第十一章瀝青路面結構設計

第十一章瀝青路面結構設計第一頁，共32頁。圖11-1瀝青路面的損壞模式車轍溫度高、瀝青老化、材料。第二頁，共32頁。圖11-1瀝青路面的損壞模式推移擁包車輛經(jīng)常啟動，制動的地段；氣溫較高

。第三頁，共32頁。圖11-1瀝青路面的損壞模式開裂橫縫：材料自身（收縮或反射），與荷載無關縱縫：路基質(zhì)量、施工網(wǎng)狀裂縫

：基層、土基承載力不足，瀝青老化第四頁，共32頁。圖11-1瀝青路面的損壞模式松散與坑槽松散與坑槽：瀝青與礦料粘結力差；水；瀝青過度加熱第五頁，共32頁。11.1.2瀝青路面的設計標準（1）回彈彎沉季節(jié)加鋪瀝青面層溫度軸載路基路面結構荷載累計作用次數(shù)路面各結構層材料的技術參數(shù)

高速公路、一級公路、二級公路的路面結構，以路表回彈彎沉值、瀝青混凝土層的層底拉應力及半剛性材料層的層底拉應力為設計指標。

三級公路、四級公路的路面結構以路表設計彎沉值為設計指標。

有條件時，對重載交通路面宜檢驗瀝青混合料的抗剪切強度。影響因素：（2）疲勞開裂（3）抗剪強度第六頁，共32頁。圖11-8基層和面層的模量和厚度對路基頂面豎向應力的影響11.2.6應力及位移狀況的分析（1）路基應力a)基層模量和厚度的影響增大基層的模量增大基層的厚度增大面層的模量與厚度b)面層模量的影響第七頁，共32頁。圖11-9基層和面層的模量和厚度對路表彎沉的影響（2）路表彎沉a)基層和面層厚度影響增加路基的模量增加基層的模量與厚度b)路基和基層模量的影響第八頁，共32頁。（3）面層底面拉應力圖11-10路基和基層模量對面層底面拉應力系數(shù)的影響圖11-11面層與基層的厚度對面層底面拉應力系數(shù)影響提高基層的模量第九頁，共32頁。圖11-12路基與基層模量對面層底面拉應力的影響（4）基層底面拉應力增大路基模量圖11-13面層與基層的厚度對基層底面拉應力系數(shù)的影響第十頁，共32頁。（5）路面表面最大剪應力采用模量較大的基層。圖11-14提高面層本身的抗剪強度第十一頁，共32頁。11.3軸載分析及交通分級11.3.1標準軸載表3.1.1標準軸載計算參數(shù)標準軸載BZZ-100標準軸載BZZ-100標準軸載P(kN)100單圓傳壓面當量圓直徑d(cm)21.3輪胎接地壓強p(MPa)0.70兩輪距中心(cm)1.5d（1）當以設計彎沉值及瀝青層層底拉應力為指標時。11.3.2軸載換算第十二頁，共32頁。N—標準軸載的當量軸次—被換算軸型的各級軸載作用次數(shù)P—標準軸載—被換算車型的各級軸載—被換算車型各級軸載的軸數(shù)系數(shù)當軸距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按公式:m是軸數(shù)—被換算軸載的輪組系數(shù)（與輪有關），單輪組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38。第十三頁，共32頁。（2）當以半剛性材料層拉應力為設計指標時N—標準軸載的當量軸次—被換算軸型的各級軸載作用次數(shù)P—標準軸載—被換算車型的各級軸載—被換算車型各級軸載的軸數(shù)系數(shù)當軸距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按公式:m是軸數(shù)—被換算軸載的輪組系數(shù)（與輪有關），單輪組為18.5，雙輪組為1，四輪組為0.09。第十四頁，共32頁。（3）貧混凝土基層層底拉應力為設計指標

以上軸載換算公式，適用于單軸軸載小于或等于130KN的各種車型的軸載換算。公路等級設計年限公路等級設計年限高速公路、一級公路15三級公路8二級公路12四級公路6表3.1.3各級公路的瀝青路面設計年限11.3.3設計年限表11-1城市道路的瀝青路面設計年限公路等級設計年限公路等級設計年限快速路20次干路15主干路支路10~15第十五頁，共32頁。11.3.4車道系數(shù)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0.3~0.4雙向雙車道0.6~0.7雙向八車道0.25~0.35雙向四車道0.4~0.5表3.1.6各級公路的瀝青路面設計年限11.3.5累計當量軸次—設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次t-設計年限η-車道系數(shù)—營運第一年雙向日平均當量軸次（次/d）—設計年限內(nèi)交通量的平均年增長率第十六頁，共32頁?？傇瓌t：面層耐久、基層堅實、土基穩(wěn)定

（1）面層、基層的結構類型和厚度應與交通量相適應。11.4瀝青路面結構組合設計具體要求如下：11.3.6設計交通等級交通等級BZZ-100累計交通軸次Ne(次/車道)大客車及中型以上的各種貨車交通量[輛/(d.車道)]輕交通中等交通重交通特重交通表3.1.8交通等級第十七頁，共32頁。2）基層類型柔性基層：半剛性基層：剛性基層：1）面層類型：瀝青混凝土、瀝青表面處治、瀝青碎石等。（2）適應車輛荷載的作用。相鄰層材料的模量比：瀝青碎石、級配碎石、填隙碎石水泥、二灰穩(wěn)定集料類；水泥、石灰穩(wěn)定土類貧混凝土（3）保證層間結合緊密穩(wěn)定。2）各種基層上宜設置透層瀝青。1）瀝青層之間應設黏層。3）在半剛性基層上應設下封層。第十八頁，共32頁。4）雙層式半剛性材料基層宜采用連續(xù)攤鋪、碾壓工藝，增強層間結合，以形成整層。（4）在各種自然因素下穩(wěn)定性好。1）濕度①設墊層

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)生凍脹需設防凍墊層的路段?；鶎踊虻谆鶎涌赡苁芪廴疽约奥坊浫醯穆范巍５谑彭?，共32頁。②瀝青面層應選用密級配瀝青混合料；當采用排水基層時，其下應設防水層，并設置結構內(nèi)部的排水系統(tǒng)。③進行路面結構組合時，對于不同的地帶應有不同的考慮。2）溫度①溫度敏感性低的瀝青；②冰凍地區(qū)要保證具有足夠的冰凍穩(wěn)定性；③現(xiàn)行規(guī)范對防凍層的設置提出了最小厚度要求。（5）考慮結構層的特點上、下層匹配，總體上強度足夠而不過多浪費。（6）適當?shù)慕Y構層數(shù)和厚度第二十頁，共32頁。11.5新建瀝青路面結構厚度計算11.5.1設計理論8.0.1路面結構設計采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進行計算。第二十一頁，共32頁。11.5.2設計指標1輪隙中心處（A點）路表計算彎沉值應小于或等于設計彎沉值，即2輪隙中心（C點）或單圓荷載中心處（B點）的層底拉應力應小于或等于容許拉應力，即圖8.0.1路面荷載及計算圖示第二十二頁，共32頁。(1)彎沉值1）容許彎沉值

路面在使用期末的不利季節(jié)在標準軸載作用下雙輪輪隙中心準許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。2）設計彎沉值

路面竣工后第一年不利季節(jié)，在標準軸載作用下雙輪輪隙中心測得的最大回彈彎沉值?！O計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次—公路等級系數(shù)—容許彎沉值—面層類型系數(shù)—基層類型系數(shù)—相對彎沉變化系數(shù)第二十三頁，共32頁。3）路表計算彎沉值對于瀝青混凝土面層：對無機結合料穩(wěn)定土類：1）確定容許拉應力(2)層底拉應力第二十四頁，共32頁。2）理論拉應力3）拉應力比較對無機結合料穩(wěn)定集料類：11.5.3結構層材料參數(shù)的確定1高速公路、一級公路施工圖設計時應選取工程用路面材料實測設計參數(shù)；各級公路采用新材料時，也必須實測設計參數(shù)。2高速公路、一級公路初步設計或二級及二級以下公路設計時可借鑒本地區(qū)已有的試驗資料或工程經(jīng)驗確定。3可行性研究階段可參考附錄E確定設計參數(shù)。（1）路面材料回彈模量值第二十五頁，共32頁。（2）路基回彈模量設計值5.1.5路基回彈模量設計值宜按下列方法確定1新建公路初步設計時，可根據(jù)查表法、室內(nèi)試驗法、換算法等，經(jīng)綜合分析、論證，確定沿線不同路基狀況的路基回彈模量設計值。2通過現(xiàn)場測定路基回彈模量值與壓實度K、路基稠度或室內(nèi)試驗測定路基土回彈模量值與室內(nèi)路基土CBR值等資料，建立可靠的換算關系，利用換算關系計算現(xiàn)場路基回彈模量。3當路基建成后，在不利季節(jié)實測各路段路基回彈模量代表值，以檢驗是否符合設計值的要求。4若現(xiàn)場實測路基回彈模量代表值小于設計值或彎沉值大于要求的檢驗值，應采取措施。

設計時應使路基處于干燥或中濕狀態(tài)，土基回彈模量應大于30Mpa，重交通、特重交通公路土基回彈模量值應大于40Mpa。第二十六頁，共32頁。

（1）采用半剛性基層、底基層結構時，可任選一層作為設計層；

（2）采用半剛性基層、粒料類底基層時，應先擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層作為設計層；

（3）采用柔性基層、底基層結構時，宜擬定面層、底基層的厚度，求算基層的厚度。11.5.4設計層的選定11.5.5路面結構設計步驟（1）根據(jù)設計要求，按彎沉或彎拉指標分別計算設計年限內(nèi)一個車道的累計當量軸次，確定交通等級及公路等級，擬定面層和基層類型，并計算設計彎沉值。

（2）按路基土類與干濕類型及路基橫斷面形式，將路基劃分為若干路段，確定各個路段土基回彈模量設計值。第二十七頁，共32頁。

（3）擬定幾種可行的路面結構組合與厚度方案，確定各結構層的設計參數(shù)。

（4）采用多層彈性體系理論設計程序計算或驗算路面厚度。

（5）對季節(jié)性冰凍地區(qū)應驗算防凍厚度是否滿足要求。

（6）進行技術經(jīng)濟比較，確定路面結構方案。第二十八頁，共32頁。4）設計彎沉值的計算3）路面結構層類型的選擇

面層：瀝青混凝土

基層：半剛性材料

底基層：半剛性材料

（2）土基回彈模量的確定

通過查表，土基回彈模量為40MPa。

（3）擬定路面結構組合與厚度方案，確定各結構層的設計參數(shù)。第二十九頁，共32頁。

通過查表，可得材料的抗壓回彈模量和劈裂強度。

（4）通過程序計算和驗算石灰土層的厚度

通過程序計算，石灰土層的厚度為40.29cm，經(jīng)驗算，層底拉應力均滿足要求，最后確定底基層厚度為40cm。

面層：瀝青混凝土（18cm)

基層：水泥碎石(20cm)

底基層：石灰土(厚度待定）

三層式瀝青混凝土面層：上層是細粒式密級配瀝青混凝土（4cm);中面層為中粒式密級配瀝青混凝土（6cm）；下面層是粗粒式密級配瀝青混凝土（8cm）。（5）進行技術經(jīng)濟比較，確定路面結構方案第三十頁，共32頁。8.0.14新建瀝青路面結構厚計計算示例（1）基本資料新建高速公路地處Ⅱ2區(qū)，為雙向四車道，擬采用瀝青路面結構進行施工圖設計，沿線土質(zhì)為中液限黏性土，填方路基1.8m，地下水位路路床2.4m，屬中溫狀態(tài)；年降雨量為620m，最高氣