路面施工技术4沥青路面设计PPT资料.ppt

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设计年限内设计车道上的累计当量轴次沥青路面设计指标沥青路面设计指标路面结构的破坏模式与产生原因破坏模式破坏模式描述描述图式图式产生原因分析产生原因分析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。

路基水文条件差而过于湿软，承载力低。

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。

荷载应力大小、重复作用次数、结构层和土基的性质有关。

疲劳开裂指路表无显著永久变形而出现的裂缝现象。

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。

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。

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。

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。

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。

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：

LLdd设计弯沉值，设计弯沉值，0.01mm0.01mm；

AAcc公路等级系数；

公路等级系数；

AAss面层类型系数；

面层类型系数；

AAbb基层类型系数基层类型系数（11）设计弯沉值计算）设计弯沉值计算LLdd（22）实际弯测值计算）实际弯测值计算LLss式中：

pp、标准轴载轮胎接地压强和当量圆半径，标准轴载轮胎接地压强和当量圆半径，p=0.7Mpa,=10.65cm.p=0.7Mpa,=10.65cm.LLCC理论弯沉值理论弯沉值FF弯沉综合修正系数，弯沉综合修正系数，EE00土基回弹模量；

土基回弹模量；

cc理论弯沉系数，由弹性层状体系理论计算得出。

理论弯沉系数，由弹性层状体系理论计算得出。

三、结构层材料的容许拉应力1、容许拉应力定义：

路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳拉应力。

sp沥青砼或半刚性结构层材料的劈裂强度Ks抗拉强度结构系数，同荷载的反复作用次数有关。

沥青混凝土系指15时的劈裂强度；

石灰土、二灰、二灰土指6个月龄期的劈裂强度；

其他稳定类基层材料指90天龄期的劈裂强度。

沥青砼面层：

无机结合料稳定集料类：

无机结合料稳定细粒土类：

第四节土基与路面材料强度指标一、路基受力与工作区1、路基受力状况：

1）路面和路基自重2）车轮荷载作用土基在车轮荷载作用下受到的垂直作用力1：

土基在自重作用下受到的垂直作用力2：

路基受际受力：

2、路基工作区定义：

在路基的某一深度处，车辆荷载引起的应力与路基自重相比只占很小部分（1/51/10），在此深度以下，车辆荷载对土基的作用影响很小，可略去不计。

在此深度以上的范围，是路基土受车辆荷载影响较大的范围，将该区域称为路基工作区或应力作用区。

工作区随车辆荷载增大而加深，随路面的刚度与厚度的增加而减小。

路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面的强度和稳定性极为重要。

二、土基回弹模量的确定方法1、回弹模量定义：

路基、路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值。

2、利用弹性理论建立荷载与变形的关系式：

Lr路表距离荷载中心轴为r某点外的垂直位移。

E0土基回弹模量；

土的泊松系数；

竖向位移系数现场实测法：

在不利季节，利用承载板进行逐级加荷卸荷的方法测出每级荷载的回弹变形值，并采用回弹变形l0=0.51mm的测定值，参考各地经验公式计算确定。

室内试验法：

按最佳含水量制备试件，测得不同压实度与其对应的回弹模量值，绘制图形，并查图求得压实度条件下的土的回弹模量值。

换算法：

需要知道土的各种物理力学指标值。

查表法二、土基回弹模量的确定方法二、土基回弹模量的确定方法三、路面材料设计参数的确定方法以设计弯沉值计算路面厚度，并对结构层进行层底拉应力验算时，需知道中路面结构层材料的参数1、路面各层材料模量：

采用抗压回弹模量2、路面各层材料抗拉强度：

采用劈裂试验测得的劈裂强度沥青路面结构设计一、结构设计的一般原则1、沥青路面设计工作：

结构设计、厚度计算2、结构设计：

分层结构设计、结构层组合设计3、沥青路面结构设计遵循的技术经济原则：

1）因地制宜，合理取材（尤其是对于基层、垫层材料）2）方便施工、利于养护3）分期修建，逐步提高4）整体考虑，综合设计5）考虑气候因素和水温状况的影响二、沥青路面结构层的选择1、路面等级和面层类型的选择应与公路等级和交通量相适应路面面层要求强度高、耐磨耗、抗滑、热稳定性好、不透水公路等级越高，交通量越大，路面等级也应该越高，厚度越大，相应的面层层次也越多。

考虑气候因素的影响：

气候干旱地区，不宜采用砂砾路面；

多雨地区，注意路面的水稳定性等；

寒冷地区注意沥青路面的低温抗裂性；

高温地区注意沥青路面的高温稳定性。

二、沥青路面结构层的选择2、基层类型的选择基层是主要的承重层，应具有足够的强度、刚度与水稳定性。

常用基层类型：

水泥、石灰、工业废渣类；

砾（砾）石嵌锁类；

土、石级配类。

所需基层厚度较大时，为了降低造价，可增设底基层。

潮湿路段，宜选用碎石、片石、块石、工业废渣、二灰土、水泥稳定砂砾等水稳性好的基层。

干燥路段，可采用泥结碎石等水稳定性差的基层。

三、沥青路面结构组合设计1、根据各结构层功能进行组合遵循面层耐久、基层坚实、土基稳定的原则。

面层应强度高、耐磨、热稳定性和水稳定性好。

面层应考虑设置合适的层次。

如交通量繁重时，应在面层下加设联结层，以抵抗水平力产生的较大的切应力；

采用空隙较大的沥青路面时，应铺设上封层。

基层：

具备足够的抗压强度、刚度和水稳定性。

交通繁重时，基层宜选用半刚性材料，并采用双层式基层，即增设底基层。

土基水温状况不良时，应加设砂砾垫层等。

三、沥青路面结构组合设计2、强度组合各层材料的强度（回弹模量）随深度而相应减小。

各相邻结构层之间的模量不能相差过大。

3、合理的层间组合各结构层材料具有不同特性，组合时应注意相互影响。

无机结合料稳定类基层易产生干缩和温缩裂缝，往往会导致面层产生反射裂缝。

这时，宜加厚面层，或者在面层和基层之间加设一层由稳定粒料组成的联结层或过渡层。

潮湿的土路基上，应铺设石灰土或砂砾垫层。

三、沥青路面结构组合设计4、考虑自然水温条件的不利影响在中湿或潮湿路段，路面基层应选择水稳定性好的材料。

在潮湿路段，为了改善路基的温度和湿度状况，防止冻胀和翻浆，需设置垫层。

5、适当的层数与厚度结构层造价各结构层扩散应力的效果压实机具的能力我国部分高速公路沥青路面结构道路名称道路名称道路名称道路名称沥青面层组成及厚度沥青面层组成及厚度沥青面层组成及厚度沥青面层组成及厚度（）（）（）（）基层类型及基层类型及基层类型及基层类型及厚度厚度厚度厚度（）（）（）（）底基层类型底基层类型底基层类型底基层类型及厚度及厚度及厚度及厚度（）（）（）（）总厚度总厚度总厚度总厚度（）（）（）（）沪嘉沪嘉沪嘉沪嘉中粒式、粗粒式、贯入式中粒式、粗粒式、贯入式中粒式、粗粒式、贯入式中粒式、粗粒式、贯入式1919二灰碎石二灰碎石二灰碎石二灰碎石3636砂砾砂砾砂砾砂砾20207575广佛广佛广佛广佛中粒式、粗粒式、沥青碎中粒式、粗粒式、沥青碎中粒式、粗粒式、沥青碎中粒式、粗粒式、沥青碎石石石石1515水泥碎石水泥碎石水泥碎石水泥碎石2525水泥石屑土水泥石屑土水泥石屑土水泥石屑土28286868京津塘京津塘京津塘京津塘中粒式中粒式中粒式中粒式44、粗粒式、粗粒式、粗粒式、粗粒式66、沥、沥、沥、沥青碎石青碎石青碎石青碎石13231323水泥粒料水泥粒料水泥粒料水泥粒料2525石灰土或水石灰土或水石灰土或水石灰土或水泥土泥土泥土泥土35358383济青济青济青济青中粒式中粒式中粒式中粒式44、粗粒式、粗粒式、粗粒式、粗粒式55、沥、沥、沥、沥青碎石青碎石青碎石青碎石615615水泥砂砾水泥砂砾水泥砂砾水泥砂砾3434石灰土石灰土石灰土石灰土18186767南京南京南京南京南通南通南通南通中粒式、粗粒式、粗粒式中粒式、粗粒式、粗粒式中粒式、粗粒式、粗粒式中粒式、粗粒式、粗粒式1616二灰碎石二灰碎石二灰碎石二灰碎石2020石灰土石灰土石灰土石灰土33336969沪宁沪宁沪宁沪宁中粒式、粗粒式、粗粒式中粒式、粗粒式、粗粒式中粒式、粗粒式、粗粒式中粒式、粗粒式、粗粒式1616二灰碎石二灰碎石二灰碎石二灰碎石2828二灰土二灰土二灰土二灰土33337777新建路面的结构层厚度计算一、基本原则和有关规定采用多指标控制路面结构设计采用多层弹性体系理论计算结构层厚度弹性层状体系：

由若干个弹性层组成，