城市道路路基路面設(shè)計工程PPT(115頁)

1、城市道路設(shè)計工程課程內(nèi)容第五章、交叉口設(shè)計 第六章、路基路面設(shè)計 第七章、附屬工程設(shè)計 第八章、交通工程設(shè)計第一章、道路工程介紹 第二章、道路平面設(shè)計 第三章、道路縱斷面設(shè)計 第四章、道路橫斷面設(shè)計第五章 路基路面設(shè)計第五章 路基路面設(shè)計v第一節(jié) 概述v 第二節(jié) 損壞形式與設(shè)計控制指標(biāo) v 第三節(jié) 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計v 第四節(jié) 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計 v 第五節(jié) 瀝青路面改建設(shè)計v 第六節(jié) 路面結(jié)構(gòu)層次劃分第一節(jié) 概述v 一、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容與要求v 內(nèi)容：原材料的調(diào)查與選擇、瀝青混合料配合比以 及基層材料配合比設(shè)計、各項(xiàng)設(shè)計參數(shù)的測試與選 定、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)層厚度驗(yàn)算以及

2、路面結(jié)構(gòu)方案的比選等。對于高速公路和一級公路， 除了行車道路面外，路面設(shè)計還包括路緣帶、匝道、 硬路肩、加減速車道、緊急停車帶、收費(fèi)站和服務(wù) 區(qū)場面的設(shè)計，以及路面排水系統(tǒng)設(shè)計等。v 要求：為汽車行駛提供快速、舒適、安全、穩(wěn)定的 服務(wù)功能，并須滿足設(shè)計交通量下應(yīng)具有足夠的整 體剛度（即承載能力）及各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力應(yīng)變的要 求。現(xiàn)代高等級道路瀝青路面應(yīng)符合下表各項(xiàng)技術(shù)要求。瀝青路面技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目目標(biāo)值測試方法路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度彎沉lsld,及拉應(yīng)力mR程序計算路表面平整度國際平整度指數(shù)IRI平整度測試儀、多輪儀路表面抗滑性能橫向力系數(shù),構(gòu)造深度橫向力系數(shù)SFC60,鋪砂法或激光法瀝青混合料高溫穩(wěn)定性動穩(wěn)定

3、度60,0.7MPa輪碾車轍試驗(yàn)瀝青混合料低溫抗裂性能極限拉應(yīng)變0或10,50mm/min瀝青混合料水穩(wěn)定性凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比凍融劈裂試驗(yàn)v二、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則1、根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件密切結(jié)合當(dāng)?shù)?實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將路基路面作為一個整體考慮，進(jìn)行綜合設(shè)計。 2、遵循“因地制宜、合理選材 等原則進(jìn)行路面設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較3、結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐基礎(chǔ)，積極推廣成熟的科研成果4、充分考慮沿線環(huán)境的保護(hù)、自然生態(tài)的平衡，有利于施工、 養(yǎng)護(hù)工作人員的健康與安全5、盡可能選擇有利于機(jī)械化、工廠化施工的設(shè)計方案6、對于地處不良地基的路段，路面結(jié)構(gòu)可以遵循“一次設(shè)計，

4、分期修建”的方案v 三、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法v 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法可分為經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法及解 析（或理論）法兩大類型。v （一）經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法 v 經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法是以已往的修建和使用經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。v 如果路面結(jié)構(gòu)的材料、環(huán)境和受荷條件同經(jīng)驗(yàn)和半 經(jīng)驗(yàn)法制定時所依據(jù)的相似，那么按此方法設(shè)計的 路面結(jié)構(gòu)可以得到滿意的使用效果。v 由于環(huán)境條件的差異、軸載和交通量的迅速增長、 新材料的涌現(xiàn)，不斷地提出把經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式外延的要 求，經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法就不再適用。v（二）解析（或理論）法v解析法是以結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，按設(shè)計荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力 應(yīng)變和位移量不超過路面任意結(jié)構(gòu)層中材料所容許的范 圍，來選擇和確定鋪面結(jié)構(gòu)層

5、的組合及其尺寸。v這類設(shè)計方法的特征是：選擇一個合適的力學(xué)模型來 代替現(xiàn)實(shí)的路面結(jié)構(gòu)，尋求此模型中應(yīng)力、應(yīng)變和位移 方程的解；表征各結(jié)構(gòu)層中的材料在相應(yīng)的環(huán)境和加 載條件下的力學(xué)性質(zhì)；定義以基本的應(yīng)力、應(yīng)變和位 移量表示的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（或指標(biāo)）；用簡便的方式表示 設(shè)計體系和步驟。v我國的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計是以解析法為的設(shè)計方法，然 而，由于影響因素復(fù)雜、材料和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變異性大， 對荷載和環(huán)境的影響認(rèn)識得還不夠充分，結(jié)構(gòu)分析和使 用性能之間尚未建立起定量的內(nèi)在聯(lián)系，采用解析法設(shè) 計路面結(jié)構(gòu)還存在著許多不足，需要依賴經(jīng)驗(yàn)予以補(bǔ)充第二節(jié) 損壞形式與設(shè)計控制指標(biāo)v一、瀝青路面的損壞形式v常見的瀝青路面破損

6、類型有如下四類：v 裂縫類破損：包括龜裂、塊裂及各類單根裂縫等；v 變形類破損：包括車轍、沉陷、擁包、波浪等；v 松散類破損：包括掉粒、松散、剝落、脫皮等引起的集料v散失、坑槽等；v 其他破損：包括泛油、磨光（抗滑性能差）等。v（一）裂縫裂縫橫向裂縫縱向裂縫網(wǎng)狀裂縫由單根裂縫發(fā)展而引起 ，春融期間反復(fù)的凍融交替等原因荷載型裂縫非荷載型裂縫橫向裂縫的主要形式 ；形成原因復(fù)雜 最主要的是溫縮裂縫和半剛性基層 開裂引起的反射性裂縫路面承載能力下降、強(qiáng)度不足以 承擔(dān)車輛荷載或者反復(fù)循環(huán)荷載作 用引起的疲勞所產(chǎn)生產(chǎn)生的原因多種：荷載作用過大，承載能力不足 ， 縱向接縫沒有做好 ，車轍裂縫 等v（二）車轍

7、v 車轍是渠化交通的高等級道路瀝青路面的主要損壞 形式之一。在正常情況下，瀝青路面的車轍有三種類 型（或三種機(jī)理）。v （1）第一種類型是由路面基層及路基變形引起的。 發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久 性變形 ，寬度較大，兩側(cè)沒有隆起現(xiàn)象，橫斷面呈 “V”形 v （2）第二種類型是在溫度較高的季節(jié)，經(jīng)車輛反復(fù) 碾壓下產(chǎn)生永久變形和塑性流動而逐漸形成的瀝青混 凝土的側(cè)向流動變形。出現(xiàn)側(cè)向隆起，成“W”形車 轍。 v （3）第三種類型是輪胎（冬季埋釘）形成的磨損性 車轍，主要發(fā)生在冰雪嚴(yán)重的寒冷地區(qū)。（三）水損害水損害是指瀝青路面在水的作用下，瀝青逐漸喪失與 礦料的粘結(jié)力，從集料表面

8、脫落，在車輛的作用下瀝 青面層呈現(xiàn)松散狀態(tài)，以致集料從路面脫落形成坑槽。 造成瀝青路面的水損害的原因是多方面的，其主要表 現(xiàn)為以下幾方面：（1）瀝青混合料的空隙率較大，施工時壓實(shí)不足，更 使空隙率變大。 （2）許多路面沒有考慮設(shè)置完善的路面內(nèi)部排水結(jié)構(gòu) 體系。 （3）使用了與瀝青粘附性不好甚至很差的中性或者酸 性石料，界面上容易為水浸入，降低粘附性。 v （四）表面功能下降v 瀝青路面在使用過程中，在車輪反復(fù)滾動摩擦的作用 下，集料表面被逐漸磨光，有時還伴有瀝青的不斷上 翻、泛油，導(dǎo)致瀝青面層表面光滑，尤其在雨季常會 因此而釀成車禍。v 采用敏感性比較大的瀝青混合料級配類型有關(guān)。v （五）松散

9、和坑槽v 由于面層材料組合不當(dāng)或施工質(zhì)量差，結(jié)合料含量太 少或粘結(jié)力不足，使面層混合料的集料間失去粘結(jié)而 成片散開，稱為松散。v 網(wǎng)裂的后期，碎塊被行車荷載繼續(xù)碾碎，并被帶離路 面形成坑槽。v 原因：瀝青與礦料之間的粘附性較差，混合料加熱溫 度過高 ，瀝青老化。 v 二、設(shè)計控制指標(biāo)v 由于瀝青路面損壞模式的多樣化，各種損壞對路面使 用性能有不同性質(zhì)和程度的影響，瀝青路面設(shè)計不能 像其他結(jié)構(gòu)物的設(shè)計那樣，僅選用一種損壞模式作為 臨界狀態(tài)和選用單一的指標(biāo)作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而必須是 多種臨界狀態(tài)和多項(xiàng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。v 在瀝青路面的各項(xiàng)損壞模式中，有些損壞是由于面層 材料的組成不當(dāng)或者施工和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量欠佳所引

10、起的（如松散和泛油等），它不屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮的范圍；有些損壞（如沉陷）在通常情況下，通過采用改善路 基水溫狀況和加設(shè)墊層以減小路基應(yīng)力等結(jié)構(gòu)組合措 施，完全可以避免出現(xiàn)；還有些損壞（如反射裂縫） 則通過采取與荷載、溫度或材料特性相適應(yīng)的材料組 成設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施可以使之避免出現(xiàn)或減輕其危害程 度。v 通常認(rèn)為：疲勞開裂、車轍（永久變形）和低溫開裂 是導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞的三項(xiàng)最主要的損壞模式，在結(jié) 構(gòu)設(shè)計中應(yīng)予著重考慮。v（一）疲勞開裂v 路面材料在出現(xiàn)疲勞開裂前所能承受的荷載重復(fù)作用次 數(shù)，稱為疲勞壽命。疲勞壽命的大小，與組成材料的特性、 環(huán)境條件（溫度）以及路面所受到重復(fù)應(yīng)變（或應(yīng)力）級位 的大

11、小有關(guān)。v 以疲勞開裂作為臨界狀態(tài)的設(shè)計，可以選用瀝青層底面 的拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）作為設(shè)計指標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)軸載在當(dāng)量疲 勞溫度時產(chǎn)生的瀝青層底面拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）不大于該材 料在該溫度條件下的容許疲勞拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）作為設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)。v無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類基層，由于剛度較大（相對于墊層或 土基）而易出現(xiàn)較大的徑向拉應(yīng)力，應(yīng)控制其底面的最大拉 應(yīng)力不大于基層材料的容許疲勞拉應(yīng)力，以免產(chǎn)生疲勞開裂 并導(dǎo)致面層斷裂。v （二）路表回彈彎沉v 路表面在荷載作用下的回彈彎沉量，反映了路基路面 結(jié)構(gòu)的整體剛度。彎沉的大小與路面的使用狀態(tài)（疲 勞開裂和塑性變形量）之間存在著一定的內(nèi)在關(guān)系； 回彈彎沉量越大，相應(yīng)的塑

12、性變形量也越大，而出現(xiàn) 疲勞開裂的機(jī)率越高（亦即，能承受的軸載作用次數(shù) 越小）。v 根據(jù)路面使用狀態(tài)和使用年限的要求，可以確定一次 荷載（標(biāo)準(zhǔn)軸載）作用下路面的容許回彈彎沉量。v 路面以回彈彎沉作為設(shè)計指標(biāo)時，是以路基路面結(jié)構(gòu) 表面在雙圓均布荷載作用下輪隙中心處的實(shí)測路表彎 沉值小于或等于設(shè)計彎沉值作為確定瀝青路面結(jié)構(gòu)厚 度的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。v （三）車轍（永久變形）v 車轍是路基和路面各結(jié)構(gòu)層在荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生的 塑性變形的累積。車轍的深度與重復(fù)應(yīng)力的大小、作 用次數(shù)、路基和路面各結(jié)構(gòu)層材料的模量以及溫度狀 況有關(guān)。v 以車轍作為臨界狀態(tài)的設(shè)計方法，選用車轍深或永久 變形量作為指標(biāo)，限定設(shè)計年限

13、內(nèi)的累積車轍深或永 久變形量不超出行駛質(zhì)量和行車安全所容許的車轍深 或永久變形量。v （四）低溫開裂v 與荷載因素?zé)o關(guān)、適用于寒冷地區(qū)。溫度下降時，面 層材料因收縮受阻而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不大于該溫度下 瀝青材料的抗拉強(qiáng)度。v 還應(yīng)在抗滑性和平整度方面另外提出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié) 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計v瀝青路面是多層次結(jié)構(gòu)物。v結(jié)構(gòu)組合設(shè)計是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要組成部分， 在設(shè)計之前必須進(jìn)行地質(zhì)、環(huán)境、氣候和水文狀 況的調(diào)查。v根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)情況，確定滿足密實(shí)、抗滑、 耐久的路面結(jié)構(gòu)方案，合理設(shè)計各層路面結(jié)構(gòu)， 滿足使用要求。v瀝青路面結(jié)構(gòu)層次的合理選擇和安排，是整個路 面結(jié)構(gòu)是否能在設(shè)計使用年限內(nèi)承受行

14、車荷載和 自然因素的共同作用，同時又能發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的 最大效能，使整個路面結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵。v 一、瀝青路面典型結(jié)構(gòu)形式根據(jù)基層類型，瀝青路面結(jié)構(gòu)可組合成四種典型結(jié) 構(gòu)形式：（1）半剛性基層瀝青路面在半剛性基層上設(shè) 有較薄的瀝青層結(jié)構(gòu)。（2）柔性路面各結(jié)構(gòu)層由瀝青混合料，或?yàn)r 青貫入碎石、或冷拌瀝青混合料、級配碎石、砂礫 等柔性材料組成，無半剛性材料層的結(jié)構(gòu)類型。（3）剛性基層瀝青路面采用貧混凝土、混凝 土等基層的瀝青路面。（4）混合基層瀝青路面在半剛性材料或剛性 材料層與瀝青面層之間設(shè)置柔性基層的路面結(jié)構(gòu)。v 二、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計原則v 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析，結(jié)構(gòu)組合時宜考慮下述幾方 面的原

15、則：（1）按道路的等級及交通繁重程度選擇面層的類型和厚 度；（2）滿足對各結(jié)構(gòu)層（面層、基層和墊層）的相關(guān)功能 要求；（3）適應(yīng)各結(jié)構(gòu)層的荷載應(yīng)力分布特性； （4）要顧及各結(jié)構(gòu)層本身的結(jié)構(gòu)特性； （5）考慮當(dāng)?shù)厮臓顩r的不利影響；（6）選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)層數(shù)和層厚，以便利施工；（7）協(xié)調(diào)行車道與路肩部分的鋪面結(jié)構(gòu)，考慮表面水和結(jié)構(gòu)內(nèi)部自由水的疏導(dǎo)和排放；（8）顧及當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)、已有習(xí)慣和施工技術(shù)水平。v 三、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計方法v （一）按各結(jié)構(gòu)層功能及其使用要求選擇結(jié)構(gòu)層次 v 1、面層v 面層是直接承受輪荷載反復(fù)作用和各種自然因素影響， 并將荷載傳遞到基層以下的結(jié)構(gòu)層，面層應(yīng)滿足表而功 能性和結(jié)

16、構(gòu)性的使用要求。 v 面層一般為單層、雙層。雙層結(jié)構(gòu)稱為表面層、下面層； 若采用三層結(jié)構(gòu)可稱表面層、中面層、下面層。v 瀝青路面表面層應(yīng)具有平整密實(shí)、抗滑耐磨、穩(wěn)定耐久 的服務(wù)功能，同時應(yīng)具用高溫抗車轍、抗低溫開裂、抗 老化等品質(zhì)。舊路面可加設(shè)磨耗層以改善表面服務(wù)功能。 中、下面層應(yīng)密實(shí)、基本不透水，并具有高溫抗車轍、 抗剪切、抗疲勞的力學(xué)性能。v 瀝青面層分為熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、瀝青 貫入式、瀝青表面處治與稀漿封層等幾種類型。 2、基層與底基層 v 瀝青路面面層下設(shè)置基層的主要作用有以下幾個方面： v 承受行車荷載的作用，它作為道路的主要承重層和面層一起將車輪荷載的反復(fù)作用傳布到

17、底基層、墊層和土基；v 增加道路整體強(qiáng)度和面層的疲勞抗力，防止或減輕 面層裂縫的出現(xiàn)；v 緩解土基不均勻凍脹或不均勻體積變形對面層的不 利影響；v 為面層施工機(jī)械提供穩(wěn)定的行駛面和工作面。v 基層要求:具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在冰凍地區(qū)具 有一定的抗凍性；高級路面下的半剛性基層應(yīng)具有較 小的收縮變形和較強(qiáng)的抗沖刷能力；表面平整、密實(shí)， 拱度與面層一致，高程符合要求。v 底基層是設(shè)置在基層之下并與面層、基層一起承受車 輪荷載反復(fù)作用的次要承重層，因此，對底基層材料 的技術(shù)指標(biāo)要求可比基層材料略低，底基層也可分為 上、下底基層。v 基層、底基層設(shè)計應(yīng)貫徹就地取材、就近取材的原則， 認(rèn)真做好當(dāng)?shù)夭牧?/p>

18、的調(diào)查，根據(jù)交通量及其組成、氣 候條件、筑路材料以及路基水文狀況等因素，選擇技 術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)。v 基層可選用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類或?yàn)r青混合料、粒料、 貧混凝土等材料，底基層應(yīng)充分利用沿線地方材料， 可采用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒類或粒料類等。v 基層、底基層厚度應(yīng)根據(jù)交通量大小、材料力學(xué)性能 和擴(kuò)散應(yīng)力的效果，充分發(fā)揮壓實(shí)機(jī)具的功能，以及 有利于施工等因素選擇各結(jié)構(gòu)層的厚度。各結(jié)構(gòu)層的 材料變化不宜過于頻繁，應(yīng)有利于施工組織、管理與 質(zhì)量控制。v3、墊層v墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排 水、隔水、防凍、防污及減下層間模量比、降低 半剛性底基層拉應(yīng)力的作用。為排除路面、路基 中滯留的

19、自由水，確保路面結(jié)構(gòu)處于干燥或中濕 狀態(tài)。v下列情況下的路基應(yīng)設(shè)置墊層：地下水位高， 排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕、過濕狀態(tài)的路段；排水不良的土質(zhì)路塹，有裂隙水、泉眼盼等水 文不良的巖石挖方路段；季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、 潮濕路段，可能產(chǎn)生凍脹需設(shè)防凍層的路段；基 層或底基層可能受污染以及路基軟弱的路段。v 墊層材料可選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等 粒料，以及水泥或石灰煤渣穩(wěn)定粗粒土、石灰粉煤 灰穩(wěn)定粗粒土等。為防止軟弱路基污染粒料底基層、 墊層，或?yàn)楦魯嗟叵滤挠绊?，可在路基頂面設(shè)土 工合成材料隔離層。墊層應(yīng)與路基同寬，其最小厚 度為15cm。v 一般來說，面層、基層（底基層）和墊層是路面結(jié)

20、 構(gòu)層的基本組成，各級道路應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置必 要的結(jié)構(gòu)層，但是，對三、四級公路最少也不得低 于兩層，即面層和基層。v 4、路（土）基v 路（土）基，特別是路床部分，是路面結(jié)構(gòu)的支承體。v 路面對路（土）基的基本要求是密實(shí)、均勻和水穩(wěn)定。v 應(yīng)采取各項(xiàng)技術(shù)措施，以減少土基的不均勻變形：v （1）對于軟弱地基，應(yīng)進(jìn)行加固處理以減少工后沉降量（殘余沉降量）和不均勻沉降量；v （2）對潮濕、過濕路基或軟弱路基的上部，采用低劑量 無機(jī)結(jié)合料（石灰、水泥）穩(wěn)定或者換填砂（砂礫）、碎 石等粒料，以保障路床部分土的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性；路床頂 面的回彈模量值應(yīng)不小于30MPa或不小于25MPa；v （3）選用優(yōu)質(zhì)

21、填料，合理安排填筑順序，以避免或減輕 膨脹和收縮引起的不均勻變形；v （4）適當(dāng)控制壓實(shí)時的含水量，按要求壓實(shí)度進(jìn)行充分 壓實(shí)，以提供塑性變性小且支承均勻的土基；v （5）充分考慮路基地表和地下排水，以改善土基的水文 狀況。 v （二）按各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力分布特性v 作用在路面上的行車荷載，通常包括垂直力和水平力。v 路面在垂直力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生的力和應(yīng)變隨深度向下 而遞減。v 水平力作用產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變，隨深度遞減的速率更快。 因此，對各層材料的強(qiáng)度和剛度的要求也可隨深度的增 大而相應(yīng)降低。v 路面各結(jié)構(gòu)層如按強(qiáng)度剛度自上而下遞減的方式組合， 則既能充分發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層材料的能力，又能充分利用當(dāng) 地

22、材料充當(dāng)?shù)谆鶎踊蚧鶎?，從而降低造價，以使各結(jié)構(gòu) 層材料的效能得到充分發(fā)揮。v 采用遞減規(guī)律組合路面結(jié)構(gòu)層次時，還須注意相鄰結(jié)構(gòu)層 之間的剛度不能相差過大。v 上下兩層的相對剛度比過大時，上層底面將出現(xiàn)較大的彎 拉應(yīng)力（或彎拉應(yīng)變）。此值一旦超過上層材料的抗拉強(qiáng) 度（或抗拉應(yīng)變）時，上層將產(chǎn)生開裂。v 根據(jù)應(yīng)力分析和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，瀝青路面基層與面層之間的模 量比不宜大于3；基層與底基層之間的模量比不宜大于2.5； 底基層與土基之間模量比不大于10。v （三）選用適當(dāng)?shù)膶雍窈蛯訑?shù)v 各類結(jié)構(gòu)層，應(yīng)按所用材料的規(guī)格（公稱最大粒徑）和施工 工藝（攤鋪、壓實(shí)和整修）的要求，有一最小厚度的規(guī)定， 低于此厚度就

23、不能形成穩(wěn)定而有效的結(jié)構(gòu)層次。各瀝青層的 厚度應(yīng)與混合料的公稱最大粒徑相匹配，一般瀝青層的最小 壓實(shí)厚度不宜小于混合料公稱最大粒徑的2.53倍，對斷級 配或以粗集料為主的嵌擠型級配的瀝青混合料，其一層壓實(shí) 最小厚度不宜小于公稱最大粒徑的2.5倍，以利于輾壓密實(shí)， 提高其耐久性、水穩(wěn)性。v 瀝青層最小厚度和適宜厚度應(yīng)符合規(guī)定的要求。v 為便于施工，路面結(jié)構(gòu)層的層數(shù)不宜過多。同時，各結(jié)構(gòu)層 的適宜厚度應(yīng)按壓實(shí)機(jī)具所能達(dá)到的效果選定。適宜的結(jié)構(gòu) 層厚度需結(jié)合材料供應(yīng)、施工工藝并按規(guī)定確定，從強(qiáng)度要 求和造價考慮，宜自上而下由薄到厚。v 瀝青層厚度應(yīng)根據(jù)公路等級、交通量和交通組成、氣候條件 以及所選路

24、面結(jié)構(gòu)類型等因素擬定：v （1）當(dāng)采用半剛性基層瀝青路面時，高速公路、一級公路 的瀝青層厚度宜為120180mm；二級公路的瀝青層厚度宜 為60l20mm；三級公路的瀝青層厚度宜為3050mm（拌 和法）或l530mm（層鋪法表處）；四級公路的瀝青層厚 度宜1030mm。v （2）當(dāng)采用柔性（基層）路面結(jié)構(gòu)時，面層宜設(shè)計100l20mm雙層式，其下設(shè)瀝青混合料、貫入式碎石、級 配碎石等柔性材料層。瀝青厚度應(yīng)根據(jù)公路等級、交通量等 具體情況計算而定。v （3）采用貧混凝土（剛性基層）瀝青路面時宜設(shè)計100l80mm瀝青層，當(dāng)采取防止反射裂縫措施時，瀝青層 可適當(dāng)減薄。v （4）當(dāng)采用混合式（基層

25、）瀝青路面時，面層宜設(shè)計100120mm雙層式，其下設(shè)柔性基層。柔性基層，可為單 層或雙層，厚度宜為80180mm。v （四）要考慮各類結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)與相鄰層次之間的互相聯(lián)系v 路面結(jié)構(gòu)層通常是用密實(shí)級配、嵌擠以及形成板體等方式構(gòu) 成的，由于各類結(jié)構(gòu)層材料具有不同的特性，因而如何構(gòu)成 具有要求強(qiáng)度和剛度并且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層是設(shè)計和施工都必須 注意的問題。v 在組合時應(yīng)注意相鄰層次的互相影響，采取措施限制或消除 所產(chǎn)生的不利影響。如在半剛性基層上修建瀝青面層時，由 于基層材料的干縮或低溫收縮而開裂，會導(dǎo)致面層也相應(yīng)地 出現(xiàn)反射裂縫。v 在潮濕的粉土或粘性土路基上，不宜直接鋪筑碎（礫）石等 顆粒類材料，

26、以防止相互摻雜而污染基層，或?qū)е逻^大變形 而使面層損壞。v 對半剛性基層宜采取以下措施減少低溫縮裂、防止反射裂縫v 選用骨架密實(shí)型半剛性基層，并嚴(yán)格控制細(xì)料含量、水泥 劑量、含水量；v 采用混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)；v 在剛性基層上設(shè)置改性瀝青應(yīng)力吸收膜或應(yīng)力吸收層。v （五）墊層與防凍層設(shè)計 當(dāng)路基處于潮濕、過濕路段，應(yīng)設(shè)置排水墊層 ；當(dāng)路線 通過潮濕、軟弱地基，應(yīng)換填2040cm厚的砂礫等透水材 料，或摻入無機(jī)結(jié)合料固化劑等處理地基2030cm厚使其加固穩(wěn)定，并根據(jù)實(shí)測資料適當(dāng)提高路基回彈模量設(shè)計值。 在冰凍地區(qū)潮濕、過濕路段應(yīng)加設(shè)防凍層，進(jìn)行防凍層驗(yàn) 算。v 墊層材料可選用粗砂、砂礫、碎石、煤

27、渣、礦渣等；粒料 以及水泥或石灰煤渣穩(wěn)定類，石灰粉煤灰穩(wěn)定類等。v （1）防凍墊層應(yīng)采用透水性好的粒料類材料，通過0.075mm篩孔顆粒含量不宜大于5%。采用煤渣時，小于2mm的顆粒含量不宜大于20%。墊層厚度視具體情況而定 一般l525cm，防凍層宜根據(jù)需要設(shè)計。v （2）采用碎石和砂礫墊層時，最大粒徑應(yīng)與結(jié)構(gòu)層厚度 相協(xié)調(diào)，一般最大粒徑應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)層厚度的l/2，以保證 形成骨架結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定性。顆粒組成應(yīng)符合規(guī) 定的要求。v （3）為防止路基污染粒料墊層或?yàn)楦魯嗟叵滤挠绊懀?可在路基頂面設(shè)土工合成材料的隔離層。防凍層厚度檢驗(yàn)v 季節(jié)性冰凍地區(qū)各級公路的中濕、潮濕路段，設(shè)計時 應(yīng)

28、進(jìn)行防凍厚度檢驗(yàn)。v 根據(jù)交通量計算結(jié)構(gòu)層總厚度應(yīng)不小于規(guī)范最小防凍 厚度的規(guī)定。防凍厚度與路基潮濕類型，路基土類、 道路凍深以及路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物性有關(guān)。若結(jié)構(gòu) 層總厚度小于最小防凍層時，應(yīng)增加防陳層使其滿足 最小防凍厚度的要求。第四節(jié) 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計v瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計是在結(jié)構(gòu)組合設(shè)計的基礎(chǔ) 上，通過結(jié)構(gòu)分析確定各結(jié)構(gòu)層所需的厚度，同 時，利用結(jié)構(gòu)分析也可了解路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位 移狀況，從而判斷結(jié)構(gòu)層組合的合理性，并進(jìn)行 相應(yīng)的調(diào)整。v一、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和計算圖式v我國現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范采用以下幾項(xiàng)設(shè)計標(biāo) 準(zhǔn)確定路面結(jié)構(gòu)所需的厚度：v（1）路面結(jié)構(gòu)表面在雙輪荷載作用下輪隙中心處

29、 的彎沉值不大于設(shè)計（容許）彎沉值；v（2）瀝青混合料層底面的最大拉應(yīng)力不大于該層 混合料的容許拉應(yīng)力；v（3）半剛性基層或底基層底面的最大拉應(yīng)力不大 于該層材料的容許拉應(yīng)力；v路面彎沉和拉應(yīng)力計算分析時，將路面結(jié)構(gòu)看成 為多層彈性體系，體系頂面作用有相當(dāng)于雙輪組（P=225kN）的雙圓均布荷載，各層面間的接 觸條件按完全連續(xù)處理，計算圖式分別見圖1和圖2。v在圖1中，彎沉計算A點(diǎn)的位置選在輪隙中心處。 驗(yàn)算各結(jié)構(gòu)層底部拉應(yīng)力時，應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C 兩點(diǎn)之間，可分別計算圖2中點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng) 力，然后取其中的最大值作為層底最大拉應(yīng)力。12v 國外的瀝青路面設(shè)計方法（如殼牌方法、美國瀝青協(xié)會

30、方法 等）大多采用以下兩項(xiàng)或三項(xiàng)主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)確定路面結(jié)構(gòu)所 需的厚度：v 瀝青面層底面的最大拉應(yīng)變不大于該層混合料的容許拉應(yīng) 變；v 土基頂面的豎向壓應(yīng)變不大于容許壓應(yīng)變；v 采用半剛性基層時，水泥穩(wěn)定類基層底面的最大拉應(yīng)力不 大于該層材料的容許拉應(yīng)力。v 應(yīng)力、應(yīng)變計算分析時，將路面結(jié)構(gòu)看作三層彈性體系（瀝 青面層、基層和土基）或四層彈性體系（瀝青面層、瀝青基 層、粒料基墊層和土基），體系頂面作用有相當(dāng)于雙輪組（P=220kN）的雙圓均布荷載，各層面間的接觸條件按 完全連續(xù)處理。v 二、路面設(shè)計彎沉和實(shí)際彎沉值計算v （一）路面設(shè)計彎沉v 車輪荷載作用下雙輪輪隙中心處的路表回彈彎沉值大 小，

31、反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)弱狀況，在相同車 輪荷載下，路面的彎沉值愈大，則路面抵抗垂直變形 的能力愈弱，反之則強(qiáng)。實(shí)踐表明，回彈彎沉值大的 路面，在經(jīng)受了輪載不太多次的重復(fù)作用后，即呈現(xiàn) 出某種形態(tài)的破壞；而回彈彎沉值小的路面，能經(jīng)受 輪載較多次重復(fù)作用才能達(dá)到這種形態(tài)的破壞。v 在達(dá)到相同程度的破壞時，回彈彎沉大小同該路面的 使用壽命即輪載累計重復(fù)作用次數(shù)成反比關(guān)系。找出 路面達(dá)到某種破壞狀態(tài)時的重復(fù)荷載作用次數(shù)與此時 彎沉值之間的關(guān)系，就可以根據(jù)對該種路面所要求的 使用壽命來確定它所容許的最大彎沉值，這個彎沉值 被稱作容許彎沉值。v 路面容許彎沉值的確切含義是：路面在使用期末的不 利季節(jié)，

32、在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈 彎沉值。v 容許彎沉值與路面使用壽命的關(guān)系可通過調(diào)查測定確定。 選擇使用多年并出現(xiàn)某種破壞狀況的路面，測定彎沉值， 調(diào)查累計交通量，進(jìn)行分析整理。我國對瀝青路面按外 觀特征分為五個等級，如下表所示，并把第四外觀等級 作為路面臨界破壞狀態(tài)，以第四級路面的彎沉值的低限 作為臨界狀態(tài)的劃界標(biāo)準(zhǔn)。v瀝青路面外觀等級描述表外觀等級外觀狀況路面表面外觀特征一好堅(jiān)實(shí)、平整、無裂紋、無變形二較好平整、無變形、少量發(fā)裂三中平整、無變形、有少量縱向或不規(guī)則裂紋四較壞無明顯變形、有較多縱橫向裂紋或局部網(wǎng)裂五壞連片嚴(yán)重龜（網(wǎng)）裂或拌有車轍、沉陷v 從表中所列的外觀特征可知，這樣

33、的臨界狀態(tài)相當(dāng)于 路面已疲勞開裂并伴有少量永久變形的情況。對相同 路面結(jié)構(gòu)不同外觀特征的路段進(jìn)行測定后發(fā)現(xiàn)，外觀 等級數(shù)愈高，彎沉值愈大，并且外觀等級同彎沉值大 小有著明顯的聯(lián)系。這樣，便可確定路面處于不同極 限狀態(tài)的容許彎沉值，并將此彎沉值同該路面在以前 使用期間的累計交通量建立關(guān)系。國內(nèi)外的大量調(diào)查 測定資料表明，路面達(dá)到某種臨界狀態(tài)時，累計交通 量同容許彎沉值之間存在良好的雙對數(shù)關(guān)系。v 為了建立累計交通量和容許彎沉之間的關(guān)系，選擇有 代表性路段進(jìn)行調(diào)查，將不同路面外觀狀態(tài)的實(shí)測路 面彎沉值，分別計算其代表彎沉值。v 以下圖是實(shí)測各路段的容許彎沉值與累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸 次的回歸結(jié)果：v 這種

34、關(guān)系可普遍地表示為：eRN 0.2Bl累計交通量同容許彎沉關(guān)系v 路面設(shè)計彎沉值是根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)每個車道通過的累 計當(dāng)量軸次、道路等級、面層和基層類型確定的，相 當(dāng)于路面工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100kN作用下，測得的最大回彈彎沉值。路面設(shè)計彎 沉和容許彎沉的關(guān)系實(shí)際上反映了路表彎沉在使用期 間的變化，該變化過程是一個多方面因素綜合作用的 復(fù)雜過程。路基路面結(jié)構(gòu)層的材料特性、壓實(shí)程度、 干濕狀況、溫度環(huán)境、結(jié)構(gòu)類型、氣候條件、交通組 成、檢測時的環(huán)境條件以及所使用的儀器設(shè)備等均將 對彎沉的變化產(chǎn)生很大的影響。v 根據(jù)對已建成道路的多年實(shí)測資料分析，路表回彈彎 沉隨時間的推移而變化。圖

35、所示為半剛性基層上瀝青 路面彎沉逐年變化曲線。彎沉逐年變化的曲線v 由圖可看出，路表面的彎沉變化過程可分為三個階段：v 第一階段：路面交工后的第一、二年。由于交通荷載的壓 密作用以及半剛性基層材料的強(qiáng)度增長，路表彎沉逐漸減 少，大致在竣工后第二年達(dá)最小值。v 第二階段：路面交工后二至四年。由于交通荷載的重復(fù)作 用，水溫狀況變化以及材料不均勻等因素影響下，路面結(jié) 構(gòu)內(nèi)部的細(xì)微缺陷因局部范圍的應(yīng)力集中而擴(kuò)展，形成小 范圍的局部破損，使結(jié)構(gòu)整體剛度下降、彎沉增大。此階 段以彎沉不斷增大為主要特征。v 第三階段：路面交工后三、四年至路面達(dá)到極限破壞狀態(tài) 由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量，已

36、通 過前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，形成新的能量平衡，路面結(jié) 構(gòu)的整體剛度達(dá)成較低水平的新的相對穩(wěn)定，路面彎沉進(jìn) 入一個比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即結(jié)構(gòu)疲勞破壞的穩(wěn)定 發(fā)展階段，一直延續(xù)至結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞。v我國瀝青路面設(shè)計規(guī)范，經(jīng)過大量的測試和分析， 得到路面設(shè)計彎沉值計算公式：l 600 N 0.2 A A Adecsbv路面設(shè)計彎沉值是根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)每個車道通過 的累計當(dāng)量軸次、道路等級、面層和基層類型確 定的，相當(dāng)于路面工后第一年不利季節(jié)、路面在 標(biāo)準(zhǔn)軸載100kN作用下，測得的最大回彈彎沉值。（二）路面實(shí)際彎沉值計算v 雙輪輪隙中心點(diǎn)的路表回彈彎沉值，可按公式利用計算機(jī)軟 件求得。v 對計算

37、結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，按上述層狀體系理論彎沉 公式算得的彎沉值，同實(shí)測彎沉值之間存在一定的偏差，此 偏差呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。當(dāng)路基剛度較低時，由理論公式 算得的面層厚度偏大；而當(dāng)路基剛度較高時，則由理論算得 的面層厚度偏薄。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是因?yàn)槁坊访娌牧?并非線性彈性體，而所采用的評定材料剛度（回彈模量）的 測定方法并不能反映它們在結(jié)構(gòu)層內(nèi)的真實(shí)工作狀態(tài)。為使 理論計算和實(shí)測結(jié)果相符，目前在設(shè)計規(guī)范中引入了一個綜 合修正系數(shù)F，即：0 p0.38 E0.36lF 1.63s 2000Es1l 1000 2 pFc由此，路表回彈彎沉的計算公式便修正為：式中：ls路面實(shí)測彎沉值，0.01m

38、m；p、標(biāo)準(zhǔn)軸的輪胎接觸壓力（MPa）和當(dāng)量圓半徑（cm）；c理論彎沉系數(shù)；En1 E2E3E0hn1 h1h2, ,;, E1E2c f 其中E0為土基回彈模量值（MPa），E1，E2，En-1各 層材料回彈模量（MPa），h1，h2,，hn-1為各結(jié)構(gòu)層 厚度（cm）。, ,En1 E1E2E2E3E0hn1h2 h1;, mf 可應(yīng)用括號內(nèi)的參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)， 應(yīng)用通用軟件計算得到。v三、拉應(yīng)力和容許拉應(yīng)力 v（一）結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力計算v面層或基（墊）層底面各計算點(diǎn)的拉應(yīng)力值利用 計算機(jī)軟件求得。比較各點(diǎn)的應(yīng)力值，取最大值 作為最大拉應(yīng)力。mpm式中：m 理論最大拉應(yīng)力系數(shù)，按下式計算：v（

39、二）容許拉應(yīng)力計算v我國現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范提出瀝青混凝土面層、 半剛性基層、底基層以彎拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時， 路面材料的容許拉應(yīng)力計算公式：sRK s式中：R路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉 應(yīng)力，MPa；s結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強(qiáng)度，MPa；Ks結(jié)構(gòu)層材料的極限強(qiáng)度因疲勞而 降低的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。v 路面各結(jié)構(gòu)層材料的極限強(qiáng)度一般用規(guī)定尺寸的梁式試 件三分點(diǎn)加載測定，或者通過劈裂試驗(yàn)測定。我國現(xiàn)行 瀝青路面設(shè)計規(guī)范規(guī)定采用劈裂強(qiáng)度s代替抗彎拉強(qiáng) 度。v 瀝青混凝土的極限強(qiáng)度以15作為測試溫度。v 水泥穩(wěn)定類材料的極限強(qiáng)度齡期規(guī)定為90d，v 二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類的極限強(qiáng)度齡期為180d。v 表征結(jié)構(gòu)

40、層材料的極限強(qiáng)度因疲勞而降低的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu) 系數(shù)，根據(jù)荷載應(yīng)力與達(dá)到疲勞臨界狀態(tài)的荷載作用次數(shù) 之間關(guān)系的疲勞方程可表示如下：v （1）瀝青混凝土面層：vv （2）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定中、粗粒土：vv （4）貧混凝土：secK 0.09 N 0.2/ AK 0.35N 0.11 / Asecv （3）無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土：K 0.45N 0.11/ AsecK 0.51N 0.07/ Asecv四、瀝青路面設(shè)計荷載分析與交通等級 v1、瀝青路面設(shè)計年限v新建高速公路、一級公路的路面設(shè)計年限應(yīng)為15 年，有特殊要求時可適當(dāng)延長設(shè)計年限。對改、 擴(kuò)建的高速公路、一級公路的路面設(shè)計年限宜為1015年，大修

41、加鋪工程可視具體情況確定設(shè)計 年限。v二級公路的路面設(shè)計年限應(yīng)為12年，有特殊使用 要求時可適當(dāng)延長。v三級公路的路面設(shè)計年限應(yīng)為612年。v四級公路的瀝青表處路面設(shè)計年限應(yīng)為8年，砂石 路面可為5年。v 2、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載當(dāng)量換算 v 路面設(shè)計時使用累計當(dāng)量軸次的概念，但在道路上行駛的車輛不會是同一種類型，因此，進(jìn)行軸載累計作 用次數(shù)計算時，須選定一種標(biāo)準(zhǔn)軸型，把各種不同類 型的軸載換算成這種標(biāo)準(zhǔn)軸載。根據(jù)道路運(yùn)輸實(shí)際車 輛的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。v 我國路面設(shè)計以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計算參數(shù)按表確定。v 各種軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載，應(yīng)遵循原則：v 以達(dá)到相

42、同的損壞狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，亦即，同一種路 面結(jié)構(gòu)，甲軸作用了N1次后，路面達(dá)到某種損壞狀 態(tài)，乙軸作用了N2次后，路面也達(dá)到同樣的損壞狀 態(tài)，則此時甲軸和乙軸的作用是等效的；按此等效 性建立兩種軸載作用次數(shù)間的換算關(guān)系；v 對于同一個交通組成，無論以其中哪一種軸載作 為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等效換算后所得到的路面厚度計算結(jié)果 應(yīng)當(dāng)是相同的。v 根據(jù)上述原則，可以利用不同損壞狀態(tài)的疲勞方程 和軸載與設(shè)計指標(biāo)間的關(guān)系，建立相應(yīng)的軸載換算 公式。K ii P N i1 P 4.35C1C2 n另由大量彎沉測定結(jié)果可整理得到，不同軸載作用 在同一個路面結(jié)構(gòu)上的彎沉值之間存在下述關(guān)系式：122P P0.87 C C 1ll

43、s 2 s1（1）以設(shè)計彎沉作為臨界損壞狀態(tài)及設(shè)計指標(biāo)時的 軸載換算公式：v（2）以半剛性基層底面容許拉應(yīng)力為設(shè)計指 標(biāo)時的軸載換算關(guān)系式：v（3）對貧混凝土基層以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，可 按下式進(jìn)行軸載當(dāng)量換算：v上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于130kN 的軸載換算。對于城市道路的路面設(shè)計，請參照 城市道路設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行軸載換算。k ii P C CnNi1 P 812K ii P N i1 P 12C1C2 nN1路面營運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/日）；設(shè)計年限內(nèi)交通量平均增長率（%）；v 3、設(shè)計年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次v 設(shè)計年限內(nèi)一個車道沿一個方向通過的累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)

44、軸次 數(shù)Ne 公式：1te1 1 365NN式中： Ne為設(shè)計年限內(nèi)一個車道沿一個方向通過的累計 標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次（次）；T設(shè)計年限（年）；Ne為與車道數(shù)有關(guān)的車輛橫向分布系數(shù)，簡稱車道系數(shù)， 見表所示。車道特征車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)雙向單車道1.0雙向六車道0.30.4雙向雙車道0.60.7雙向八車道0.250.35雙向四草道0.40.5-車道系數(shù)交通等級BZZ-100累計標(biāo)準(zhǔn)軸 次(次/車道)大客車及中型以上各種貨車交 通量輛/(d車道)輕交通3106600中等交通31061.21076001500重交通1.21072.510715003000特重交通2.510730004、交通等級路面結(jié)構(gòu)

45、在設(shè)計年限內(nèi)承擔(dān)交通荷載的繁重程度以 交通等級來劃分。各交通等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)見下表。v五、土基和路面材料參數(shù)v按彈性層狀體系理論求解路表彎沉或面層和基、墊 層底面的彎拉應(yīng)力（應(yīng)變）時，必須知道路基土和 各層路面材料的彈性模量值。v無論是路基土還是路面材料，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 或多或少呈現(xiàn)非線性狀，因而表征其性狀的模量值 都是應(yīng)力狀態(tài)（應(yīng)力級位和作用時間）的函數(shù)。v與此同時，它們又是材料組成、壓實(shí)狀態(tài)及環(huán)境（溫度和溫度）的函數(shù)。v （一）路基土的回彈模量值v 土基回彈模量E0是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)，其取值的大 小對路面結(jié)構(gòu)厚度有較大影響，正確地確定E0是十分重要 的。v 各類路基土的回彈模量值除了受

46、加荷方式和應(yīng)力狀態(tài)等因素 影響外，還主要取決于土的濕度和密實(shí)度狀態(tài)。由于路基土 的濕度在年內(nèi)發(fā)生季節(jié)性變化，因而各時期有不同的模量值v 路面設(shè)計時，可按一年內(nèi)不同時期（如每個月）的濕度狀態(tài) 測定相應(yīng)的彈性模量值后，通過加權(quán)平均確定其設(shè)計回彈模 量；或者，按一年內(nèi)最不利季節(jié)的濕度狀態(tài)試驗(yàn)確定路基土 的設(shè)計回彈模量值。v 目前，確定土基回彈模量（E0）的常用方法有現(xiàn)場實(shí)測法、 室內(nèi)試驗(yàn)及換算法、查表預(yù)估法等幾種。v 1、現(xiàn)場實(shí)測法：v（1）剛性承載板彎沉法； v（2）貝克曼梁輪彎沉法； v（3） 落錘式彎沉儀法。 v 2、室內(nèi)試驗(yàn)及換算法：v 3、查表法：對于新建公路，路基尚未建成，無實(shí)測條件 時

47、，根據(jù)道路所處的公路自然區(qū)劃，沿線土質(zhì)及水文狀 況，路基設(shè)計高度等條件，確定臨界高度，土的平均稠 度，可按下述步驟由查表法預(yù)估路基回彈模量，待路基 建成之后，進(jìn)行實(shí)測，驗(yàn)證預(yù)估的準(zhǔn)確性。v （1）確定臨界高度v 臨界高度是指土基在不利季節(jié)，分別處于干燥、中濕或潮濕 狀態(tài)時，路床表面距地下水位或積水水位的最小高度。可根 據(jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、氣候條件，按經(jīng)驗(yàn)確定。v （2）擬定土的平均稠度v 在新建公路設(shè)計時，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)或路基臨界高度判斷各 路段、路基的干濕類型，利用表格論證各路段路基土的平均 稠度Wc值。v （3）預(yù)估路基回彈模量v 根據(jù)土類和自然區(qū)劃以及擬定的路基土的平均稠度，預(yù)估路 基回彈模量E

48、0。當(dāng)采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)時，土基回彈模量值 可較表列值提高2035%。v （二）路面材料的設(shè)計參數(shù)v 路面材料設(shè)計參數(shù)的測定是材料組成設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重 要內(nèi)容，路面設(shè)計參數(shù)應(yīng)根據(jù)路面的損壞類型、受力模式采 用不同測定方法測定相應(yīng)的參數(shù)。v 1、結(jié)構(gòu)層材料的回彈模量 v 路面結(jié)構(gòu)層材料的回彈模量值是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)。由于結(jié)構(gòu)層材料性質(zhì)的不同，測量回彈模量的試驗(yàn)方法也不一樣。通常在選擇試驗(yàn)方法和決定回彈模量取值時，應(yīng) 考慮因素：v 測試方法簡便，測試結(jié)果穩(wěn)定；v 測得的模量值應(yīng)較好地反映該結(jié)構(gòu)層在路面結(jié)層位中的工 作狀態(tài)和力學(xué)特性；v 設(shè)計參數(shù)應(yīng)與設(shè)計方法能較好地匹配。v 我國現(xiàn)行公路

49、瀝青路面設(shè)計規(guī)范規(guī)定瀝青路面結(jié)構(gòu)按 設(shè)計回彈總彎沉和設(shè)計容許彎拉應(yīng)力兩個指標(biāo)控制厚度設(shè) 計。v 當(dāng)采用回彈總彎沉設(shè)計結(jié)構(gòu)厚度時，所有結(jié)構(gòu)層的回彈模 量均采用抗壓回彈模量；v 當(dāng)采用層底拉應(yīng)力設(shè)計結(jié)構(gòu)層厚度時，擬驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)層采 用彎拉回彈模量，其他結(jié)構(gòu)層均采用抗壓回彈模量。v 半剛性材料的抗壓回彈模量、彎拉回彈模量按我國公路 工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)測 定。v 瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量與彎拉模量按我國公 路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)測定。測定 抗壓回彈模量時，取標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為20；測定彎拉回彈 模量時，取標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為15，以適應(yīng)不同設(shè)計控制指 標(biāo)所對應(yīng)的最

50、不利環(huán)境溫度。v 無結(jié)合料粒料結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量測試，可以在工地現(xiàn) 場鋪筑整層試槽，通過承載板測定方法進(jìn)行測試。v 2、結(jié)構(gòu)層材料的彎拉極限強(qiáng)度v 瀝青面層與有機(jī)結(jié)合料或無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料基層的彎拉極 限強(qiáng)度，應(yīng)按照我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定的方法進(jìn)行測定。v 我國規(guī)范規(guī)定，當(dāng)條件受限制時，也可采用間接拉伸試驗(yàn)， 即劈裂試驗(yàn)，測定結(jié)構(gòu)層材料的彎拉極限強(qiáng)度。v 路面結(jié)構(gòu)層的各項(xiàng)設(shè)計參數(shù)，包括抗壓回彈模量、抗彎拉回 彈模量以及彎拉極限強(qiáng)度等原則上都應(yīng)該在確定原材料料源 之后，配合工程，按規(guī)定取樣后在試驗(yàn)室完成測定工作。v 對于高速公路和一級公路，所有的設(shè)計參數(shù)必須通過試驗(yàn)室 測定，其他等級公路若部分參數(shù)確

51、實(shí)有困難無法實(shí)際測定時 可以參考規(guī)范選定。v 六、新建瀝青路面厚度設(shè)計步驟v （1）根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求按設(shè)計回彈彎沉和容許彎拉應(yīng)力兩個設(shè)計指標(biāo)，分別計算設(shè)計年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次，確定交通量等級、面層類型、并計算設(shè)計彎沉值ld和 容許彎拉應(yīng)力R。v （2）按路基土類與干濕類型及路基橫斷面形式，沿線將路 基劃分為若干路段，確定各路段的土基回彈模量Eo。v （3）參考本地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，擬定若干個路面結(jié)構(gòu)組合與厚 度方案，根據(jù)選用的材料進(jìn)行配合比設(shè)計，測定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、彎拉模量與抗彎拉強(qiáng)度，確定各結(jié)構(gòu)層 的設(shè)計參數(shù)Ei、S。ls ld 及m Rv （4）計算路面結(jié)構(gòu)表面彎沉值lS

52、以及結(jié)構(gòu)層層底彎拉應(yīng)力m。v （5）根據(jù)設(shè)計指標(biāo)，采用多層彈性體系理論設(shè)計程序計算 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計層的厚度，即：v （6）對于季節(jié)性冰凍地區(qū)，應(yīng)驗(yàn)算防凍層厚度是否滿足要 求。若不能滿足，則可增加防凍層厚度，達(dá)到規(guī)定厚度，以 滿足防凍要求。v （7）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選定最佳路面結(jié)構(gòu)方案。v 路面交工驗(yàn)收彎沉值的取值分兩種情況決定，當(dāng)以設(shè) 計彎沉值作為控制指標(biāo)設(shè)計路面時，路面設(shè)計彎沉值 即為路面交工驗(yàn)收彎沉值；當(dāng)以彎拉應(yīng)力為控制指標(biāo) 設(shè)計路面時，以最后確定的路面結(jié)構(gòu)層位，厚度和材 料模量計算得到的彎沉值為路面交工驗(yàn)收彎沉值。v 七、路面交工驗(yàn)收指標(biāo)v 瀝青路面交工驗(yàn)收時，驗(yàn)收彎沉值是工程驗(yàn)收的重要

53、 指標(biāo)，它是以不利季節(jié)，BZZ100標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下， 輪隙中心處實(shí)測路表彎沉代表值進(jìn)行評定的。即：lr llrr式中：l實(shí)測每公里路面的代表彎沉值（0.01mm）；l 路面交工驗(yàn)收彎沉值。v 路面的代表彎沉值檢測通常在交工后第一年的不利季節(jié)，用 標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ100的汽車實(shí)測路表彎沉值。v 檢測時，若不是在不利季節(jié)進(jìn)行測定，還應(yīng)考慮季節(jié)修正。v 對于瀝青厚度小于或等于5cm時，不考慮溫度修正，若厚度 大于5cm，應(yīng)進(jìn)行溫度修正。通常以瀝青層的溫度為20作 為標(biāo)準(zhǔn)溫度，其余不在20標(biāo)準(zhǔn)溫度下測得的路表彎沉應(yīng) 作如下溫度修正，其換算系數(shù)或彎沉溫度修正系數(shù)為：lTl20K3 11tK3 exph T

54、 20 K3 exp0.002h20 Tt （T20）（T20）v取經(jīng)過季節(jié)修正和溫度修正后得到的路表彎沉值 作為驗(yàn)收評定的實(shí)測彎沉指標(biāo)，并考慮一定的保 證率，按公式計算路面竣工驗(yàn)收彎沉v lr 值，代入公式，作驗(yàn)收評定。lr l Za Sv 式中：l 實(shí)測路表彎沉的平均值；vZ 實(shí)測路表彎沉的標(biāo)準(zhǔn)差；vS 與保證率有關(guān)的系數(shù)，高速公路、一級公路Z=1.645，二級公路Z=1.50，三、四級公路Z=1.30。第五節(jié) 瀝青路面改建設(shè)計v瀝青路面隨著使用時間的延續(xù)，其使用性能和承載能力 不斷降低，超過設(shè)計使用年限后便不能滿足正常行車交 通的要求，而需補(bǔ)強(qiáng)或改建。v當(dāng)原有路面需要提高等級時，對不符合

55、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的路段 應(yīng)先進(jìn)行線形改善，改線路段應(yīng)按新建路面設(shè)計。v加寬路面、提高路基、調(diào)整縱坡的路段應(yīng)視具體情況按 新建或改建路面設(shè)計。v在原有路面上補(bǔ)強(qiáng)時，按改建路面設(shè)計。v路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計工作包括現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查、彎沉評 定以及補(bǔ)強(qiáng)厚度計算。v 一、路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查與評定v 對使用中的路面進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀況的調(diào)查與評定，其目的主要是 了解路面現(xiàn)有結(jié)構(gòu)狀況和強(qiáng)度，據(jù)以判斷是否需要加強(qiáng)或預(yù) 估剩余使用壽命，分析路面損壞的原因及提出處理措施。v （一）現(xiàn)有路面狀況調(diào)查v （1）交通調(diào)查。對于當(dāng)前的交通量和車型組成進(jìn)行實(shí)地觀 測。通過調(diào)查分析預(yù)估交通量增長趨勢，確定年平均增長率v （2）路基狀況調(diào)查。調(diào)查沿

56、線路基土質(zhì)、填挖高度、地面 排水情況、地下水位，以確定路基土質(zhì)類型和干濕類型。v （3）路面狀況調(diào)查。調(diào)查路面結(jié)構(gòu)類型、組合和各層厚度， 為此需開挖試坑進(jìn)行量測和取樣試驗(yàn)，量測路基和路面寬度 詳細(xì)記載路表狀況及路拱大小，對路面的病害和破壞應(yīng)詳加 記述并分析產(chǎn)生原因。v （4）路面修建和養(yǎng)護(hù)歷史調(diào)查。v （二）確定原路面的計算彎沉值v 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評定，通常采用測量路表輪隙回彈彎 沉的方法。由于路面在一年內(nèi)的不同時期具有不同的 強(qiáng)度，而經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計的路面必須保證在最不利季節(jié)具 有良好的使用狀態(tài)，因此原有路面的彎沉值應(yīng)在不利 季節(jié)測定，若在非不利季節(jié)測定，應(yīng)按各地的季節(jié)影 響系數(shù)進(jìn)行修正。v 如在

57、原砂石路面上加鋪瀝青面層時，因補(bǔ)強(qiáng)后對路基 的濕度有影響，路基和基層中的水分蒸發(fā)較以前困難， 致使路基和基層中濕度增加，強(qiáng)度降低，彎沉增大， 因此還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行濕度影響的修正。v 當(dāng)原路面為瀝青路面時，應(yīng)根據(jù)實(shí)測溫度作溫度修正。v 在確定原路面的計算彎沉?xí)r，應(yīng)將全線分段，分段時 應(yīng)考慮下列因素：v （1）同一路段路基的干濕類型與土質(zhì)基本相同。v （2）同一路段內(nèi)各測點(diǎn)的彎沉值比較接近,若局部路 段彎沉值很大,應(yīng)先進(jìn)行修補(bǔ)處理,再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。v （3）各路段的最小長度應(yīng)與施工方法相適應(yīng)。一般 不小于1000m在水文、土質(zhì)條件復(fù)雜或需特殊處理的 路段，其分段長度可視實(shí)際情況確定。v 在對原有路

58、面進(jìn)行彎沉檢測時，每一車道、每路段的 測點(diǎn)數(shù)不少于20點(diǎn)，且應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)軸載車輛配以貝克曼 梁進(jìn)行測定，或用落錘彎沉儀進(jìn)行測定（FWD）。v 各路段的計算彎沉值按下式計算：v 式中：K1、K2分別為季節(jié)影響系數(shù)、濕度影響 系數(shù)，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)選用；v K3溫度修正系數(shù)。l0 l0 Z a S K1 K 2 K3v （三）確定原路面當(dāng)量回彈模量值v 用理論法進(jìn)行路面的補(bǔ)強(qiáng)計算時，需要將原路面計算彎沉值 換算成當(dāng)量回彈模量值。v 進(jìn)行這種換算時，將原路基路面體系看作為計算彎沉相等的 勻質(zhì)體，同時考慮承載板測定回彈模量與彎沉測定回彈模量 之間的差異，得到如下當(dāng)量回彈模量的計算公式：0lt12E 1000

59、 2 pm mv 二、加鋪層設(shè)計v 加鋪層厚度與結(jié)構(gòu)組合設(shè)計應(yīng)與縱橫斷面設(shè)計相結(jié)合， 路面厚度設(shè)計應(yīng)考慮路面縱坡是否順適、與周圍環(huán)境 是否協(xié)調(diào)等情況進(jìn)行綜合分析確定。v 加鋪層的結(jié)構(gòu)類型，可根據(jù)公路等級、交通量、當(dāng)?shù)?經(jīng)濟(jì)條件和已有經(jīng)驗(yàn)，選用一層或多層瀝青混合料或 半剛性基層、組合式基層、柔性基層、貧混凝土基層 等結(jié)構(gòu)。v 加鋪層設(shè)計可按以下步驟進(jìn)行：v （1）計算原有路面的當(dāng)量回彈模量。v （2）擬定結(jié)構(gòu)組合方案及設(shè)計層位，確定各加鋪層的材料參數(shù)。v （3）根據(jù)加鋪層的類型確定設(shè)計指標(biāo)。當(dāng)以路表回彈彎沉為設(shè) 計指標(biāo)時，彎沉綜合修正系數(shù)F按下式計算確定。vv當(dāng)以彎拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，仍按新建路

60、面設(shè)計方法進(jìn)行計 算。v （4）設(shè)計層的厚度采用彈性層狀體系理論設(shè)計程序計算。v （5）對于季節(jié)性冰凍地區(qū)，中濕與潮濕路段，還應(yīng)驗(yàn)算防凍層 厚度。v （6）根據(jù)各方案的計算結(jié)果，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用的 加鋪方案。0.61 E0.61lt p F 1.45s 2000v路面結(jié)構(gòu)及層位功能v路面橫斷面：中央分布帶不設(shè)置排水設(shè)施-單向路拱中央分布帶設(shè)排水設(shè)施-兩側(cè)路面分別在中間設(shè) 路拱雙向排水v路拱橫坡：為排掉路面上的水，路肩橫坡比路面大1%2%v路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能：路面的層層組合稱為路面結(jié)構(gòu)。在行車荷載和 自然因素作用下，各層的力學(xué)響應(yīng)與環(huán)境響應(yīng)稱 為路面結(jié)構(gòu)層的層位功能。第六節(jié) 路面結(jié)