瀝青路面設(shè)計(jì)講義總結(jié)（63頁(yè)）

1、第十四章 瀝青路面設(shè)計(jì)14.1 概述一、瀝青路面設(shè)計(jì)內(nèi)容： 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 材料組成設(shè)計(jì) 厚度設(shè)計(jì) 路肩設(shè)計(jì) 排水設(shè)計(jì)二、瀝青路面設(shè)計(jì)原則1.路基路面整體綜合設(shè)計(jì)2.方案比選（經(jīng)濟(jì)、技術(shù)）3.運(yùn)用新材料、新工藝、新技術(shù)4.設(shè)計(jì)是考慮環(huán)境、生態(tài)、施工、養(yǎng)護(hù)5.選擇機(jī)械化、工廠化6.一次設(shè)計(jì)、分期修建三、瀝青路面設(shè)計(jì)理論與方法：經(jīng)驗(yàn)法和力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法我國(guó)公路瀝青路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論，以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。對(duì)瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層應(yīng)進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算，城市道路尚須進(jìn)行瀝青面層的剪應(yīng)力驗(yàn)算。14.2 彈性層狀體系理論彈性層狀體系計(jì)算圖

2、式求解方法：將車輪荷載簡(jiǎn)化為圓形均布荷載14.3 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)基本原則：面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定具體要求：1. 適應(yīng)行車荷載作用的要求： 從上至下，從薄到厚，從強(qiáng)到弱，表層抗滑、抗磨耗-適宜厚度2. 在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好 水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性-最小防凍厚度3. 考慮結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)： 上下層匹配，總體上強(qiáng)度足夠-路面結(jié)構(gòu)組合面層：高速一級(jí)分三層，二三級(jí)分雙層三四級(jí)單層基層：柔性基層、半剛性基層、剛性基層墊層：防水、排水、防污、防凍墊層土基：層間結(jié)合：透層瀝青 、粘層瀝青、單層表處下封層、稀漿封層 瀝青路面材料代碼與材料名稱對(duì)照表 （“路面材料代碼”由兩部分組成，第一部分為“材料

3、大類編碼”，第二部分為“材料名稱編碼”，以“中粒式瀝青混凝土”材料為例，其材料代碼為0102）。 一、材料大類編碼: 瀝青混凝土與瀝青碎石類 石灰煤渣類 其它瀝青混合料類 石灰粉煤灰類 石灰穩(wěn)定類 水泥粉煤灰類 水泥穩(wěn)定類 石灰水泥粉煤灰類 水泥石灰穩(wěn)定類 粒料類 二、材料名稱編碼: 、第一大類（） 粗粒式瀝青混凝土 粗粒式乳化瀝青碎石 中粒式瀝青混凝土 中粒式乳化瀝青碎石 細(xì)粒式瀝青混凝土 細(xì)粒式乳化瀝青碎石 粗粒式瀝青碎石 粗粒式瀝青瑪蹄脂碎石 中粒式瀝青碎石 中粒式瀝青瑪蹄脂碎石 細(xì)粒式瀝青碎石 細(xì)粒式瀝青瑪蹄脂碎石 、第二大類（） 瀝青貫入式 瀝青上拌下貫 瀝青表面處治 瀝青砂 瀝青土

4、 瀝青石屑、第三大類（） 石灰土 石灰土穩(wěn)定砂礫 碎石灰土 石灰土穩(wěn)定碎石 礫石灰土 石灰土穩(wěn)定礦渣 煤渣灰土 石灰土穩(wěn)定鋼渣 石灰碎石土 石灰土穩(wěn)定礫石 石灰砂礫土 石灰土穩(wěn)定碎礫石 、第四大類（） 水泥土 水泥穩(wěn)定砂礫 水泥穩(wěn)定鋼渣 水泥碎石土 水泥穩(wěn)定碎石 水泥穩(wěn)定礫石 水泥穩(wěn)定石屑 水泥穩(wěn)定礦渣 水泥穩(wěn)定碎礫石 水泥砂礫土 水泥穩(wěn)定石渣 、第五大類（） 水泥石灰穩(wěn)定土 水泥石灰穩(wěn)定砂礫 水泥石灰穩(wěn)定鋼渣 水泥石灰碎石土 水泥石灰穩(wěn)定礦渣 水泥石灰穩(wěn)定礫石 水泥石灰砂礫土 水泥石灰穩(wěn)定碎石 水泥石灰穩(wěn)定碎礫石、第六大類（） 石灰煤渣土 石灰煤渣砂礫 石灰煤渣碎礫石 石灰煤渣碎石土 石灰煤

5、渣碎石 石灰煤渣 石灰煤渣鋼渣 石灰煤渣砂礫土 石灰煤渣礦渣 石灰煤渣砂 石灰煤渣礫石 、第七大類（） 石灰粉煤灰土 石灰粉煤灰砂礫 石灰粉煤灰碎礫石 石灰粉煤灰碎石土 石灰粉煤灰碎石 石灰粉煤灰 石灰粉煤灰礫石 石灰粉煤灰砂礫土 石灰粉煤灰礦渣 石灰粉煤灰砂 石灰粉煤灰鋼渣 、第八大類（） 水泥粉煤灰土 水泥粉煤灰砂礫 水泥粉煤灰碎礫石 水泥粉煤灰碎石土 水泥粉煤灰碎石 水泥粉煤灰 水泥粉煤灰礫石 水泥粉煤灰砂礫土 水泥粉煤灰礦渣 水泥粉煤灰砂 水泥粉煤灰鋼渣 、第九大類（） 石灰水泥粉煤灰土 石灰水泥粉煤灰砂礫 石灰水泥粉煤灰碎礫石 石灰水泥粉煤灰碎石土 石灰水泥粉煤灰碎石 石灰水泥粉煤灰

6、 石灰水泥粉煤灰礫石 石灰水泥粉煤灰砂礫土 石灰水泥粉煤灰礦渣 石灰水泥粉煤灰砂 石灰水泥粉煤灰鋼渣 、第十大類（） 泥結(jié)碎石 填隙碎石 級(jí)配碎石 未篩分碎石 泥結(jié)礫石 粒料改善土 級(jí)配礫石 碎石土 泥結(jié)碎礫石 礫石土 級(jí)配碎礫石 風(fēng)化砂 級(jí)配砂礫 風(fēng)化砂土 天然砂礫 粗砂 泥灰結(jié)碎石 中砂 泥灰結(jié)礫石 煤渣 泥灰結(jié)碎礫石 礦渣 級(jí)配碎石摻灰 鋼渣 級(jí)配礫石摻灰 石渣 級(jí)配碎礫石摻灰 山皮土14.4 我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)理論：采用雙圓垂直均布荷載作用 下的多層彈性層狀體系理論。設(shè)計(jì)指標(biāo)： 以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 以層底拉應(yīng)力對(duì)瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層進(jìn)行驗(yàn)算

7、。一、計(jì)算圖式zpE1、1E0、0rE2、2hHABCDE二、路面的容許彎沉值和設(shè)計(jì)彎沉值1、路面的容許彎沉值 路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。2、路面的設(shè)計(jì)彎沉值 路面竣工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100kN作用下，測(cè)得的最大回彈彎沉值。設(shè)計(jì)彎沉 實(shí)測(cè)彎沉（計(jì)算彎沉）0三、瀝青路面交通等級(jí)和軸載換算公路等級(jí)設(shè)計(jì)年限(年)高速公路一級(jí)公路15二級(jí)公路12三級(jí)公路四級(jí)公路861.路面設(shè)計(jì)年限 注：公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D50-20062.軸載換算標(biāo)準(zhǔn)軸載 我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。即BZZ100。等效換算原則：1）換算以達(dá)

8、到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn) 2）對(duì)某一種交通組成，不論以哪種軸載的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸載換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計(jì)算的路面厚度是相等的當(dāng)量軸載換算 1.當(dāng)以彎沉值及瀝青層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，凡軸載大于25kN的各級(jí)軸載P1的作用次數(shù)n1，換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N： 2.當(dāng)進(jìn)行半剛性基層的層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡大于50kN的各級(jí)軸載P1的作用次數(shù)n1，換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N：例題：已知某載貨車為雙后軸（輪距小于3m）雙輪組，每一后軸重80kN，前軸重50kN。試求該貨車通過(guò)一次相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)軸BZZ-100作用幾次。3.設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載：車道特征車道特征雙向單車道1.0雙向六車道0

9、.3-0.4雙向兩車道0.6-0.7雙向八車道0.25-0.35雙向四車道0.4-0.5車道系數(shù)注：公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D50-20064.交通等級(jí)交通等級(jí)BZZ-100累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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3 1062.51073000四、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)以路面設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度時(shí)采用20。C抗壓模量。驗(yàn)算層底拉應(yīng)力采用15。C的抗壓模量。結(jié)構(gòu)層材料的容許應(yīng)力Ks -抗拉強(qiáng)度系數(shù)。見(jiàn)書(shū)P -3060五、結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力 結(jié)構(gòu)層底面的最大拉應(yīng)力不大于結(jié)構(gòu)層材料的容許應(yīng)力瀝青混凝土的劈裂強(qiáng)度以15。C的測(cè)試溫度值計(jì)算。水泥穩(wěn)定

10、類材料的齡期規(guī)定為90天的極限劈裂強(qiáng)度，二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類的齡期為180天的極限劈裂強(qiáng)度，對(duì)水泥粉煤灰穩(wěn)定材料的齡期為120天的極限劈裂強(qiáng)度。層底拉應(yīng)力以單圓荷載中心處（B點(diǎn)）及雙圓輪隙中心（C點(diǎn)）為計(jì)算點(diǎn)，取較大值計(jì)算層底拉應(yīng)力。理論最大拉應(yīng)力系數(shù)六、彎沉值和結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力的確定七、多層路面的等效換算 對(duì)于多層體系可用電子計(jì)算機(jī)求解，當(dāng)條件不具備時(shí)，可換算為三層（或雙層）體系計(jì)算。進(jìn)行等效換算。 1、等效彎沉的換算或例題：為求算表中所示五層體系表面彎沉，請(qǐng)將該體系換算為三層體系。層號(hào)厚度(cm)模量(MPa)141100287003153004201205352、等效上層底面彎拉應(yīng)力的換

11、算換算后上層換算后中層八、新建路面厚度設(shè)計(jì)新建路面路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 交通量已知， 各層材料（模量、泊松比、抗拉應(yīng)力）已知， 除待設(shè)計(jì)層外各層厚度已知， 按彎沉標(biāo)準(zhǔn)去計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 ；3、等效中層底面彎拉應(yīng)力的換算路面結(jié)構(gòu)層厚度確定要滿足：2. 雙圓輪隙中心（C點(diǎn)）或單圓荷載中心處（B點(diǎn)）的層底拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力，即：1. 輪隙中心處（A點(diǎn)）的路表計(jì)算彎沉值應(yīng)小于等于設(shè)計(jì)彎沉值。即：A 新建路面厚度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程：1）計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次，確定交通量等級(jí)、面層類型、計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值和容許彎拉應(yīng)力。2）確定土基回彈模量E03）擬定路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，確定各層的抗壓回彈模量，

12、彎拉模量與抗拉強(qiáng)度。4）計(jì)算路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層的厚度，并驗(yàn)算層底拉應(yīng)力（高速、一級(jí)、二級(jí)公路）。5）對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)高級(jí)、次高級(jí)路面，驗(yàn)算防凍厚度6）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較，選擇最佳方案。新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 見(jiàn):P317設(shè)計(jì)實(shí)例 甲乙兩地之間計(jì)劃修建一條四車道的一級(jí)公路，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為 10%。該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.00,沿途有大量碎石集料，并有石灰供給。，預(yù)測(cè)該路竣工后第一年的交通組成如下表所示，試進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1、軸載分析之軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應(yīng)力分析時(shí)）6.4 6.46.46.46.49.2250.480.212.37.92092.3注：軸載

13、小于25KN的軸載作用不計(jì)。 2、軸載分析之軸載換算（半剛性層彎拉應(yīng)力分析時(shí)）注：軸載小于50kN的軸載作用不計(jì)。1.8510.31804 3、軸載分析之累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)（累計(jì)當(dāng)量軸次） 作彎沉計(jì)算及瀝青層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí) 作半剛性基層層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)2092.30.451091841818040.459414409 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為1000萬(wàn)次左右。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)采用：4、初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選取細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 (厚度4cm)中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 (厚度 5cm) 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 (厚度 6cm)

14、水泥穩(wěn)定碎石（取 25cm）底基層采用石灰土（厚度待定）5. 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查表14-7，14-8得到各層材料的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度。抗壓回彈模量取20的模量，得到20的抗壓回彈模量： 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1400MPa， 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1200MPa， 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1000MPa， 水泥碎石為1500MPa， 石灰土550MPa。各層材料的劈裂強(qiáng)度： 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.4MPa， 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為1.0MPa， 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為0.8MPa， 水泥穩(wěn)定碎石為0.5MPa， 石灰土0.225MPa6. 土基回彈模量的確定該路段

15、處于 IV 7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為 1.00 ，查表2-12 “二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（ MPa ）”查得土基回彈模量為 40MPa 。7. 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-設(shè)計(jì)彎沉值 本公路為一級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，基層類型系數(shù)取1.0設(shè)計(jì)彎沉值為：1091841823.4 8. 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 -各層材料的容許拉應(yīng)力細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土； 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土； 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土； 水泥碎石： 石灰土：941440994144099414409941440994144099. 總結(jié)設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)彎沉

16、值為23.4 （0.01mm ）25通過(guò)程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到， 石灰土的厚度為24.5cm， 實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測(cè)彎沉值24.19(0.01mm)，瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力 水泥碎石層底的最大拉應(yīng)力0.1223MPa， 石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.075MPa。結(jié)構(gòu)層最大的拉應(yīng)力小于等于結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力。 mR 上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。10. 確定石灰土層厚度 通過(guò)程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到，石灰土的厚度； 通過(guò)利用彈性三層連續(xù)體系的諾謨圖求解。瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力 水泥碎石層底的最大拉應(yīng)力0.1223MPa， 石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.075MPa。結(jié)構(gòu)層最大的拉應(yīng)力小于等于結(jié)構(gòu)層材料的容許拉

17、應(yīng)力。 mR 上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。11.路面結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力驗(yàn)算 12、防凍厚度驗(yàn)算： 在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段要驗(yàn)算，與當(dāng)?shù)囟矩?fù)溫度的累積值、路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物性、路基潮濕類型、路基土類以及道路凍深有關(guān)。 f-最近10年凍結(jié)指數(shù)平均值，由氣象資料定。（查規(guī)范）若結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍厚度，應(yīng)增加防凍墊層。路面竣工驗(yàn)收指標(biāo) 彎沉容易檢測(cè)，所以一般用彎沉作為竣工驗(yàn)收指標(biāo)，要求：注：實(shí)測(cè)彎沉值不在20標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)，進(jìn)行修正。實(shí)測(cè)彎沉值要考慮一定的保證率。 14.5 瀝青路面改建設(shè)計(jì)瀝青路面隨時(shí)間，其性能和承載能力不斷降低，超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限（或超過(guò)累計(jì)當(dāng)量軸次后）將不能滿足正常行車要求

18、，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)或改建。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容： 路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查、彎沉評(píng)定、補(bǔ)強(qiáng)厚度設(shè)計(jì)。改建的種類：加寬路面、提高路基，改善線形標(biāo)準(zhǔn)（局部改線）等應(yīng)按新建路面設(shè)計(jì)。老路面作為加鋪基礎(chǔ)，稱為補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)按改建路面設(shè)計(jì)。一、路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查1、交通調(diào)查（確定現(xiàn)有交通量，預(yù)測(cè)交通量增率）；2、路基狀況調(diào)查（調(diào)查土質(zhì)、干濕狀況及排水情況，地下水位，確定路基土組和干濕類型）；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）；4、路面修建與養(yǎng)護(hù)歷史調(diào)查（調(diào)查路面建成過(guò)程中，及建成后的一些重要事項(xiàng)，如：該路面可能已加鋪了抗滑表層等）二、路面結(jié)構(gòu)承載力評(píng)定評(píng)價(jià)指標(biāo)：路表回彈彎沉（最不利季節(jié)） 評(píng)價(jià)方法： 1、路段劃分（不短于 1000m ），并在各路段上實(shí)地檢測(cè)，一般每車道按 20-50m 間隔測(cè)試，計(jì)算回彈彎沉值； 2、考慮荷載、溫度、季節(jié)、濕度影響因素，確定影響系數(shù)；3、按一定保證率計(jì)算代表回彈彎沉值4、按代表回彈彎沉計(jì)算舊路面的綜合回彈模量（類似土基回彈模量）原路面當(dāng)量回彈模量（綜合回彈模量）計(jì)算修正原因：1）輪板對(duì)比誤差 2）將原路面結(jié)構(gòu)看作彈性半空間體帶來(lái)的偏差；設(shè)計(jì)方法： 將綜合回彈模量視為土基回彈模量； 擬定結(jié)構(gòu)組合； 按前面設(shè)計(jì)方法（查圖法、程序計(jì)算法等）確定補(bǔ)強(qiáng)層厚度。三