第七章：路面结构荷载及材料4.ppt

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第七章第七章交通荷载交通荷载环境因素和力学参数环境因素和力学参数河南城建学院交通工程系尹振羽15893447765主要内容主要内容u第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类StructureandCategoryStructureandCategoryu第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响EnvironmentalImpactu第三节第三节交通荷载参数交通荷载参数TrafficParametersu第四节第四节路面结构设计参数路面结构设计参数StructureDesignParametersu第五节第五节路面材料的累积变形与疲劳破坏路面材料的累积变形与疲劳破坏AccumulativeDeformationandFatigueBroken第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类u1、沥青路面、沥青路面（AsphaltPavement）p柔性基层沥青路面柔性基层沥青路面（Asphaltpavementwithflexiblebase）p半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面（Asphaltpavementwithsemi-rigidbase）p刚性基层沥青路面刚性基层沥青路面（Asphaltpavementwithrigidbase）p全厚式沥青路面全厚式沥青路面（FullDepthasphaltpavement）第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类半刚性基层沥青路面结构半刚性基层沥青路面结构土基土基（A级或级或B级）沥青级）沥青AC-25Sup-256cm-8cm（A级或级或B级或改性）沥青级或改性）沥青AC-20Sup-196cm-8cm（A级或改性）沥青级或改性）沥青AC-13Sup-13SMA-134cm水泥稳定碎石或二灰碎石水泥稳定碎石或二灰碎石30cm-40cm二灰土或石灰土二灰土或石灰土20cm-40cmu2、我国常用的高速公路沥青路面的结构、我国常用的高速公路沥青路面的结构第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类u3、水泥混凝土路面（水泥路面）水泥混凝土路面（水泥路面）p普通混凝土（普通混凝土（JPCP）p钢筋混凝土（钢筋混凝土（JRCP）p连续配筋混凝土（连续配筋混凝土（CRCP）p钢纤维混凝土钢纤维混凝土p预应力混凝土、装配式混凝土、碾压混凝土预应力混凝土、装配式混凝土、碾压混凝土由于行车荷载、自然因素等对路面的影响随深度的增加而逐由于行车荷载、自然因素等对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱，路面的强度、抗变形能力和稳定性也应随深度而逐渐降渐减弱，路面的强度、抗变形能力和稳定性也应随深度而逐渐降低要求，因此，路面的结构应低要求，因此，路面的结构应分层铺筑分层铺筑、分为、分为若干层次结构若干层次结构，并，并按各结构层次的特定状况进行相应的材料要求。

按各结构层次的特定状况进行相应的材料要求。

44、路面的结构层次与材料要求路面的结构层次与材料要求第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类路路面面结结构构按按照照使使用用要要求求、受受力力状状况况、土土基基支支承承条条件件和和自自然然因因素素影影响响程程度度的的不不同同分分成成若若干干层层次次，通通常常按按照照各各个个层层位位功功能能的的不不同同划划分分为为面面层层、基基层层和路基和路基三个层次，基层中包括底基层在内。

三个层次，基层中包括底基层在内。

面面层层：

直直接接同同行行车车荷荷载载、大大气气接接触触，承承受受较较大大的的行行车车荷荷载载作作用用（包包括括冲冲击击），同同时时受受到到降降水水、气气温温等等的的影影响响。

与与其其它它层层次次相相比比，它它应应具具有有较较高高的的结结构构强强度度、抗抗变变形形能能力力，较较好好的的水水稳稳定定性性和和温温度度稳稳定定性性，而而且且应应耐耐磨磨、不不透透水水、抗抗滑滑、平平整整（另另外外还还应应能能适适应应基基层层开开裂裂对对其其影影响响或或旧旧路路面面病病害害的的反反映）。

材料的使用应能适应此功能要求。

映）。

材料的使用应能适应此功能要求。

第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类44、路面的结构层次与材料要求路面的结构层次与材料要求基基层层：

主主要要承承受受由由面面层层传传来来的的车车辆辆荷荷载载垂垂直直力力并并将将其其扩扩散散到到下下面面的的垫垫层层及及土土基基，是是路路面面结结构构的的主主要要承承重重层层（对对于于沥沥青青路路面面）或或重重要要功功能能层层（对对于于水水泥泥砼砼路路面面），因因此此，它它也也应应具具有有足足够够的的强强度度与与刚刚度度，并并应应具具有有良良好好的的扩扩散散应应力力的的能能力力；基基层层受受大大气气影影响响较较面面层层小小，但但仍仍可可能能被被面面层层渗渗入入雨雨水水浸浸湿湿或或地地下下水水影影响响，也也可可受受温温度度影影响响变变形形，因因此此仍仍应应具具有有足足够够的的水水温温稳定性；同时，稳定性；同时，为保证面层平整为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。

，它还应具有较好的平整度。

路路基基垫垫层层：

垫垫层层介介于于基基层层和和土土基基之之间间，它它可可改改善善土土基基的的湿湿度度和和温温度度状状况况、使使面面层层与与基基层层免免受受土土基基水水温温状状况况变变化化的的不不良良影影响响或或保保护护土土基基处处于于稳稳定定状状态态；同同时时，也也可可扩扩散散基基层层传传递递的的荷荷载载应应力力、减减小小土土基基的的应应力力与与变变形形，并并可可阻阻止止路路基基土土挤挤入入基基层层。

一一般般垫垫层层修修于于特特定定状状况况道道路路工工程程结结构构中中，如如防防砂土基础挤入基层、软土地基扩散应力、冻土保温隔温等。

砂土基础挤入基层、软土地基扩散应力、冻土保温隔温等。

44、路面的结构层次与材料要求路面的结构层次与材料要求第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类面层面层：

用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石、泥灰结石、块料等材料。

用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石、泥灰结石、块料等材料。

基基层层（包包括括底底基基层层）：

材材料料主主要要有有各各种种结结合合料料稳稳定定土土或或稳稳定定碎碎石石、贫贫水水泥泥砼砼、天天然然砂砂砾砾、碎碎石石/块块石石/片片石石/砾砾石石、工工业业废废渣渣结结合合混混合合料料等等。

当当用用不不同同材材料料修修筑筑基基层层时时，最最下下层层的的统统一一材材料料层层称称为为底底基基层层，它它可可就就近近使使用用当当地地的材料或土。

的材料或土。

路基及垫层路基及垫层：

材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。

材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。

第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类44、路面的结构层次与材料要求路面的结构层次与材料要求路面等级路面等级面层材料类型面层材料类型适用的技术等级适用的技术等级高高级级沥青混凝土，水泥混凝土沥青混凝土，水泥混凝土高速、一级、二级、高速、一级、二级、三级、四级三级、四级次次高级高级沥青贯入式沥青贯入式，沥青碎石沥青碎石，沥沥青表面处治青表面处治，整齐石块或条石，整齐石块或条石二级、三级、四级二级、三级、四级中中级级碎、砾石（泥结或级配）碎、砾石（泥结或级配），半半整齐块石整齐块石，其它粒料其它粒料三级、四级三级、四级低低级级粒料加固土粒料加固土，其它当地材料加其它当地材料加固或改善土，不整齐石块固或改善土，不整齐石块四级四级第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类路面类型可从不同角度来进行划分，一般常按照面路面类型可从不同角度来进行划分，一般常按照面层所用的材料来进行区分，如水泥混凝土路面、沥青路层所用的材料来进行区分，如水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等等。

但在面、砂石路面等等。

但在工程设计中，则主要从路面结工程设计中，则主要从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为柔性路面柔性路面、刚性路面刚性路面和和半刚性路面半刚性路面三类。

三类。

55、路面的分类、路面的分类第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类柔柔性性路路面面总总体体结结构构刚刚度度较较小小，荷荷载载作作用用下下的的弯弯沉沉变变形形较较大大，抗抗弯弯拉拉强强度度较较低低，传传递递给给土土基基的的单单位位压压力力也也较较大大，它它主主要要包包括括各各种种未未经经处处理理的的粒粒料料基基层层和和各各类类沥沥青青面面层层、碎碎（砾）石面层或块石面层组成的路面结构。

（砾）石面层或块石面层组成的路面结构。

刚刚性性路路面面主主要要指指用用水水泥泥混混凝凝土土作作面面层层或或基基层层的的路路面面结结构构，其其强强度度高高、弹弹性性模模量量高高、处处于于板板体体工工作作状状态态，传传递递给给基基础础的单位压力小。

的单位压力小。

半半刚刚性性路路面面通通过过改改善善沥沥青青混混凝凝土土性性能能使使其其呈呈半半刚刚性性特特性性，其刚度介于沥青混凝土和水泥混凝土之间。

其刚度介于沥青混凝土和水泥混凝土之间。

第一节第一节路面结构及其分类路面结构及其分类55、路面的分类、路面的分类温度湿度图图2-9温度对沥青混凝土动弹性模量的影响温度对沥青混凝土动弹性模量的影响图图2-10湿度对路基刚度的影响湿度对路基刚度的影响含水量含水量（%）重复应力28kPa80020103040120回弹模量（回弹模量（MPa）-20-10010203040温温度度（）动动弹弹性性模模量量（MPa）11、温度湿度对道路的影响概述、温度湿度对道路的影响概述第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响温度温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀的冻胀温度温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割造成水泥砼路面的温度应力及条块分割温度温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂温开裂22、温度对道路的影响、温度对道路的影响图图2-11沥青面层温度沥青面层温度日变化日变化曲线曲线表面下表面下2cm2cm7cm7cm15cm15cm气温气温时刻（时刻（hh）4466881010121214141616181820202222242410102020303040405050温度（温度（）第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响22、温度对道路的影响、温度对道路的影响图图2-15沥青面层沥青面层月平均温度月平均温度的年变化曲线的年变化曲线1234567891011121103040020表面下表面下2cm2cm7cm7cm30cm30cm气温气温月份月份温度（温度（）第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响22、温度对道路的影响、温度对道路的影响图图2-12水泥混凝土面层温度水泥混凝土面层温度日变化日变化曲线曲线810121416182022242468232629323520气温气温表面下表面下1.5cm5cm11cm16cm时刻（时刻（hh）温度（温度（）第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响22、温度对道路的影响、温度对道路的影响第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响图图2-13一天内不同时刻一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线23273135394101052015温度（温度（）深度（深度（cm）5:

008:

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0022、温度对道路的影响、温度对道路的影响第二节第二节环境因素对道路的影响环境因素对道路的影响图图2-14水泥混凝土面层水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化温度梯度与气温的日变化曲线曲线0.31710121416182022242468232629322000.60.91.2气温