稳定类7000Mpa（粒料类400Mpa）基层40cm路基100MPa第七节【2、新建路面的厚度设计】（3）温度调整系数2）温度调整系数KTi不同气温状况下基准路面结构的损坏，转换成标准温度（20℃）条件下基准路面结构的损坏，得到基准路面结构的温度调整系数。部分地区各类路面设计指标的基准结构温度调整系数

表8-27。其他地区用气温条件相近的系数值取用。气温资料用连续10年的平均值。21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（4）等效温度分析沥青混合料层永久变形量时，沥青混合料层的等效温度Tpef计算公式：21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（5）设计标准-沥青层底疲劳寿命依据：沥青层底面的最大拉应变以及沥青混合料的组成和性质计算确定的沥青层疲劳寿命Nf1。要求：沥青层疲劳寿命Nf1应大于设计车道的累计当量轴载作用次数Ne121:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（6）设计标准-无机结合料稳定材料层底疲劳寿命依据：无机结合料层的的最大拉应力及计算层材料性质确定的疲劳寿命Nf2。要求：无机结合料层的疲劳寿命N

f2应大于设计车道的累计当量轴载作用次数Ne221:39（7）设计标准-沥青层永久变形要求：沥青层永久变形Ra小于设计车道的容许永久变形R0计算方法（分层总和法）第七节【2、新建路面的厚度设计】21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（7）设计标准-沥青层永久变形要求：沥青层材料设计要求根据每层的永久变形量倒推材料动稳定度基本要求依据确定的结构组合，选定具体的沥青类型和混合料类型。根据沥青类型和混合料类型进行动稳定度试验:试验条件：试验温度60℃，厚度50mm，压强0.7MPa；根据沥青混合料的车辙试验在加载次数2520次的变形量由式8-78计算分层动稳定度[DS]（[DS]首先应满足《公路沥青路面施工技术规范》（F40）的动稳定度要求）

；同时，各层施工阶段材料组成设计的动稳定度DS应大于结构设计时的动稳定度[DS]。结构设计时的分层动稳定度[DS]要求计算公式：21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（8）设计标准-路基永久变形路基顶面的最大竖向压应变应小于容许压应变值不符合要求时，调整路面结构层组合或增加结构层厚度，重新检验。21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（9）设计标准-路面低温开裂季节性冰冻地区高速公路和一级公路，分析计算路面低温开裂指数CI。低温开裂：低温开裂指数CI宜满足表8-25的规定。表8-2521:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（10）设计标准-路面结构抗冻层厚度季节性冰冻地区路基为中湿或潮湿状态时，应计算最大冻深，满足表8-31的要求。计算公式：21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（10）设计标准-路面结构抗冻层厚度21:39（11）验收标准-路基顶面弯沉检测①回弹弯沉（

Resilientdeflection

）：路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。②残余弯沉（

Residualdeflection）：路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。③总弯沉（

Totaldeflection）：路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形（回弹弯沉+残余弯沉）。④路基顶面验收弯沉值：用FWD（半径15cm、最大冲击荷载50kN）测定的路基顶面荷载中心（图8-39路基顶面C点）最大弯沉值⑤路表验收弯沉值：用FWD（半径15cm、最大冲击荷载50kN）测定的路面表面荷载中心（图8-39路面表面C点）最大弯沉值，FWD可测定路面各层弯沉盆形状用于结构层模量反算。第七节【2、新建路面的厚度设计◆弯沉（deflection）概念（11）验收标准-路基顶面弯沉检测①贝克曼法：传统检测方法，速度慢，静态测试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准方法。③自动弯沉仪法：利用贝克曼法原理快速连续测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼进行标定换算。②落锤弯沉仪法：利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用时应用贝克曼进行标定换算。

第七节【2、新建路面的厚度设计◆弯沉（deflection）测定FWD第七节【2、新建路面的厚度设计】（11）验收标准-路基顶面弯沉检测路基顶面验收弯沉值150mm21:39承载板检测承载板检测第七节【2、新建路面的厚度设计】21:39=0.35就是FWD承载板中心弯沉值(a=15cm)

（11）验收标准-路基顶面弯沉检测路基顶面验收弯沉值第七节【2、新建路面的厚度设计】（11）验收标准-路基顶面弯沉检测路基顶面验收弯沉值21:39第七节【2、新建路面的厚度设计】（11）验收标准-路表弯沉检测路表弯沉检测路面交（竣）工时采用落锤式弯沉仪（FWD）实测中心点路表弯沉值，测试荷载为50KN，荷载盘半径为150mm。采用层间连续弹性层状体系（8-85）计算路表弯沉检测标准值la（结构层材料参数同前，路基参数k1修正=0.5，荷载参数与落锤式弯沉仪相同）符合进行温度修正进行湿