路面工程施工课件 【学习模块一】学习单元二 沥青路面设计

【学习模块一】学习单元二沥青路面设计目录CONTENTS设计标准0301沥青路面概述沥青路面设计的力学模型0206环境设计参数材料设计参数07沥青路面结构组合设计08设计指标与验收弯沉值04沥青路面结构验算09交通荷载分析05沥青路面结构设计图的基本组成10沥青路面概述01Part多层结构体系沥青路面通常是由沥青面层、基层、底基层以及必要的功能层等多层结构组合而成，各层相互协作共同承受行车荷载与自然因素作用。基本结构组成合理选择安排路面设计需依据道路的交通等级、气候环境因素、材料性能等，合理选择与安排路面结构各个层次，确保在设计使用期内充分发挥各结构层效能，满足技术经济合理要求。设计总体要求沥青路面设计的力学模型02Part车轮对路面的作用力通过轮胎与路面接触传递，是分布荷载，为计算方便，将实际接触面积转化为等面积的圆，规范规定采用双圆荷载计算图式。荷载分布行车荷载图式沥青路面设计采用弹性力学进行计算，其由不同路面结构层次组成，应按规范要求进行结构组合设计，同时要加强各结构层之间的结合，提高路面结构整体性。弹性力学计算弹性层状连续体系设计标准03Part

路面结构的可靠度水平用结构的可靠度表示，即路面结构在规定时间和条件下能满足预定水平要求的概率，可靠指标由标准正态分布反函数确定，沥青路面结构有相应的目标可靠度和目标可靠指标要求。概率指标衡量01可靠度综合因素确定新建沥青路面结构设计使用年限应根据公路等级、经济和交通荷载等级等因素综合确定，不同等级公路有不同的最低年限规定。设计使用年限公

路

等

级设计使用年限公

路

等

级设计使用年限高速公路、

一级公路15三级公路10二级公路12四级公路8路面设计采用轴重为100kN的单轴-双轮组轴载作为设计轴载，力学模型为双圆均布垂直荷载，即标准轴载BZZ-100，设计轴载有相应的计算参数。标准轴载规定设计轴载路面结构所承受的交通荷载等级按设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量进行分级。交通量分级交通荷载等级设计交通荷载等级极重特重重中等轻设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量(×106,辆)≥50.050.0～19.019.0～8.08.0～4.0<4.0设计指标与验收弯沉值04Part我国沥青路面结构设计选用沥青混合料层层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力、沥青混合料永久变形量以及路基顶面竖向压应变等作为重要控制指标，不同结构组合路面有不同的设计指标选择。控制指标选择设计指标路基顶面弯沉和路表弯沉是我国路基和路面验收的重要指标，虽不作为设计指标，但仍作为路基和路面的交工验收指标。交工验收指标验收弯沉值交通荷载分析05Part车辆轴型按轮组和轴组类型分为7类，车辆类型按轴型组合分为11类，路面设计主要考虑2类-11类车的作用。轴型车辆分类车型分类轴型编号轴型说明轴型编号轴型说明1单轴(每侧单轮胎)5双联轴(每侧双轮胎)2单轴(每侧双轮胎)6三联轴(每侧单轮胎)3双联轴(每侧单轮胎)7三联轴(每侧双轮胎)4双联轴(每侧各一单轮胎、双轮胎)

多参数确定交通荷载参数包括初始交通量、交通量年平均增长率、方向系数、车道系数和车辆类型分布系数等，这些参数需通过调查分析等方法确定。交通荷载参数计算确定等级根据初始年设计车道内大型客货车年平均日交通量以及设计使用年限和交通量增长率，计算设计年限内设计车道累计大型客货车交通量，依据标准确定交通荷载等级。交通荷载等级确定轴载换算计算当量设计轴载换算将混合交通中不同轴组、不同轮组、不同轴重的轴载作用次数转化为设计轴载的作用次数，通过确定换算系数、计算初始年设计车道日平均当量轴次和设计年限内设计车道的当量设计轴载累计作用次数来完成。车辆当量设计轴载换算环境设计参数06Part我国提出沥青使用性能气候分区，根据高温、低温和雨量指标进行分区，三个数字综合定量反映某地气候特征，为研究沥青面层温度和路面性能提供依据。气候指标分区气候分区温度影响表征采用温度调整系数表征不同地区气候条件对路面结构层疲劳开裂和路基顶面竖向压应变的影响，用等效温度表征对沥青混合料层永久变形的影响，部分地区有相应的基准系数和等效温度参考值。温度调整与等效温度材料设计参数07Part路基顶面回弹模量应符合现行规范规定，不满足要求时需采取措施提高，以保证路基的承载能力。回弹模量要求路基交通荷载等级极重特重重中等、轻回弹模量，不小于70605040不同等级公路的粒料类材料有不同的公称最大粒径要求，粒料回弹模量可通过不同水平确定，结构验算时需乘以湿度调整系数。粒径模量规定粒料类材料材料类型和层位最佳含水率和与压实度要求相应的干密度条件下经湿度调整后级配碎石基层200～400300～700级配碎石底基层180～250190～440级配砾石基层150～300250～600级配砾石底基层150～220160～380未筛分碎石层180～220200～400天然砂砾层105～135130～240无机结合料稳定类材料有不同的公称最大粒径和水泥剂量要求，其7d无侧限抗压强度代表值有标准，弯拉强度和弹性模量可通过不同水平确定，结构验算时弹性模量需乘以调整系数。强度模量确定无机结合料稳定类材料沥青结合料类材料有不同的公称最大粒径要求，需满足车辙试验动稳定度、贯入强度、水稳定性等技术要求，动态压缩模量可通过不同水平确定。性能指标要求沥青结合料类材料材料泊松比值各类材料有对应的泊松比取值，在设计计算中需准确应用。泊松比材料类别路基粒料无机结合料密级配沥青混合料开级配沥青混合料、半开级配沥青混合料泊松比0.400.350.250.250.40沥青路面结构组合设计08Part性能匹配原则沥青路面结构组合设计应遵循保证路面表面使用品质长期稳定、将各结构层强度与力学响应相匹配、随深度调整材料强度要求、提高结构层抵抗自然因素能力以及节约材料降低成本等原则。设计原则路面结构类型按基层材料性质分为无机结合料稳定类基层沥青路面、粒料类基层沥青路面、沥青结合料类基层沥青路面和水泥混凝土基层沥青路面四类，应根据交通荷载等级和路基状况等因素选择。类型选择依据路面结构类型01选定路面结构类型后，可参照不同类型路面的厚度范围初拟各结构层厚度，公路等级和交通荷载等级影响结构层次和厚度选择。厚度范围参考路面结构层厚度面层类型选择沥青面层应具有多种性能，可为单层、双层或三层，根据材料性能和施工工艺分为5个大类，面层材料类型根据交通荷载等级选用，不同粒径沥青混合料有最小层厚和适宜厚度要求。基层底基层选择基层和底基层应具备承载能力、抗疲劳开裂性能等，《公路沥青路面设计规范》给出基层材料类型选用建议，基层厚度应满足强度和施工要求，不同材料基层和底基层有厚度范围。功能层选择路面结构组合设计中的功能层包括防冻层、排水层、透层、封层、黏层及应力吸收层等，根据不同情况设置相应功能层。沥青路面各结构层的选择沥青路面结构验算09Part沥青路面设计需对沥青混合料层疲劳开裂、无机结合料稳定层疲劳开裂、沥青混合料层永久变形量、路基顶面竖向压应变以及季节性冻土地区的路面低温开裂和防冻厚度等指标进行验算，不满足要求时需调整路面结构方案。多指标验算验算方法新建沥青路面的结构验算流程包括计算当量设计轴载累计作用次数、确