第九章 道路路面概述

1、第九章第九章 道路路面概述道路路面概述9 91 1 對路面的使用要求對路面的使用要求9 92 2 路面結(jié)構(gòu)組成與層次劃分路面結(jié)構(gòu)組成與層次劃分9 93 3 路面分級與分類路面分級與分類9 94 4 路面設(shè)計內(nèi)容、原則與理論路面設(shè)計內(nèi)容、原則與理論9 95 5 路面行車荷載路面行車荷載一、強度與剛度一、強度與剛度二、穩(wěn)定性二、穩(wěn)定性三、平整度三、平整度四、防滑性能四、防滑性能五、耐久能力五、耐久能力六、不透水性六、不透水性七、環(huán)境質(zhì)量要求（少沉性、噪聲?。┢?、環(huán)境質(zhì)量要求（少沉性、噪聲?。? 91 1對路面的使用要求對路面的使用要求9 92 2 路面結(jié)構(gòu)組成與層次劃分路面結(jié)構(gòu)組成與層次劃分一、面

2、層：一、面層： 強度、抗變形能力、水溫穩(wěn)定性、平整度和抗強度、抗變形能力、水溫穩(wěn)定性、平整度和抗 滑性，耐久性?；裕途眯?。二、基層：二、基層： 強度和剛度，擴散荷載能力、水溫穩(wěn)定性。強度和剛度，擴散荷載能力、水溫穩(wěn)定性。三、墊層：三、墊層： 水穩(wěn)定性和隔溫性能。水穩(wěn)定性和隔溫性能。 注意每個層次的作用、特點、材料、常用結(jié)構(gòu)注意每個層次的作用、特點、材料、常用結(jié)構(gòu)o通常路面由基層及面層兩部通常路面由基層及面層兩部分組成，如圖所示。如滬嘉分組成，如圖所示。如滬嘉高速公路某段路面結(jié)構(gòu)厚為高速公路某段路面結(jié)構(gòu)厚為69cm69cm，面層由，面層由5cm5cm中粒式瀝青中粒式瀝青混凝土（防滑面）、混凝

3、土（防滑面）、6cm6cm粗粒粗粒式瀝青混凝土組成；基層由式瀝青混凝土組成；基層由8cm8cm貫入式碎石、貫入式碎石、35cm35cm粉煤式粉煤式三渣、三渣、15cm15cm礫石砂組成。礫石砂組成。圖1-2 路面結(jié)構(gòu)面層基層土基路面結(jié)構(gòu)示意圖路面結(jié)構(gòu)示意圖滄州市解放路快、慢車道路面結(jié)構(gòu)滄州市解放路快、慢車道路面結(jié)構(gòu)細 粒 式 瀝 青 混 凝 土 （ 上 面 層 ）中 粒 式 瀝 青 混 凝 土 （ 下 面 層 ）瀝 青 穩(wěn) 定 碎 石 （ 聯(lián) 結(jié) 層 ）（ 12%） 石 灰 土 （ 基 層 ）（ 12%） 石 灰 土 （ 底 基 層 ）（ 10%） 石 灰 土 （ 墊 層 ）土 基 壓 實土

4、基 壓 實（ 10%） 石 灰 土 （ 墊 層 ）（ 12%） 石 灰 土 （ 基 層 ）瀝 青 石 屑 （ 磨 耗 層 ）瀝 青 碎 石 混 合 料 （ 面 層 ）9 93 3 路面分級與分類路面分級與分類一、路面分級一、路面分級o按面層類型的使用品質(zhì)、材料組成、結(jié)構(gòu)按面層類型的使用品質(zhì)、材料組成、結(jié)構(gòu)強度及穩(wěn)定性劃分為四個等級：強度及穩(wěn)定性劃分為四個等級： 高級路面、次高級路面、中級路面、低級高級路面、次高級路面、中級路面、低級路面。路面。 不同等級的路面特點不同。強度、耐久不同等級的路面特點不同。強度、耐久性、平整度、建設(shè)投資、養(yǎng)護費用、運輸成性、平整度、建設(shè)投資、養(yǎng)護費用、運輸成本等。

5、本等。 二、路面分類二、路面分類（一）按材料和施工方法分類（一）按材料和施工方法分類 碎石類、結(jié)合料穩(wěn)定類、瀝青類、水泥碎石類、結(jié)合料穩(wěn)定類、瀝青類、水泥類、塊料類類、塊料類（二）按力學特性分類（二）按力學特性分類 柔性路面、剛性路面、半剛性路面柔性路面、剛性路面、半剛性路面9 94 4 路面設(shè)計內(nèi)容、原則與理論路面設(shè)計內(nèi)容、原則與理論一、設(shè)計內(nèi)容一、設(shè)計內(nèi)容1)1)原材料的選擇；原材料的選擇；2)2)混合料的配合比設(shè)計；混合料的配合比設(shè)計；3)3)設(shè)計參數(shù)的測試和確定；設(shè)計參數(shù)的測試和確定；4)4)路面結(jié)構(gòu)組合與厚度的確定；路面結(jié)構(gòu)組合與厚度的確定；5)5)路面方案的比選。路面方案的比選。9

6、 94 4 路面設(shè)計內(nèi)容、原則與理論路面設(shè)計內(nèi)容、原則與理論二、設(shè)計原則二、設(shè)計原則1 1）路基路面綜合設(shè)計；）路基路面綜合設(shè)計；2 2）因地制宜，合理選材；）因地制宜，合理選材；3 3）便于施工，利于養(yǎng)護；）便于施工，利于養(yǎng)護；4 4）考慮分期施工，節(jié)省投資；）考慮分期施工，節(jié)省投資；5 5）技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，運行安全，環(huán)境協(xié)調(diào)。）技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，運行安全，環(huán)境協(xié)調(diào)。三、設(shè)計理論三、設(shè)計理論 我國路面設(shè)計經(jīng)過幾十年的研究，現(xiàn)已建立了一我國路面設(shè)計經(jīng)過幾十年的研究，現(xiàn)已建立了一整套較成熟的路面設(shè)計模式（有理論法、經(jīng)驗法）。整套較成熟的路面設(shè)計模式（有理論法、經(jīng)驗法）。 1 1、柔性路面、

7、柔性路面 柔性路面理論法設(shè)計是以彈性層狀體系理論為基柔性路面理論法設(shè)計是以彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)，結(jié)合路表容許回彈彎沉指標進行設(shè)計，城市道路礎(chǔ)，結(jié)合路表容許回彈彎沉指標進行設(shè)計，城市道路還應驗算整體性層次的底面彎拉應力和面層的剪應還應驗算整體性層次的底面彎拉應力和面層的剪應力。力。2 2、剛性路面、剛性路面 剛性路面設(shè)計以半無限地基的彈性薄板理論剛性路面設(shè)計以半無限地基的彈性薄板理論五基礎(chǔ)，計算混凝土面板的板內(nèi)應力，并以混凝五基礎(chǔ)，計算混凝土面板的板內(nèi)應力，并以混凝土面板的抗折疲勞強度為控制指標，確定面板厚土面板的抗折疲勞強度為控制指標，確定面板厚度。同時驗算溫度翹曲應力與一次行車荷載共同度。

8、同時驗算溫度翹曲應力與一次行車荷載共同作用下的綜合應力不超過混凝土面板的抗折疲勞作用下的綜合應力不超過混凝土面板的抗折疲勞強度。強度。9 95 5 路面行車荷載路面行車荷載一、汽車軸型與荷載作用一、汽車軸型與荷載作用 汽車軸型汽車軸型：固定車身類牽引車類掛車類 行車荷載對路面的作用行車荷載對路面的作用1 1、靜力作用、靜力作用取決于輪載大小、輪胎與路面接觸面上的平均豎向壓力、輪胎接地面積等因素。輪胎接地壓力輪胎接地壓力輪胎與路面接觸面上的平均豎向壓力與輪胎內(nèi)壓力Pi 、輪胎類型和輪載大小有關(guān)。 對于滾動的車輪，接地壓力由（0.8-0.9）Pi增大到（0.9-1.1）Pi。直接取輪胎內(nèi)壓力作為接

9、觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。輪胎接地面積輪胎接地面積pPd4dD22、動載特性、動載特性軸載變化的變異系數(shù)影響因素：軸載變化的變異系數(shù)影響因素：1)1)行車速度：車速越高，變異系行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大；數(shù)越大；2)2)路面的平整度：平整度越差，路面的平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大；變異系數(shù)越大；3)3)車輛的振動特性：輪胎的剛度車輛的振動特性：輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好，變異低，減振裝置的效果越好，變異系數(shù)越小。系數(shù)越小。沖擊系數(shù)動輪載沖擊系數(shù)動輪載/ /靜輪載靜輪載3 3、瞬時性、瞬時性瞬時荷載作用使路面及下瞬時荷載作用使路面及下層應力減小層應力減小4 4、水

10、平荷載水平荷載水平力與車輪垂直壓力及路面水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間的附著系數(shù)有關(guān)。與車輪間的附著系數(shù)有關(guān)。p正常行駛時正常行駛時p彎道行駛彎道行駛p制動或驅(qū)動時制動或驅(qū)動時PF0PfFbb水平力可使路面產(chǎn)生水平力可使路面產(chǎn)生波浪、擁抱、推擠等波浪、擁抱、推擠等現(xiàn)象，因此要求路面現(xiàn)象，因此要求路面面層材料應具有足夠面層材料應具有足夠的抗剪強度，尤其在的抗剪強度，尤其在彎道、交叉口、公交彎道、交叉口、公交車?？空靖浇?。車?？空靖浇?。o行車荷載對路面的作用是隨時間推延累計增加的，行車荷載對路面的作用是隨時間推延累計增加的，即荷載作用具有瞬時性和重復性，也就是說行車荷即荷載作用具有瞬時性和重復

11、性，也就是說行車荷載對路面的作用主要取決于兩方面：一是軸載重量載對路面的作用主要取決于兩方面：一是軸載重量大小，二是重復作用次數(shù)多少。大小，二是重復作用次數(shù)多少。o由于作用在路面的設(shè)計荷載千變?nèi)f化，一般選用一由于作用在路面的設(shè)計荷載千變?nèi)f化，一般選用一種標準軸載作為設(shè)計車型。而設(shè)計車型的選用必須種標準軸載作為設(shè)計車型。而設(shè)計車型的選用必須使該車型對路面作用的響應較大，同時又能反映設(shè)使該車型對路面作用的響應較大，同時又能反映設(shè)計的車輛水平。計的車輛水平。o重復作用次數(shù)多少是指一定時間內(nèi)通過道路某一斷重復作用次數(shù)多少是指一定時間內(nèi)通過道路某一斷面的車輛總數(shù)，來源于交通量的統(tǒng)計與預測，也和面的車輛總

12、數(shù)，來源于交通量的統(tǒng)計與預測，也和其橫向分布情況有關(guān)。其橫向分布情況有關(guān)。二、路面設(shè)計的標準軸載二、路面設(shè)計的標準軸載o設(shè)計車型的問題涉及運輸經(jīng)濟和路面設(shè)計的經(jīng)濟性兩設(shè)計車型的問題涉及運輸經(jīng)濟和路面設(shè)計的經(jīng)濟性兩個方面。國外目前有貨車重型化、載客汽車小型化的趨個方面。國外目前有貨車重型化、載客汽車小型化的趨勢。勢。 o對中國，由于市場經(jīng)濟的逐步建立，公路貨運的經(jīng)濟對中國，由于市場經(jīng)濟的逐步建立，公路貨運的經(jīng)濟性為貨運部門主要考慮的因素。因此，目前的公路路面設(shè)性為貨運部門主要考慮的因素。因此，目前的公路路面設(shè)計必須適應這一變化計必須適應這一變化 。o目前各國的規(guī)定不完全一致。例如：中國目前各國的

13、規(guī)定不完全一致。例如：中國1010噸；美國噸；美國18000lbf18000lbf（80.1KN80.1KN）（）（1KN1KN224.809lbf224.809lbf）單軸、）單軸、32000lbf32000lbf（142.3KN142.3KN）雙軸；德國）雙軸；德國1111噸；印尼噸；印尼5 5噸；黎巴嫩噸；黎巴嫩1414噸；聯(lián)合國噸；聯(lián)合國141141個成員國的比例如下：個成員國的比例如下：1010噸噸67.3667.36 11.111.11212噸噸5.445.44 10.110.11111噸噸11.5611.56 12.112.1噸噸15.6415.64o標準軸載：我國路面設(shè)計以雙輪

14、組單軸載標準軸載：我國路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN100KN為為標準軸載，以標準軸載，以BZZ-100BZZ-100表示（低等級公路可取表示（低等級公路可取BZZ-BZZ-6060）。道路的動載問題按動載系數(shù)進行考慮。）。道路的動載問題按動載系數(shù)進行考慮。o主要參數(shù)：軸重主要參數(shù)：軸重100KN,100KN,單輪荷載單輪荷載25KN,25KN,輪胎接地壓輪胎接地壓強強0.7MPa,0.7MPa,單輪傳壓面當量圓半徑單輪傳壓面當量圓半徑10.65cm10.65cm。p 標準軸載換算：不同汽車軸載與通行次數(shù)可以按照標準軸載換算：不同汽車軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算成標準軸載的作用次數(shù)（當

15、量軸次）。等效原則換算成標準軸載的作用次數(shù)（當量軸次）。同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下，要達到相同的同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下，要達到相同的疲勞損壞程度。疲勞損壞程度。o當進行彎沉值設(shè)計及瀝青面層層底拉應力驗算時，凡當進行彎沉值設(shè)計及瀝青面層層底拉應力驗算時，凡軸載大于軸載大于25KN25KN的各級軸載（包括車輪的前、后軸）的各級軸載（包括車輪的前、后軸）PiPi的作的作用次數(shù)用次數(shù)NiNi均應按下式換算成標準軸載作用次數(shù)。均應按下式換算成標準軸載作用次數(shù)。515.15.1niiiiicipddpNCN式中：式中：NciNci設(shè)計初期，機動車車行道上日交通量換算為日設(shè)計初期，機動車車行道上

16、日交通量換算為日標準軸載的當量軸次（次標準軸載的當量軸次（次/ /日）；日）； NiNi被換算某級軸載的作用次數(shù)（次被換算某級軸載的作用次數(shù)（次/ /日）；日）； P P，d d標準軸載的輪胎觸地壓強標準軸載的輪胎觸地壓強(MPa)(MPa)及傳壓面當量及傳壓面當量圓直徑圓直徑(cm)(cm)； PiPi，didi被換算軸載的輪胎觸地壓強被換算軸載的輪胎觸地壓強(MPa)(MPa)及傳壓面及傳壓面當量圓直徑當量圓直徑(cm) (cm) ； CiCi被換算軸載的輪組系數(shù)，雙輪組被換算軸載的輪組系數(shù)，雙輪組1.01.0；單輪組；單輪組0.250.25；四輪組；四輪組4.04.0； 當軸間距大于當軸

17、間距大于3m3m時時, ,應按單獨的一個軸載進行計算；應按單獨的一個軸載進行計算；當軸間距小于當軸間距小于3m3m時時, ,按雙軸或多軸進行計算。按雙軸或多軸進行計算。 三、設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道上的標準軸載累計當量軸次三、設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道上的標準軸載累計當量軸次ntcierrNN1)1(365NeNe設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道上的標準軸載累計作用次數(shù)；設(shè)計年限內(nèi)設(shè)計車道上的標準軸載累計作用次數(shù)；NciNci設(shè)計初期，機動車車行道上日交通量換算為日標準軸載的設(shè)計初期，機動車車行道上日交通量換算為日標準軸載的當量軸次（次當量軸次（次/ /日）；日）；r r機動車年增長率，調(diào)查確定；機動車年增長率，調(diào)查確定

18、；t t路面設(shè)計年限；路面設(shè)計年限；n n軸數(shù)分配系數(shù)軸數(shù)分配系數(shù)。交通量的統(tǒng)計與預測交通量的統(tǒng)計與預測交通量交通量: :一定時間內(nèi)通過道路某一斷面的車輛總數(shù)。平均日交通量平均日交通量: :每晝夜通過道路某一橫斷面的車輛總數(shù)。交通量觀測方法交通量觀測方法:1）直接記錄不同類型車輛的通行次數(shù)；2）軸載譜調(diào)查。當年平均日交通量當年平均日交通量設(shè)計年限設(shè)計年限增長率增長率設(shè)計年限內(nèi)累計交通量設(shè)計年限內(nèi)累計交通量11365tNN累計輪跡橫向分布輪跡橫向分布n輪跡橫向分布的圖形和峰值取決于交通的渠化程度，它隨許多因素輪跡橫向分布的圖形和峰值取決于交通的渠化程度，它隨許多因素變化，如：交通組織類型變化，如：交通組織類型( (不分車道混合交通，劃標線分道行駛或不分車道混合交通，劃標線分道行駛或設(shè)分隔帶分道行駛設(shè)分隔