道路工程第六章-路面設(shè)計(jì)課件

第六章

第六章

1整體概述THEFIRSTPARTOFTHEOVERALLOVERVIEW,PLEASESUMMARIZETHECONTENT第一部分整體概述第一部分2路面設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層次劃分及各層的功能瀝青路面的特點(diǎn)及分類；柔性路面設(shè)計(jì)程序和原則；路面結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)與設(shè)計(jì)指標(biāo)；軸載換算法以及結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的原則和方法；多層體系路面厚度計(jì)算、路面結(jié)構(gòu)層彎拉應(yīng)力計(jì)算、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及路面厚度計(jì)算水泥混凝土路面特點(diǎn)；水泥混凝土路面構(gòu)造（包括路基、基層、墊層、路面板及接縫構(gòu)造）及其作用；水泥混凝土路面的荷載疲勞應(yīng)力與溫度應(yīng)力計(jì)算、水泥混凝土路面板的厚度計(jì)算以及水泥混凝土路面的接縫設(shè)計(jì)。重點(diǎn)內(nèi)容路面設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層次劃分及各層的功能重點(diǎn)內(nèi)容3第一節(jié)

概述第二節(jié)

瀝青路面設(shè)計(jì)第三節(jié)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述4第一節(jié)概述第一節(jié)概述5一、路面工程發(fā)展趨勢(shì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化施工機(jī)械化勘測(cè)新技術(shù)量測(cè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)和質(zhì)檢規(guī)范化材料和結(jié)構(gòu)多樣化路面管理系統(tǒng)（簡稱PMS）一、路面工程發(fā)展趨勢(shì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化6二、對(duì)路面的要求強(qiáng)度和剛度穩(wěn)定性能平整度耐久性能抗滑性能環(huán)境諧調(diào)二、對(duì)路面的要求強(qiáng)度和剛度7三、路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分路面結(jié)構(gòu)層是為了適應(yīng)行車和自然因素影響而設(shè)計(jì)的。路面結(jié)構(gòu)層如圖6-1所示。

圖6-1路面結(jié)構(gòu)層次劃分示意圖i－路拱橫坡1－面層2－基層（包括底基層）3－墊層4－路緣石5－加固路肩6－土路肩三、路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分路面結(jié)構(gòu)層是為了適應(yīng)行車和自然因素8路面各層的功能特點(diǎn)面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次，它承受較大行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，同時(shí)還受到降雨的浸蝕和氣溫變化的影響，因此，同其它層次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力和較好的水穩(wěn)定性與溫度穩(wěn)定性，且應(yīng)耐磨、不透水，表面還應(yīng)有良好的抗滑性與平整度?；鶎樱褐饕惺苡擅鎸觽鱽淼能囕v荷載垂直力并將其擴(kuò)散到下面的墊層及土基，因此，它也應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能受地下水及面層滲入雨水的浸濕，故也應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性；同時(shí)，為保證面層平整，它還應(yīng)具有較好的平整度。墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護(hù)土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)，也可擴(kuò)散基層傳遞的荷載應(yīng)力、減小土基的應(yīng)力與變形，并可阻止路基土擠入基層。路面各層的功能特點(diǎn)面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次9各類路面各結(jié)構(gòu)層次可選用的組成材料各類路面各結(jié)構(gòu)層次可選用的組成材料10四、路面分級(jí)和分類通常按照路面面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，將路面分為高級(jí)、次高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)等四個(gè)等級(jí)，各等級(jí)對(duì)應(yīng)的面層類型材料如下表所示。四、路面分級(jí)和分類通常按照路面面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以11路面分類

——按力學(xué)特性分類

路面結(jié)構(gòu)路面的類型可從不同角度來分類，按面層所用的材料來分有水泥路面、瀝青路面、砂石路面等，但在工程設(shè)計(jì)中，主要從路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計(jì)方法的相似性出發(fā)將路面劃分為柔性路面、剛性路面、半剛性路面三類。

其中半剛性基層的顯著特點(diǎn)是整體性強(qiáng)、承裁力高、剛度大、水穩(wěn)性好，而且較為經(jīng)濟(jì)。高等級(jí)公路越來越多地采用半剛性基層。在我國，半剛性材料已廣泛用于修建高等級(jí)公路的路面基層和底基層。路面分類

——按力學(xué)特性分類

路面結(jié)構(gòu)路面的類型可從12五、路面設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是以最低的壽命周期費(fèi)用提供一種路面結(jié)構(gòu)，它在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)能按目標(biāo)可靠度滿足預(yù)定的使用性能要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1）行車道路面與路肩鋪面的類型選擇和結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)

2）水泥混凝土路面面層的接縫構(gòu)造和配筋設(shè)計(jì)

3）路面排水設(shè)計(jì)

4）各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計(jì)

5）路面表面性能設(shè)計(jì)

6）經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和最終方案選擇

五、路面設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是以最低的壽命周期費(fèi)用13第二節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)

第二節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)14一、瀝青路面的一般知識(shí)

（一）瀝青路面的特點(diǎn)瀝青路面是指在柔性基層、半剛性基層上鋪筑的一定厚度的瀝青混合料面層的路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面的優(yōu)點(diǎn)：瀝青路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、振動(dòng)小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、適宜分期修建等優(yōu)點(diǎn)。瀝青路面的缺點(diǎn)：表面易受硬物損壞，并容易磨光而降低抗滑性；在外界氣溫影響下，強(qiáng)度和剛度變化很大，即夏季易變軟而冬季易變脆；它的施工受季節(jié)影響較大，除乳化瀝青外，在低溫季節(jié)和雨季不能施工。一、瀝青路面的一般知識(shí)

（一）瀝青路面的特點(diǎn)瀝青路面是指在15（二）瀝青路面的分類根據(jù)不同的分類方法,瀝青路面分為下面幾種：按混合料密實(shí)度分類按施工工藝的不同分類按瀝青路面的技術(shù)特性分類

我國在瀝青路面中采用最多的類型是以石油瀝青為結(jié)合料，采用連續(xù)級(jí)配的密實(shí)式熱拌熱鋪型瀝青混凝土。

新的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）針對(duì)這一方面對(duì)瀝青混合料的分類作了重新說明。

（二）瀝青路面的分類根據(jù)不同的分類方法,瀝青路面分為下面幾16瀝青路面的分類按混合料密實(shí)度分類密實(shí)式瀝青混合料（瀝青混凝土AC）：將剩余空隙率在3%～6%范圍之內(nèi)的,稱為AC-Ⅰ型瀝青混凝土將剩余空隙率在4%～10%范圍之內(nèi)的,稱為AC-Ⅱ型瀝青混凝土連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料（瀝青碎石AM）：壓實(shí)后剩余空隙率在10%左右開級(jí)配瀝青混合料：剩余空隙率大于15%如排水式瀝青磨耗層混合料（OGFC）瀝青路面的分類按混合料密實(shí)度分類17瀝青路面的分類按施工工藝的不同層鋪法是用分層灑布瀝青，分層撒鋪集料和碾壓的方法修筑。路拌法是在路上用機(jī)械或人工將集料和瀝青材料就地拌和、攤鋪和碾壓密實(shí)而成的瀝青路面。廠拌法是由一定級(jí)配的集料和瀝青材料在工廠用專用設(shè)備加熱拌和，然后送到工地?cái)備伳雺憾傻臑r青路面。瀝青路面的分類按施工工藝的不同18瀝青路面的分類根據(jù)瀝青路面的技術(shù)特性：瀝青表面處治瀝青貫入式熱拌瀝青碎石瀝青混凝土液體石油瀝青或乳化瀝青碎石混合料瀝青瑪蹄脂碎石此外，還有Superpave路面，SAC路面，透水路面等

瀝青路面的分類根據(jù)瀝青路面的技術(shù)特性：19瀝青路面的分類瀝青表面處治：用瀝青和細(xì)粒礦料鋪筑的一種薄層面層,其厚度不超過3cm。瀝青貫入式（碎石）：指在初步碾壓的集料層撒布瀝青，再分層鋪撒嵌壓，并借行車壓實(shí)而形成的路面。常溫瀝青混合料：可采用液體石油瀝青或乳化瀝青拌制。瀝青瑪蹄脂碎石：瀝青瑪蹄脂碎石路面是指用瀝青瑪蹄脂碎石混合料作面層或抗滑層的路面。瀝青瑪蹄脂碎石混合料(簡稱SMA)是以間斷級(jí)配為骨架，用改性瀝青、礦粉及木質(zhì)纖維素組成的瀝青瑪蹄脂為結(jié)合料。瀝青路面的分類瀝青表面處治：用瀝青和細(xì)粒礦料鋪筑的一種薄層面20瀝青碎石是由幾種大小不同的礦料，摻少量礦粉或不加礦粉，用瀝青作結(jié)合料，均勻拌合，經(jīng)壓實(shí)成型的路面，間隙大，強(qiáng)度以嵌擠為主，粘結(jié)為輔。瀝青碎石是由幾種大小不同的礦料，摻少量礦粉或不加礦粉，用瀝青21瀝青碎石透水路面瀝青混凝土路面瀝青碎石透水路面瀝青混凝土路面22瀝青路面的分類《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）的說明1、連續(xù)密級(jí)配瀝青混凝土混合料：采用連續(xù)密級(jí)配原理涉及組成的礦料與瀝青拌和而成。其中包括：1)密實(shí)型瀝青混凝土混合料：設(shè)計(jì)空隙率在3％～6％(重載交通道路4％～6％；行人道路2％～5％)，以DAC表示；2)密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石：設(shè)計(jì)空隙率仍為3％～6％，以ATB表示。

這兩種密實(shí)型瀝青混合料實(shí)際上與傳統(tǒng)的AC-I型瀝青混凝土大致相一致，只是將原AC-I型中的級(jí)配范圍作了進(jìn)一步的擴(kuò)大，由砂粒式擴(kuò)大到特粗粒式，公稱粒徑由4.75～26.5mm擴(kuò)展到最大為37.5mm。其中特粗型以下的是DAC型(公稱最大粒徑26.5mm)，特粗型屬ATB(公稱最大粒徑達(dá)到37.5mm)。瀝青路面的分類《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40232、連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料：又稱為瀝青穩(wěn)定碎石，由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及少量填料(或不加填料)與瀝青結(jié)合料拌和而成，壓實(shí)后剩余空隙率在6％～12％，用AM表示。與以往空隙率在10％～15％的半開級(jí)配相比，其空隙率偏小一些。3、開級(jí)配瀝青混合料：礦料主要由粗集料組成，細(xì)集料和填料較少，采用高粘度瀝青結(jié)合料粘結(jié)形成，壓實(shí)后空隙率在18％以上。代表類型有排水式瀝青磨耗層混合料,以O(shè)GFC表示；另有排水式瀝青穩(wěn)定碎石基層，以ATPB表示。4、間斷級(jí)配瀝青混合料：礦料級(jí)配中缺少1個(gè)或幾個(gè)粒級(jí)而形成的級(jí)配不連續(xù)的瀝青混合料，空隙率控制在3％～4％，典型代表是瀝青瑪蹄脂碎石混合料，以SMA表示。2、連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料：又稱為瀝青穩(wěn)定碎石，由適當(dāng)比例的24二、瀝青路面的設(shè)計(jì)方法和程序

（一）瀝青路面的設(shè)計(jì)理論與方法公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范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)，計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度。對(duì)高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路的瀝青混凝土面層和半剛性材料基層、底基層應(yīng)進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。用多層彈性體系理論進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮各層間接觸的條件。我國現(xiàn)行規(guī)范采用完全連續(xù)體系為層間接觸條件。二、瀝青路面的設(shè)計(jì)方法和程序

（一）瀝青路面的設(shè)計(jì)理論與方法25（二）瀝青路面的設(shè)計(jì)程序

（二）瀝青路面的設(shè)計(jì)程序26三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

（一）瀝青路面等級(jí)的確定路面等級(jí)在一般情況下應(yīng)與道路等級(jí)和交通量相適應(yīng)，道路等級(jí)越高，則路面等級(jí)越高，見表6-5。三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

（一）瀝青路面等級(jí)的確定路面等級(jí)在27（二）設(shè)計(jì)原則根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合合理的層間組合在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好考慮適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度三層式面層（二）設(shè)計(jì)原則三層式面層28結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖29瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1、根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合本著“路基穩(wěn)定、基層堅(jiān)實(shí)、面層耐用”的要求，把路基（土基）、墊層、基層和面層作為一個(gè)整體，進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)。見表各類路面各結(jié)構(gòu)層次可選用的組成材料瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1、根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合30瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合輪載作用于路面表面，其豎向應(yīng)力和應(yīng)變隨深度而遞減，因而對(duì)各層材料的強(qiáng)度（模量）的要求，也可隨深度而相應(yīng)減少，因此，路面各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強(qiáng)度自上而下遞減的方式組合瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合31瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2、合理的層間組合層間結(jié)合應(yīng)盡量緊密，避免產(chǎn)生層間滑移，以保證結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力分布的連續(xù)性。例如：在半剛性基層上修建瀝青面層時(shí)，由于基層材料的干縮和溫度開裂，會(huì)導(dǎo)致面層相應(yīng)地出觀反射裂縫。為了防止或盡可能減輕反射裂縫的出現(xiàn)，往往采用一些措施。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2、合理的層間組合32瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好瀝青路面經(jīng)受著自然環(huán)境因素——水、溫度的考驗(yàn)。水溫狀況對(duì)瀝青路面的影響很大，對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕和潮濕路段，要考慮凍脹與翻漿的危害。

當(dāng)按強(qiáng)度計(jì)算的路面結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍厚度時(shí)，應(yīng)增加防凍墊層，以滿足最小防凍厚度要求。防凍墊層可用水穩(wěn)定性好而強(qiáng)度較低的地方材料如爐渣、砂礫、碎石等。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好33瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4、考慮適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度層數(shù)不宜過多，在滿足各方面要求的條件下，層數(shù)應(yīng)盡可能地少，材料變化也不宜頻繁。從強(qiáng)度和造價(jià)上考慮，各結(jié)構(gòu)層層厚宜自上而下由薄到厚。

瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4、考慮適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度34瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基本步驟：路面等級(jí)和面層類型的確定路面等級(jí)在一般情況下應(yīng)與道路等級(jí)和交通量相適應(yīng)（見表）基層類型的確定確定路面結(jié)構(gòu)層次和擬定各結(jié)構(gòu)層厚度在我國現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)方法中，路面厚度計(jì)算往往都是以某一層作為設(shè)計(jì)計(jì)算層，其余結(jié)構(gòu)層厚度按設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)并參照規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定后，在厚度計(jì)算過程中一般不再變動(dòng)。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基本步驟：35瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示例組合見圖瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示例組合見圖36（三）高速公路、一級(jí)公路推薦的路面結(jié)構(gòu)根據(jù)我國各地區(qū)各級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算，《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A推薦了各級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)形式，其中高速公路、一級(jí)公路推薦的路面結(jié)構(gòu)見表6-9。（三）高速公路、一級(jí)公路推薦的路面結(jié)構(gòu)根據(jù)我國各地區(qū)各級(jí)公路37四、瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)

（一）設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）為了控制路基路面的總變形，防止網(wǎng)裂、沉陷、車轍，使路面具有足夠的整體剛度和強(qiáng)度，采用路面容許彎沉值作為路面整體剛度和強(qiáng)度的控制指標(biāo)。即路面容許彎沉值應(yīng)大于或等于路表實(shí)際可能產(chǎn)生的回彈彎沉值。（2）為了防止瀝青混合料面層和整體性材料基層的疲勞開裂，采用了瀝青混凝土面層和整體性材料基層（即半剛性基層）底面的容許彎拉應(yīng)力作為驗(yàn)算指標(biāo)，此值應(yīng)大于或等于路面中相應(yīng)結(jié)構(gòu)層底面實(shí)際可能產(chǎn)生的最大彎拉應(yīng)力。（3）為了防止高溫季節(jié)道路交叉口、停車場(chǎng)等汽車經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)地方瀝青面層產(chǎn)生推擠和擁包等破壞現(xiàn)象，采用了瀝青面層材料的容許剪應(yīng)力作為驗(yàn)算指標(biāo)，其值應(yīng)大于或等于面層破裂面上實(shí)際可能產(chǎn)生的剪應(yīng)力。四、瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)

（一）設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）為了控制38（二）路面設(shè)計(jì)彎沉值：采用路面回彈彎沉來表征路面的剛度Ac—公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1，二級(jí)公路為1.1，三級(jí)公路、四級(jí)公路為1.2；

As—面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1，熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、瀝青上拌下貫或貫入式路面為1.1，瀝青表面處治為1.2，中低級(jí)路面為1.3；

Ab—基層類型系數(shù)，對(duì)半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時(shí)=1；若面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm級(jí)配碎石層、瀝青貫入碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時(shí)可取1；柔性基層、底基層=1.6,當(dāng)柔性基層厚度大于15cm底基層為半剛性下臥層時(shí)可取1.6。（二）路面設(shè)計(jì)彎沉值：Ac—公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一39（三）結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力

容許拉應(yīng)力的確定與材料的極限抗彎拉強(qiáng)度有關(guān)（極限抗拉強(qiáng)度的大小通過試驗(yàn)確定），同時(shí)也與重復(fù)荷載次數(shù)有關(guān)，它是路面承受行車荷載反復(fù)作用達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)的最大疲勞拉應(yīng)力。

（三）結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力40結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力公式為：式中：—抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對(duì)瀝青混凝土面層：對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：

結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力公式為：41（四）土基與路面回彈模量值1、土基回彈模量值土基回彈模量是指土基在荷戴作用下產(chǎn)生的應(yīng)力與其相應(yīng)的回彈應(yīng)變的比值。新建公路初步設(shè)計(jì)時(shí)，土基回彈模量值一般有查表法、實(shí)測(cè)法（承載板法）、換算法三種方法。經(jīng)綜合分析、論證，確定沿線不同路基狀況的土基回彈模量設(shè)計(jì)值。

（四）土基與路面回彈模量值1、土基回彈模量值421、土基回彈模量值在設(shè)計(jì)新建路面時(shí)，常用查表法確定。用查表法確定土基回彈模量的步驟如下：1）確定臨界高度2）判斷土基的干濕類型3）擬定土的平均稠度4）預(yù)測(cè)土基回彈模量1、土基回彈模量值432、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50-2005）中：各層材料的抗壓強(qiáng)度均采用抗壓回彈模量表示，對(duì)于瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度采用劈裂試驗(yàn)測(cè)得劈裂強(qiáng)度。以路面設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，采用20℃的抗壓模量。驗(yàn)算層底拉應(yīng)力時(shí)用15℃的抗壓模量。2、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)44（五）標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸次換算1、標(biāo)準(zhǔn)軸載：在《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸軸重100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。

標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P(KN)100輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa)0.70單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d(cm)21.30兩輪中心距(cm)1.5d（五）標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸次換算標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載451）當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：式中：N──標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；

C1──軸數(shù)系數(shù)；C1=1＋1.2（m－1）

m──軸數(shù)。

C2──輪組系數(shù),雙輪組為1,單輪組為6.4,四輪組為0.38。2、車輛軸載換算：1）當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：462）以半剛性基層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：式中：N──標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；

C1──軸數(shù)系數(shù)；C1=1＋1.2（m－1）

m──軸數(shù)。

C2──輪組系數(shù),雙輪組為1,單輪組為6.4,四輪組為0.38。

2）以半剛性基層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：式中：N47

3、累計(jì)當(dāng)量軸次

設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的BZZ-100累計(jì)當(dāng)量軸次Ne表示：

車道特征車道系數(shù)單車道1.0雙向有分隔0.5雙向無分隔0.6~0.7四車道0.4~0.5六車道0.3~0.4表1車道系數(shù)

3、累計(jì)當(dāng)量軸次

設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的BZZ-148

五、厚度計(jì)算

路面設(shè)計(jì)采用雙圓均布荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計(jì)算：圖1路面荷載圖示

五、厚度計(jì)算

路面設(shè)計(jì)采用雙圓均布荷載作用下的彈性層狀連49（一）路表彎沉值計(jì)算

彎沉綜合修正系數(shù)：式中：——

路面實(shí)測(cè)彎沉值（0.01mm）；

——

理論彎沉系數(shù)；

p,δ——

標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)（Mpa）和當(dāng)量圓半徑（cm）；

F——

通過試驗(yàn)路分析獲得的彎沉綜合修正系數(shù)；（一）路表彎沉值計(jì)算彎沉綜合修正系數(shù)：式中：——50（二）層底彎拉應(yīng)力(1)計(jì)算瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層的層底拉應(yīng)力

(2)層底拉應(yīng)力的力學(xué)計(jì)算應(yīng)按圖2進(jìn)行，以單圓的中心點(diǎn)B，雙圓間隙中心點(diǎn)C為計(jì)算點(diǎn)，并取最大值作為層底最大拉應(yīng)力。式中：——

理論最大拉應(yīng)力系數(shù)。（二）層底彎拉應(yīng)力(1)計(jì)算瀝青混凝土面層、半剛性材料51六、原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（一）原有路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查與評(píng)定⒈現(xiàn)有路面概況調(diào)查（1）交通調(diào)查（2）原路面結(jié)構(gòu)和路基濕度的調(diào)查（3）原路修建歷史和養(yǎng)護(hù)狀況的調(diào)查⒉原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評(píng)定（1）評(píng)定指標(biāo)和方法

（2）原路面分段原則

（3）分段代表彎沉值

（4）計(jì)算彎沉值：

六、原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（一）原有路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查與評(píng)定52原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（二）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的方法我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)補(bǔ)強(qiáng)層厚度的計(jì)算都采用理論法。⒈原路面當(dāng)量回彈模量的計(jì)算⒉補(bǔ)強(qiáng)層的厚度計(jì)算及驗(yàn)算原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（二）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的方法53原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（三）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)程序（1）對(duì)原有公路進(jìn)行技術(shù)調(diào)查，掌握設(shè)計(jì)資料。（2）按設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，確定路面等級(jí)和面層類型，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值及容許拉應(yīng)力。（3）確定路段的計(jì)算彎沉值及當(dāng)量回彈模量。（4）擬定幾種可能的結(jié)構(gòu)組合，確定各補(bǔ)強(qiáng)層的參數(shù)和結(jié)構(gòu)層的厚度。（5）根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)公式計(jì)算路面的厚度，對(duì)季節(jié)性冰凍地區(qū)還應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度。（6）根據(jù)各方案的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定路面的補(bǔ)強(qiáng)方案。原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（三）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)程序54第三節(jié)

水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第三節(jié)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)55一、水泥混凝土路面的特點(diǎn)

水泥混凝土路面俗稱白色路面，是高級(jí)路面，它是以水泥與水拌和成的水泥漿為結(jié)合料，以碎（礫）石、砂為集料，再加適當(dāng)?shù)膿胶土霞巴鈸絼?，拌和成水泥混凝土混合料而筑成的路面，又稱為剛性路面。一、水泥混凝土路面的特點(diǎn)水泥混凝土路面俗稱白色56水泥混凝土路面的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高穩(wěn)定性好耐久性好造價(jià)適當(dāng)，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用小抗滑性能好有利于夜間行車水泥混凝土路面的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：57水泥混凝土路面的特點(diǎn)缺點(diǎn)：水泥和水的用量大路面接縫多鋪筑后不能立即開放交通在白天較強(qiáng)陽光照射下路面反光很強(qiáng)，使汽車駕駛員感覺不舒服掘路和埋沒管線的修補(bǔ)工作都很麻煩，而且影響交通，且修補(bǔ)后路面質(zhì)量往往不如原來路面的整體強(qiáng)度高。水泥混凝土路面的特點(diǎn)缺點(diǎn)：58二、水泥混凝土路面的構(gòu)造（一）面層（面板）1.分類：（1）普通混凝土（亦稱無筋混凝土或素混凝土）路面指除接縫區(qū)和局部范圍外均不配筋的水泥混凝土路面。這是目前應(yīng)用最為廣泛的一種面層類型。道路路面的混凝土面層通常采用等厚斷面。（2）鋼筋混凝土路面指為防止可能產(chǎn)生的裂縫縫隙張開，板內(nèi)配置縱、橫向鋼筋或鋼筋網(wǎng)的水泥混凝土路面。（3）碾壓混凝土路面指水泥和水的用量較普通混凝土顯著減少的水泥混凝土混合料經(jīng)攤鋪、碾壓成型的水泥混凝土路面。二、水泥混凝土路面的構(gòu)造（一）面層（面板）59（4）鋼纖維混凝土路面指在混凝土中摻入鋼纖維的水泥混凝土路面。在混凝土中摻拌鋼纖維，可以提高混凝土的韌度和強(qiáng)度，減少其收縮量。由于鋼纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度高于普通混凝土，因此它所需的面層厚度薄于普通混凝土面層。由于鋼纖維混凝土的造價(jià)高，因而主要用作設(shè)計(jì)標(biāo)高受到限制的舊混凝上路面上的加鋪層，或者用作復(fù)合式混凝土面層的上面層。（5）連續(xù)配筋混凝土路面指沿縱向配置連續(xù)的鋼筋，除了在與其它路面交接處或鄰近構(gòu)造物處設(shè)置脹縫以及視施工需要設(shè)置施工縫外，不設(shè)橫向縮縫的水泥混凝土路面。（6）復(fù)合式混凝土路面指由兩層或兩層以上不同強(qiáng)度或不同類型的混凝土復(fù)合而成的水泥混凝土路面。（4）鋼纖維混凝土路面指在混凝土中摻入鋼纖維的水泥混凝土60水泥混凝土路面的構(gòu)造2.面板厚度水泥混凝土路面一般為單層式的，其厚度須根據(jù)該路在使用期內(nèi)的交通性質(zhì)和交通量設(shè)計(jì)計(jì)算決定。在計(jì)算確定混凝土面板所需厚度時(shí)，各級(jí)交通條件下的初估厚度其初估厚度查表。水泥混凝土路面的構(gòu)造2.面板厚度61水泥混凝土路面的構(gòu)造3．面板的斷面形式國內(nèi)外常采用等厚式斷面圖水泥混凝土路面橫斷面形式（單位：cm）a）等厚式b）厚邊式水泥混凝土路面的構(gòu)造3．面板的斷面形式62水泥混凝土路面的構(gòu)造4．混凝土面板的尺寸（1）縱縫間距縱縫間距通常按車道寬度確定，但帶有路緣帶的高速公路和一級(jí)公路，板寬可按車道和路緣帶的寬度確定。路面寬為9m的二級(jí)公路，板寬可按路面寬的一半（4.5m）確定。由于板過寬易產(chǎn)生縱向斷裂，一般不超過4.5m。（2）橫縫間距橫縫間距大小直接影響板內(nèi)溫度應(yīng)力、接縫縫隙寬度和接縫傳荷能力。一般取4～6m。（3）板的平面形狀混凝土路面板的平面尺寸盡可能接近正方形，以改善其受力狀況。一般將板寬和板長之比控制在1～1.3以內(nèi)。水泥混凝土路面的構(gòu)造4．混凝土面板的尺寸63水泥混凝土路面的構(gòu)造（二）基層和墊層

對(duì)于混凝土面層下的基層，要求能提供均勻的支承，并且具有一定的剛度和耐沖刷能力。

唧泥、錯(cuò)臺(tái)和斷裂等病害是混凝土路面最常見的損壞形式，其原因是進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水份不能及時(shí)排出，反復(fù)沖刷而引起的。水泥混凝土路面的構(gòu)造（二）基層和墊層64水泥混凝土路面的構(gòu)造表適宜各交通等級(jí)的基層類型

水泥混凝土路面的構(gòu)造65水泥混凝土路面的構(gòu)造（三）接縫的構(gòu)造與布置1.設(shè)置原因：由于一年四季的氣溫變化，溫度坡差將促使面板向上或向下翹曲，混凝土面板會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮，使板破壞。2.分類：按作用的不同，接縫可分為縮縫、脹縫和施工縫三類。按布設(shè)位置分為縱縫與橫縫兩大類。水泥混凝土路面的構(gòu)造（三）接縫的構(gòu)造與布置66水泥混凝土路面的構(gòu)造3．縱縫及其構(gòu)造縱縫指與路線平行的接縫稱為縱縫。分為縱向縮縫和縱向施工縫。右圖為縱縫構(gòu)造(單位：mm)

a)縱向施工縫b)縱向縮縫水泥混凝土路面的構(gòu)造3．縱縫及其構(gòu)造67水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）縱向施工縫一次鋪筑寬度小于路面寬度時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。是按車行道寬度（一般為3～4m）來設(shè)置的，這對(duì)行車和施工都較方便。根據(jù)路面寬度定出需要設(shè)置的車道數(shù)。一般情況下四個(gè)車道則設(shè)三條縱縫。采用平縫加拉桿型，拉桿設(shè)置在板厚的1/2處，上部應(yīng)鋸切槽口，深度為3～4cm,寬度為3～8mm，槽內(nèi)灌塞填縫料，其構(gòu)造如圖6-11a)所示。（2）縱向縮縫一次鋪筑寬度大于4.5m時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向縮縫。縱向縮縫采用假縫形式，并宜在板厚中央設(shè)置拉桿。其構(gòu)造圖如圖6-11b)。拉桿的作用是保證縱縫兩側(cè)路面層板在縱縫位置的緊密聯(lián)系，以免沿路拱橫坡向兩側(cè)滑動(dòng)。拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚的中央。拉桿中部100mm的范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行防銹處理。水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）縱向施工縫一次鋪筑寬度小于路面68水泥混凝土路面的構(gòu)造4.橫縫及其構(gòu)造橫縫指與路線垂直的接縫稱為橫縫，橫縫分為橫向縮縫、橫向脹縫和橫向施工縫三種。水泥混凝土路面的構(gòu)造4.橫縫及其構(gòu)造69水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）橫向施工縫

每天施工結(jié)束，或當(dāng)澆筑混凝土過程中因其他原因，如拌和機(jī)突然發(fā)生故障一時(shí)難以修復(fù)，或天下大雨等原因，澆筑工作無法進(jìn)行必須設(shè)橫向施工縫。其位置應(yīng)盡可能設(shè)在縮縫或脹縫處。設(shè)在縮縫處的施工縫，采用設(shè)傳力桿的平縫形式，其上部應(yīng)設(shè)置深為板厚的l／4~1／5或4~6cm，寬為3~8mm；設(shè)在脹縫處的施工縫，其形式與脹縫相同。右圖橫向施工縫構(gòu)造（單位：mm)a)設(shè)傳力桿平縫型；b)設(shè)拉桿企口縫型水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）橫向施工縫70水泥混凝土路面的構(gòu)造（2）橫向縮縫（或稱假縫）

橫向縮縫通常垂直于路中心線方向等間距布置。為了控制由翹曲應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，橫向縮縫間距（即板長）應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、板厚和經(jīng)驗(yàn)確定。一般在4～6m范圍內(nèi)選用，基層的剛度越大，選用的間距應(yīng)越短。橫向縮縫可等間距或變間距布置，采用假縫形式。特重和重交通公路、收費(fèi)廣場(chǎng)以及鄰近脹縫或自由端部的3條縮縫，應(yīng)采用設(shè)傳力桿假縫形式，其構(gòu)造如圖a）所示。其他情況可采用不設(shè)傳力桿假縫形式，其構(gòu)造如圖b)所示。右圖橫向縮縫構(gòu)造（單位：mm)a)設(shè)傳力桿假縫型b)不設(shè)傳力桿假縫型水泥混凝土路面的構(gòu)造（2）橫向縮縫（或稱假縫）71水泥混凝土路面的構(gòu)造（3）橫向脹縫（也稱真縫）是砼路面薄弱點(diǎn)?？p的方向是與橫斷面方向一致的。脹縫宜盡量少設(shè)或不設(shè)。但在鄰近橋梁或其它固定構(gòu)筑物處或與其他道路相交處應(yīng)設(shè)置橫向脹縫。脹縫寬為2cm，縫內(nèi)設(shè)置填縫板?？p隙上部約3~4cm深度澆灌瀝青填縫料，下部則設(shè)置接縫板。由于脹縫無法依賴集料顆粒傳遞荷載，因此必須設(shè)置可滑動(dòng)的傳力桿。傳力桿的一半以上長度的表面涂以瀝青膜，外面再套上0.4mm厚的聚乙烯膜。桿的一端加一金屬或塑料套，筒底或桿端之間留有空隙3cm，空隙中填以木屑或紗頭等彈性材以便利板的自由伸縮，水泥混凝土路面的構(gòu)造（3）橫向脹縫（也稱真縫）72水泥混凝土路面的構(gòu)造⒌填封（縫）料接縫槽口的填封（縫）料應(yīng)選用具有彈性好，與縫壁混凝土表面積結(jié)力強(qiáng)，溫度敏感性小和耐久性好的材料。常用的填封料有熱灌的橡膠瀝青類、常溫施工的聚氨脂焦油類或有機(jī)硅樹脂以及預(yù)制壓縮性嵌條等類型。脹縫接縫板應(yīng)選用能適應(yīng)混凝土板膨脹收縮、施工時(shí)不變形、復(fù)原率高和耐久性好的材料。高速公路和一級(jí)公路宜選用泡沫橡膠板、瀝青纖維板；其他等級(jí)公路也可選用木材類或纖維類板。水泥混凝土路面的構(gòu)造⒌填封（縫）料73三、水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（一）水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以控制行車荷載反復(fù)作用在板內(nèi)所產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力與溫度梯度反復(fù)作用在板內(nèi)所產(chǎn)生的溫度疲勞應(yīng)力之和與可靠度系數(shù)乘積不大于混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，作為確定混凝土面層板厚度的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式是：

水泥混凝土的28天齡期的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）溫度梯度疲勞應(yīng)力（MPa）行車荷載疲勞應(yīng)力（MPa）可靠度系數(shù)，依據(jù)所選目標(biāo)可靠度及變異水平等級(jí)按表確定三、水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（一）水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)74水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（二）混凝土板厚的設(shè)計(jì)流程水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（二）混凝土板厚的設(shè)計(jì)流程75水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（三）設(shè)計(jì)參數(shù)⒈標(biāo)準(zhǔn)軸載和軸次換算以100KN的單軸-雙輪組荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載軸載換算公式為：

單軸－單輪、單軸－雙輪組、雙軸－雙輪組或三軸－雙輪組軸型Ⅰ級(jí)軸載的總重（kN）；采用縱縫中部作為應(yīng)力計(jì)算時(shí)的臨界荷位水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（三）設(shè)計(jì)參數(shù)單軸－單輪、單軸－雙輪76水泥混凝土路面的厚度計(jì)算

（式1）或（式2）或（式3）

——軸—輪型系數(shù)。單軸－雙輪組時(shí)，按式（1）計(jì)算；雙軸－雙輪組時(shí)，按式（2）計(jì)算；三軸－雙輪組時(shí)，按式（3）計(jì)算。二軸四輪以下的客、貨車略去不計(jì)。

水泥混凝土路面的厚度計(jì)算77水泥混凝土路面的厚度計(jì)算⒉交通分級(jí)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和累積作用次數(shù)按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載的累計(jì)作用次數(shù),將交通劃分為特重、重、中等和輕四個(gè)等級(jí)。設(shè)計(jì)年限內(nèi)路面臨界荷位上所受的標(biāo)準(zhǔn)軸載的累計(jì)當(dāng)量軸次：水泥混凝土路面的厚度計(jì)算⒉交通分級(jí)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和累積作用次數(shù)78水泥混凝土路面的厚度計(jì)算

車輪輪跡橫向分布系數(shù)水泥混凝土路面的厚度計(jì)算車輪輪跡橫向分布系數(shù)79水泥混凝土路面的厚度計(jì)算⒊基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量混凝土面板下的地基包括路基和根據(jù)需要設(shè)置的墊層與基層，其整體路面結(jié)構(gòu)為彈性多層體系。分析板內(nèi)荷載應(yīng)力時(shí)，應(yīng)將其多層體系換算成為半無限體，以其頂面的當(dāng)量回彈模量作為半無限地基的模量值。

水泥混凝土路面的厚度計(jì)算⒊基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模80水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（1）新建公路基層頂面的當(dāng)量回彈模量的計(jì)算采用規(guī)范建議的土基、墊層、底基層及基層材料回彈模量值來計(jì)算基層頂面的當(dāng)量回彈模量。式中：

水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（1）新建公路基層頂面的當(dāng)量回彈模量81水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（2）原有路面的頂面當(dāng)量回彈模量值

在原有路面上加鋪水泥混凝土路面時(shí)，應(yīng)通過承載板試驗(yàn)或彎沉測(cè)定法確定原有路面頂面的當(dāng)量回彈模量；如用汽車實(shí)測(cè)路段的回彈彎沉值可按柔性路面舊路補(bǔ)強(qiáng)法中的計(jì)算法確定計(jì)算回彈彎沉值后，按下式轉(zhuǎn)換為基層頂面的當(dāng)量回彈模量值：水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（2）原有路面的頂面當(dāng)量回彈模量值82水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（3）計(jì)算回彈模量

進(jìn)行荷載應(yīng)力分析時(shí)，考慮到水泥混凝土路面板下基礎(chǔ)應(yīng)力狀況與柔性路面不同，需按下述經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式將當(dāng)量回彈模量轉(zhuǎn)換成計(jì)算回彈模量，以獲得符合實(shí)際工作狀況的計(jì)算應(yīng)力：式中：——模量修正系數(shù)

按照我國《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD40－2002）進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，這一模量修正過程是通過改變荷載應(yīng)力回歸公式的系數(shù)A，m來實(shí)現(xiàn)。如果應(yīng)用了修正后的回歸系數(shù)，則無需再考慮從當(dāng)量回彈模量到計(jì)算回彈模量的轉(zhuǎn)變。水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（3）計(jì)算回彈模量83水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（四）疲勞應(yīng)力⒈荷載疲勞應(yīng)力式中：—標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的未考慮接縫傳能力的荷載應(yīng)力，

—路面結(jié)構(gòu)的相對(duì)剛度半徑

水泥混凝土路面的厚度計(jì)算（四）疲勞應(yīng)力84提問與解答環(huán)節(jié)Questionsandanswers提問與解答環(huán)節(jié)85感謝參與本課程，也感激大家對(duì)我們工作的支持與積極的參與。課程后會(huì)發(fā)放課程滿意度評(píng)估表，如果對(duì)我們課程或者工作有什么建議和意見，也請(qǐng)寫在上邊結(jié)束語感謝參與本課程，也感激大家對(duì)我們工作的支持與積極的參與。課程86感謝聆聽Theusercandemonstrateonaprojectororcomputer,orprintthepresentationandmakeitintoafilm講師：XXXX日期：20XX.X月感謝聆聽講師：XXXX日期：20XX.X月87第六章

第六章

88整體概述THEFIRSTPARTOFTHEOVERALLOVERVIEW,PLEASESUMMARIZETHECONTENT第一部分整體概述第一部分89路面設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層次劃分及各層的功能瀝青路面的特點(diǎn)及分類；柔性路面設(shè)計(jì)程序和原則；路面結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)與設(shè)計(jì)指標(biāo)；軸載換算法以及結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的原則和方法；多層體系路面厚度計(jì)算、路面結(jié)構(gòu)層彎拉應(yīng)力計(jì)算、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及路面厚度計(jì)算水泥混凝土路面特點(diǎn)；水泥混凝土路面構(gòu)造（包括路基、基層、墊層、路面板及接縫構(gòu)造）及其作用；水泥混凝土路面的荷載疲勞應(yīng)力與溫度應(yīng)力計(jì)算、水泥混凝土路面板的厚度計(jì)算以及水泥混凝土路面的接縫設(shè)計(jì)。重點(diǎn)內(nèi)容路面設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層次劃分及各層的功能重點(diǎn)內(nèi)容90第一節(jié)

概述第二節(jié)

瀝青路面設(shè)計(jì)第三節(jié)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述91第一節(jié)概述第一節(jié)概述92一、路面工程發(fā)展趨勢(shì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化施工機(jī)械化勘測(cè)新技術(shù)量測(cè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)和質(zhì)檢規(guī)范化材料和結(jié)構(gòu)多樣化路面管理系統(tǒng)（簡稱PMS）一、路面工程發(fā)展趨勢(shì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化93二、對(duì)路面的要求強(qiáng)度和剛度穩(wěn)定性能平整度耐久性能抗滑性能環(huán)境諧調(diào)二、對(duì)路面的要求強(qiáng)度和剛度94三、路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分路面結(jié)構(gòu)層是為了適應(yīng)行車和自然因素影響而設(shè)計(jì)的。路面結(jié)構(gòu)層如圖6-1所示。

圖6-1路面結(jié)構(gòu)層次劃分示意圖i－路拱橫坡1－面層2－基層（包括底基層）3－墊層4－路緣石5－加固路肩6－土路肩三、路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分路面結(jié)構(gòu)層是為了適應(yīng)行車和自然因素95路面各層的功能特點(diǎn)面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次，它承受較大行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，同時(shí)還受到降雨的浸蝕和氣溫變化的影響，因此，同其它層次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力和較好的水穩(wěn)定性與溫度穩(wěn)定性，且應(yīng)耐磨、不透水，表面還應(yīng)有良好的抗滑性與平整度。基層：主要承受由面層傳來的車輛荷載垂直力并將其擴(kuò)散到下面的墊層及土基，因此，它也應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能受地下水及面層滲入雨水的浸濕，故也應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性；同時(shí)，為保證面層平整，它還應(yīng)具有較好的平整度。墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護(hù)土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)，也可擴(kuò)散基層傳遞的荷載應(yīng)力、減小土基的應(yīng)力與變形，并可阻止路基土擠入基層。路面各層的功能特點(diǎn)面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次96各類路面各結(jié)構(gòu)層次可選用的組成材料各類路面各結(jié)構(gòu)層次可選用的組成材料97四、路面分級(jí)和分類通常按照路面面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以及結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，將路面分為高級(jí)、次高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)等四個(gè)等級(jí)，各等級(jí)對(duì)應(yīng)的面層類型材料如下表所示。四、路面分級(jí)和分類通常按照路面面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以98路面分類

——按力學(xué)特性分類

路面結(jié)構(gòu)路面的類型可從不同角度來分類，按面層所用的材料來分有水泥路面、瀝青路面、砂石路面等，但在工程設(shè)計(jì)中，主要從路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計(jì)方法的相似性出發(fā)將路面劃分為柔性路面、剛性路面、半剛性路面三類。

其中半剛性基層的顯著特點(diǎn)是整體性強(qiáng)、承裁力高、剛度大、水穩(wěn)性好，而且較為經(jīng)濟(jì)。高等級(jí)公路越來越多地采用半剛性基層。在我國，半剛性材料已廣泛用于修建高等級(jí)公路的路面基層和底基層。路面分類

——按力學(xué)特性分類

路面結(jié)構(gòu)路面的類型可從99五、路面設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是以最低的壽命周期費(fèi)用提供一種路面結(jié)構(gòu)，它在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)能按目標(biāo)可靠度滿足預(yù)定的使用性能要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1）行車道路面與路肩鋪面的類型選擇和結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)

2）水泥混凝土路面面層的接縫構(gòu)造和配筋設(shè)計(jì)

3）路面排水設(shè)計(jì)

4）各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計(jì)

5）路面表面性能設(shè)計(jì)

6）經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和最終方案選擇

五、路面設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是以最低的壽命周期費(fèi)用100第二節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)

第二節(jié)瀝青路面設(shè)計(jì)101一、瀝青路面的一般知識(shí)

（一）瀝青路面的特點(diǎn)瀝青路面是指在柔性基層、半剛性基層上鋪筑的一定厚度的瀝青混合料面層的路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面的優(yōu)點(diǎn)：瀝青路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、振動(dòng)小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、適宜分期修建等優(yōu)點(diǎn)。瀝青路面的缺點(diǎn)：表面易受硬物損壞，并容易磨光而降低抗滑性；在外界氣溫影響下，強(qiáng)度和剛度變化很大，即夏季易變軟而冬季易變脆；它的施工受季節(jié)影響較大，除乳化瀝青外，在低溫季節(jié)和雨季不能施工。一、瀝青路面的一般知識(shí)

（一）瀝青路面的特點(diǎn)瀝青路面是指在102（二）瀝青路面的分類根據(jù)不同的分類方法,瀝青路面分為下面幾種：按混合料密實(shí)度分類按施工工藝的不同分類按瀝青路面的技術(shù)特性分類

我國在瀝青路面中采用最多的類型是以石油瀝青為結(jié)合料，采用連續(xù)級(jí)配的密實(shí)式熱拌熱鋪型瀝青混凝土。

新的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）針對(duì)這一方面對(duì)瀝青混合料的分類作了重新說明。

（二）瀝青路面的分類根據(jù)不同的分類方法,瀝青路面分為下面幾103瀝青路面的分類按混合料密實(shí)度分類密實(shí)式瀝青混合料（瀝青混凝土AC）：將剩余空隙率在3%～6%范圍之內(nèi)的,稱為AC-Ⅰ型瀝青混凝土將剩余空隙率在4%～10%范圍之內(nèi)的,稱為AC-Ⅱ型瀝青混凝土連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料（瀝青碎石AM）：壓實(shí)后剩余空隙率在10%左右開級(jí)配瀝青混合料：剩余空隙率大于15%如排水式瀝青磨耗層混合料（OGFC）瀝青路面的分類按混合料密實(shí)度分類104瀝青路面的分類按施工工藝的不同層鋪法是用分層灑布瀝青，分層撒鋪集料和碾壓的方法修筑。路拌法是在路上用機(jī)械或人工將集料和瀝青材料就地拌和、攤鋪和碾壓密實(shí)而成的瀝青路面。廠拌法是由一定級(jí)配的集料和瀝青材料在工廠用專用設(shè)備加熱拌和，然后送到工地?cái)備伳雺憾傻臑r青路面。瀝青路面的分類按施工工藝的不同105瀝青路面的分類根據(jù)瀝青路面的技術(shù)特性：瀝青表面處治瀝青貫入式熱拌瀝青碎石瀝青混凝土液體石油瀝青或乳化瀝青碎石混合料瀝青瑪蹄脂碎石此外，還有Superpave路面，SAC路面，透水路面等

瀝青路面的分類根據(jù)瀝青路面的技術(shù)特性：106瀝青路面的分類瀝青表面處治：用瀝青和細(xì)粒礦料鋪筑的一種薄層面層,其厚度不超過3cm。瀝青貫入式（碎石）：指在初步碾壓的集料層撒布瀝青，再分層鋪撒嵌壓，并借行車壓實(shí)而形成的路面。常溫瀝青混合料：可采用液體石油瀝青或乳化瀝青拌制。瀝青瑪蹄脂碎石：瀝青瑪蹄脂碎石路面是指用瀝青瑪蹄脂碎石混合料作面層或抗滑層的路面。瀝青瑪蹄脂碎石混合料(簡稱SMA)是以間斷級(jí)配為骨架，用改性瀝青、礦粉及木質(zhì)纖維素組成的瀝青瑪蹄脂為結(jié)合料。瀝青路面的分類瀝青表面處治：用瀝青和細(xì)粒礦料鋪筑的一種薄層面107瀝青碎石是由幾種大小不同的礦料，摻少量礦粉或不加礦粉，用瀝青作結(jié)合料，均勻拌合，經(jīng)壓實(shí)成型的路面，間隙大，強(qiáng)度以嵌擠為主，粘結(jié)為輔。瀝青碎石是由幾種大小不同的礦料，摻少量礦粉或不加礦粉，用瀝青108瀝青碎石透水路面瀝青混凝土路面瀝青碎石透水路面瀝青混凝土路面109瀝青路面的分類《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）的說明1、連續(xù)密級(jí)配瀝青混凝土混合料：采用連續(xù)密級(jí)配原理涉及組成的礦料與瀝青拌和而成。其中包括：1)密實(shí)型瀝青混凝土混合料：設(shè)計(jì)空隙率在3％～6％(重載交通道路4％～6％；行人道路2％～5％)，以DAC表示；2)密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石：設(shè)計(jì)空隙率仍為3％～6％，以ATB表示。

這兩種密實(shí)型瀝青混合料實(shí)際上與傳統(tǒng)的AC-I型瀝青混凝土大致相一致，只是將原AC-I型中的級(jí)配范圍作了進(jìn)一步的擴(kuò)大，由砂粒式擴(kuò)大到特粗粒式，公稱粒徑由4.75～26.5mm擴(kuò)展到最大為37.5mm。其中特粗型以下的是DAC型(公稱最大粒徑26.5mm)，特粗型屬ATB(公稱最大粒徑達(dá)到37.5mm)。瀝青路面的分類《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF401102、連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料：又稱為瀝青穩(wěn)定碎石，由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及少量填料(或不加填料)與瀝青結(jié)合料拌和而成，壓實(shí)后剩余空隙率在6％～12％，用AM表示。與以往空隙率在10％～15％的半開級(jí)配相比，其空隙率偏小一些。3、開級(jí)配瀝青混合料：礦料主要由粗集料組成，細(xì)集料和填料較少，采用高粘度瀝青結(jié)合料粘結(jié)形成，壓實(shí)后空隙率在18％以上。代表類型有排水式瀝青磨耗層混合料,以O(shè)GFC表示；另有排水式瀝青穩(wěn)定碎石基層，以ATPB表示。4、間斷級(jí)配瀝青混合料：礦料級(jí)配中缺少1個(gè)或幾個(gè)粒級(jí)而形成的級(jí)配不連續(xù)的瀝青混合料，空隙率控制在3％～4％，典型代表是瀝青瑪蹄脂碎石混合料，以SMA表示。2、連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料：又稱為瀝青穩(wěn)定碎石，由適當(dāng)比例的111二、瀝青路面的設(shè)計(jì)方法和程序

（一）瀝青路面的設(shè)計(jì)理論與方法公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范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)，計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度。對(duì)高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路的瀝青混凝土面層和半剛性材料基層、底基層應(yīng)進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算。用多層彈性體系理論進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮各層間接觸的條件。我國現(xiàn)行規(guī)范采用完全連續(xù)體系為層間接觸條件。二、瀝青路面的設(shè)計(jì)方法和程序

（一）瀝青路面的設(shè)計(jì)理論與方法112（二）瀝青路面的設(shè)計(jì)程序

（二）瀝青路面的設(shè)計(jì)程序113三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

（一）瀝青路面等級(jí)的確定路面等級(jí)在一般情況下應(yīng)與道路等級(jí)和交通量相適應(yīng)，道路等級(jí)越高，則路面等級(jí)越高，見表6-5。三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

（一）瀝青路面等級(jí)的確定路面等級(jí)在114（二）設(shè)計(jì)原則根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合合理的層間組合在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好考慮適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度三層式面層（二）設(shè)計(jì)原則三層式面層115結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖116瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1、根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合本著“路基穩(wěn)定、基層堅(jiān)實(shí)、面層耐用”的要求，把路基（土基）、墊層、基層和面層作為一個(gè)整體，進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)。見表各類路面各結(jié)構(gòu)層次可選用的組成材料瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1、根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合117瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合輪載作用于路面表面，其豎向應(yīng)力和應(yīng)變隨深度而遞減，因而對(duì)各層材料的強(qiáng)度（模量）的要求，也可隨深度而相應(yīng)減少，因此，路面各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強(qiáng)度自上而下遞減的方式組合瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)根據(jù)各結(jié)構(gòu)層功能組合和強(qiáng)度組合118瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2、合理的層間組合層間結(jié)合應(yīng)盡量緊密，避免產(chǎn)生層間滑移，以保證結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力分布的連續(xù)性。例如：在半剛性基層上修建瀝青面層時(shí)，由于基層材料的干縮和溫度開裂，會(huì)導(dǎo)致面層相應(yīng)地出觀反射裂縫。為了防止或盡可能減輕反射裂縫的出現(xiàn)，往往采用一些措施。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2、合理的層間組合119瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好瀝青路面經(jīng)受著自然環(huán)境因素——水、溫度的考驗(yàn)。水溫狀況對(duì)瀝青路面的影響很大，對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕和潮濕路段，要考慮凍脹與翻漿的危害。

當(dāng)按強(qiáng)度計(jì)算的路面結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍厚度時(shí)，應(yīng)增加防凍墊層，以滿足最小防凍厚度要求。防凍墊層可用水穩(wěn)定性好而強(qiáng)度較低的地方材料如爐渣、砂礫、碎石等。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)3、在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好120瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4、考慮適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度層數(shù)不宜過多，在滿足各方面要求的條件下，層數(shù)應(yīng)盡可能地少，材料變化也不宜頻繁。從強(qiáng)度和造價(jià)上考慮，各結(jié)構(gòu)層層厚宜自上而下由薄到厚。

瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4、考慮適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度121瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基本步驟：路面等級(jí)和面層類型的確定路面等級(jí)在一般情況下應(yīng)與道路等級(jí)和交通量相適應(yīng)（見表）基層類型的確定確定路面結(jié)構(gòu)層次和擬定各結(jié)構(gòu)層厚度在我國現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)方法中，路面厚度計(jì)算往往都是以某一層作為設(shè)計(jì)計(jì)算層，其余結(jié)構(gòu)層厚度按設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)并參照規(guī)范有關(guān)規(guī)定確定后，在厚度計(jì)算過程中一般不再變動(dòng)。瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基本步驟：122瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示例組合見圖瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示例組合見圖123（三）高速公路、一級(jí)公路推薦的路面結(jié)構(gòu)根據(jù)我國各地區(qū)各級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算，《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A推薦了各級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)形式，其中高速公路、一級(jí)公路推薦的路面結(jié)構(gòu)見表6-9。（三）高速公路、一級(jí)公路推薦的路面結(jié)構(gòu)根據(jù)我國各地區(qū)各級(jí)公路124四、瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)

（一）設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）為了控制路基路面的總變形，防止網(wǎng)裂、沉陷、車轍，使路面具有足夠的整體剛度和強(qiáng)度，采用路面容許彎沉值作為路面整體剛度和強(qiáng)度的控制指標(biāo)。即路面容許彎沉值應(yīng)大于或等于路表實(shí)際可能產(chǎn)生的回彈彎沉值。（2）為了防止瀝青混合料面層和整體性材料基層的疲勞開裂，采用了瀝青混凝土面層和整體性材料基層（即半剛性基層）底面的容許彎拉應(yīng)力作為驗(yàn)算指標(biāo)，此值應(yīng)大于或等于路面中相應(yīng)結(jié)構(gòu)層底面實(shí)際可能產(chǎn)生的最大彎拉應(yīng)力。（3）為了防止高溫季節(jié)道路交叉口、停車場(chǎng)等汽車經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)地方瀝青面層產(chǎn)生推擠和擁包等破壞現(xiàn)象，采用了瀝青面層材料的容許剪應(yīng)力作為驗(yàn)算指標(biāo)，其值應(yīng)大于或等于面層破裂面上實(shí)際可能產(chǎn)生的剪應(yīng)力。四、瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和設(shè)計(jì)參數(shù)

（一）設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）為了控制125（二）路面設(shè)計(jì)彎沉值：采用路面回彈彎沉來表征路面的剛度Ac—公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1，二級(jí)公路為1.1，三級(jí)公路、四級(jí)公路為1.2；

As—面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1，熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、瀝青上拌下貫或貫入式路面為1.1，瀝青表面處治為1.2，中低級(jí)路面為1.3；

Ab—基層類型系數(shù)，對(duì)半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時(shí)=1；若面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm級(jí)配碎石層、瀝青貫入碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時(shí)可取1；柔性基層、底基層=1.6,當(dāng)柔性基層厚度大于15cm底基層為半剛性下臥層時(shí)可取1.6。（二）路面設(shè)計(jì)彎沉值：Ac—公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一126（三）結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力

容許拉應(yīng)力的確定與材料的極限抗彎拉強(qiáng)度有關(guān)（極限抗拉強(qiáng)度的大小通過試驗(yàn)確定），同時(shí)也與重復(fù)荷載次數(shù)有關(guān)，它是路面承受行車荷載反復(fù)作用達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時(shí)的最大疲勞拉應(yīng)力。

（三）結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力127結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力公式為：式中：—抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對(duì)瀝青混凝土面層：對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：對(duì)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：

結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力公式為：128（四）土基與路面回彈模量值1、土基回彈模量值土基回彈模量是指土基在荷戴作用下產(chǎn)生的應(yīng)力與其相應(yīng)的回彈應(yīng)變的比值。新建公路初步設(shè)計(jì)時(shí)，土基回彈模量值一般有查表法、實(shí)測(cè)法（承載板法）、換算法三種方法。經(jīng)綜合分析、論證，確定沿線不同路基狀況的土基回彈模量設(shè)計(jì)值。

（四）土基與路面回彈模量值1、土基回彈模量值1291、土基回彈模量值在設(shè)計(jì)新建路面時(shí)，常用查表法確定。用查表法確定土基回彈模量的步驟如下：1）確定臨界高度2）判斷土基的干濕類型3）擬定土的平均稠度4）預(yù)測(cè)土基回彈模量1、土基回彈模量值1302、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50-2005）中：各層材料的抗壓強(qiáng)度均采用抗壓回彈模量表示，對(duì)于瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度采用劈裂試驗(yàn)測(cè)得劈裂強(qiáng)度。以路面設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，采用20℃的抗壓模量。驗(yàn)算層底拉應(yīng)力時(shí)用15℃的抗壓模量。2、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)131（五）標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸次換算1、標(biāo)準(zhǔn)軸載：在《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸軸重100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。

標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P(KN)100輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa)0.70單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d(cm)21.30兩輪中心距(cm)1.5d（五）標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸次換算標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載1321）當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：式中：N──標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；

C1──軸數(shù)系數(shù)；C1=1＋1.2（m－1）

m──軸數(shù)。

C2──輪組系數(shù),雙輪組為1,單輪組為6.4,四輪組為0.38。2、車輛軸載換算：1）當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：1332）以半剛性基層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：式中：N──標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；

C1──軸數(shù)系數(shù)；C1=1＋1.2（m－1）

m──軸數(shù)。

C2──輪組系數(shù),雙輪組為1,單輪組為6.4,四輪組為0.38。

2）以半剛性基層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)，軸載換算公式：式中：N134

3、累計(jì)當(dāng)量軸次

設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的BZZ-100累計(jì)當(dāng)量軸次Ne表示：

車道特征車道系數(shù)單車道1.0雙向有分隔0.5雙向無分隔0.6~0.7四車道0.4~0.5六車道0.3~0.4表1車道系數(shù)

3、累計(jì)當(dāng)量軸次

設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)方向上一個(gè)車道的BZZ-1135

五、厚度計(jì)算

路面設(shè)計(jì)采用雙圓均布荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計(jì)算：圖1路面荷載圖示

五、厚度計(jì)算

路面設(shè)計(jì)采用雙圓均布荷載作用下的彈性層狀連136（一）路表彎沉值計(jì)算

彎沉綜合修正系數(shù)：式中：——

路面實(shí)測(cè)彎沉值（0.01mm）；

——

理論彎沉系數(shù)；

p,δ——

標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)（Mpa）和當(dāng)量圓半徑（cm）；

F——

通過試驗(yàn)路分析獲得的彎沉綜合修正系數(shù)；（一）路表彎沉值計(jì)算彎沉綜合修正系數(shù)：式中：——137（二）層底彎拉應(yīng)力(1)計(jì)算瀝青混凝土面層、半剛性材料基層、底基層的層底拉應(yīng)力

(2)層底拉應(yīng)力的力學(xué)計(jì)算應(yīng)按圖2進(jìn)行，以單圓的中心點(diǎn)B，雙圓間隙中心點(diǎn)C為計(jì)算點(diǎn)，并取最大值作為層底最大拉應(yīng)力。式中：——

理論最大拉應(yīng)力系數(shù)。（二）層底彎拉應(yīng)力(1)計(jì)算瀝青混凝土面層、半剛性材料138六、原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（一）原有路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查與評(píng)定⒈現(xiàn)有路面概況調(diào)查（1）交通調(diào)查（2）原路面結(jié)構(gòu)和路基濕度的調(diào)查（3）原路修建歷史和養(yǎng)護(hù)狀況的調(diào)查⒉原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評(píng)定（1）評(píng)定指標(biāo)和方法

（2）原路面分段原則

（3）分段代表彎沉值

（4）計(jì)算彎沉值：

六、原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（一）原有路面結(jié)構(gòu)狀況調(diào)查與評(píng)定139原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（二）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的方法我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)補(bǔ)強(qiáng)層厚度的計(jì)算都采用理論法。⒈原路面當(dāng)量回彈模量的計(jì)算⒉補(bǔ)強(qiáng)層的厚度計(jì)算及驗(yàn)算原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（二）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的方法140原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（三）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)程序（1）對(duì)原有公路進(jìn)行技術(shù)調(diào)查，掌握設(shè)計(jì)資料。（2）按設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，確定路面等級(jí)和面層類型，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值及容許拉應(yīng)力。（3）確定路段的計(jì)算彎沉值及當(dāng)量回彈模量。（4）擬定幾種可能的結(jié)構(gòu)組合，確定各補(bǔ)強(qiáng)層的參數(shù)和結(jié)構(gòu)層的厚度。（5）根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)公式計(jì)算路面的厚度，對(duì)季節(jié)性冰凍地區(qū)還應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度。（6）根據(jù)各方案的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定路面的補(bǔ)強(qiáng)方案。原有路面的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)（三）原有路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)程序141第三節(jié)

水泥混凝土路面設(shè)計(jì)第三節(jié)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)142一、水泥混凝土路面的特點(diǎn)

水泥混凝土路面俗稱白色路面，是高級(jí)路面，它是以水泥與水拌和成的水泥漿為結(jié)合料，以碎（礫）石、砂為集料，再加適當(dāng)?shù)膿胶土霞巴鈸絼?，拌和成水泥混凝土混合料而筑成的路面，又稱為剛性路面。一、水泥混凝土路面的特點(diǎn)水泥混凝土路面俗稱白色143水泥混凝土路面的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高穩(wěn)定性好耐久性好造價(jià)適當(dāng)，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用小抗滑性能好有利于夜間行車水泥混凝土路面的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：144水泥混凝土路面的特點(diǎn)缺點(diǎn)：水泥和水的用量大路面接縫多鋪筑后不能立即開放交通在白天較強(qiáng)陽光照射下路面反光很強(qiáng)，使汽車駕駛員感覺不舒服掘路和埋沒管線的修補(bǔ)工作都很麻煩，而且影響交通，且修補(bǔ)后路面質(zhì)量往往不如原來路面的整體強(qiáng)度高。水泥混凝土路面的特點(diǎn)缺點(diǎn)：145二、水泥混凝土路面的構(gòu)造（一）面層（面板）1.分類：（1）普通混凝土（亦稱無筋混凝土或素混凝土）路面指除接縫區(qū)和局部范圍外均不配筋的水泥混凝土路面。這是目前應(yīng)用最為廣泛的一種面層類型。道路路面的混凝土面層通常采用等厚斷面。（2）鋼筋混凝土路面指為防止可能產(chǎn)生的裂縫縫隙張開，板內(nèi)配置縱、橫向鋼筋或鋼筋網(wǎng)的水泥混凝土路面。（3）碾壓混凝土路面指水泥和水的用量較普通混凝土顯著減少的水泥混凝土混合料經(jīng)攤鋪、碾壓成型的水泥混凝土路面。二、水泥混凝土路面的構(gòu)造（一）面層（面板）146（4）鋼纖維混凝土路面指在混凝土中摻入鋼纖維的水泥混凝土路面。在混凝土中摻拌鋼纖維，可以提高混凝土的韌度和強(qiáng)度，減少其收縮量。由于鋼纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度高于普通混凝土，因此它所需的面層厚度薄于普通混凝土面層。由于鋼纖維混凝土的造價(jià)高，因而主要用作設(shè)計(jì)標(biāo)高受到限制的舊混凝上路面上的加鋪層，或者用作復(fù)合式混凝土面層的上面層。（5）連續(xù)配筋混凝土路面指沿縱向配置連續(xù)的鋼筋，除了在與其它路面交接處或鄰近構(gòu)造物處設(shè)置脹縫以及視施工需要設(shè)置施工縫外，不設(shè)橫向縮縫的水泥混凝土路面。（6）復(fù)合式混凝土路面指由兩層或兩層以上不同強(qiáng)度或不同類型的混凝土復(fù)合而成的水泥混凝土路面。（4）鋼纖維混凝土路面指在混凝土中摻入鋼纖維的水泥混凝土147水泥混凝土路面的構(gòu)造2.面板厚度水泥混凝土路面一般為單層式的，其厚度須根據(jù)該路在使用期內(nèi)的交通性質(zhì)和交通量設(shè)計(jì)計(jì)算決定。在計(jì)算確定混凝土面板所需厚度時(shí)，各級(jí)交通條件下的初估厚度其初估厚度查表。水泥混凝土路面的構(gòu)造2.面板厚度148水泥混凝土路面的構(gòu)造3．面板的斷面形式國內(nèi)外常采用等厚式斷面圖水泥混凝土路面橫斷面形式（單位：cm）a）等厚式b）厚邊式水泥混凝土路面的構(gòu)造3．面板的斷面形式149水泥混凝土路面的構(gòu)造4．混凝土面板的尺寸（1）縱縫間距縱縫間距通常按車道寬度確定，但帶有路緣帶的高速公路和一級(jí)公路，板寬可按車道和路緣帶的寬度確定。路面寬為9m的二級(jí)公路，板寬可按路面寬的一半（4.5m）確定。由于板過寬易產(chǎn)生縱向斷裂，一般不超過4.5m。（2）橫縫間距橫縫間距大小直接影響板內(nèi)溫度應(yīng)力、接縫縫隙寬度和接縫傳荷能力。一般取4～6m。（3）板的平面形狀混凝土路面板的平面尺寸盡可能接近正方形，以改善其受力狀況。一般將板寬和板長之比控制在1～1.3以內(nèi)。水泥混凝土路面的構(gòu)造4．混凝土面板的尺寸150水泥混凝土路面的構(gòu)造（二）基層和墊層

對(duì)于混凝土面層下的基層，要求能提供均勻的支承，并且具有一定的剛度和耐沖刷能力。

唧泥、錯(cuò)臺(tái)和斷裂等病害是混凝土路面最常見的損壞形式，其原因是進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水份不能及時(shí)排出，反復(fù)沖刷而引起的。水泥混凝土路面的構(gòu)造（二）基層和墊層151水泥混凝土路面的構(gòu)造表適宜各交通等級(jí)的基層類型

水泥混凝土路面的構(gòu)造152水泥混凝土路面的構(gòu)造（三）接縫的構(gòu)造與布置1.設(shè)置原因：由于一年四季的氣溫變化，溫度坡差將促使面板向上或向下翹曲，混凝土面板會(huì)產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮，使板破壞。2.分類：按作用的不同，接縫可分為縮縫、脹縫和施工縫三類。按布設(shè)位置分為縱縫與橫縫兩大類。水泥混凝土路面的構(gòu)造（三）接縫的構(gòu)造與布置153水泥混凝土路面的構(gòu)造3．縱縫及其構(gòu)造縱縫指與路線平行的接縫稱為縱縫。分為縱向縮縫和縱向施工縫。右圖為縱縫構(gòu)造(單位：mm)

a)縱向施工縫b)縱向縮縫水泥混凝土路面的構(gòu)造3．縱縫及其構(gòu)造154水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）縱向施工縫一次鋪筑寬度小于路面寬度時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。是按車行道寬度（一般為3～4m）來設(shè)置的，這對(duì)行車和施工都較方便。根據(jù)路面寬度定出需要設(shè)置的車道數(shù)。一般情況下四個(gè)車道則設(shè)三條縱縫。采用平縫加拉桿型，拉桿設(shè)置在板厚的1/2處，上部應(yīng)鋸切槽口，深度為3～4cm,寬度為3～8mm，槽內(nèi)灌塞填縫料，其構(gòu)造如圖6-11a)所示。（2）縱向縮縫一次鋪筑寬度大于4.5m時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向縮縫?？v向縮縫采用假縫形式，并宜在板厚中央設(shè)置拉桿。其構(gòu)造圖如圖6-11b)。拉桿的作用是保證縱縫兩側(cè)路面層板在縱縫位置的緊密聯(lián)系，以免沿路拱橫坡向兩側(cè)滑動(dòng)。拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚的中央。拉桿中部100mm的范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行防銹處理。水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）縱向施工縫一次鋪筑寬度小于路面155水泥混凝土路面的構(gòu)造4.橫縫及其構(gòu)造橫縫指與路線垂直的接縫稱為橫縫，橫縫分為橫向縮縫、橫向脹縫和橫向施工縫三種。水泥混凝土路面的構(gòu)造4.橫縫及其構(gòu)造156水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）橫向施工縫

每天施工結(jié)束，或當(dāng)澆筑混凝土過程中因其他原因，如拌和機(jī)突然發(fā)生故障一時(shí)難以修復(fù)，或天下大雨等原因，澆筑工作無法進(jìn)行必須設(shè)橫向施工縫。其位置應(yīng)盡可能設(shè)在縮縫或脹縫處。設(shè)在縮縫處的施工縫，采用設(shè)傳力桿的平縫形式，其上部應(yīng)設(shè)置深為板厚的l／4~1／5或4~6cm，寬為3~8mm；設(shè)在脹縫處的施工縫，其形式與脹縫相同。右圖橫向施工縫構(gòu)造（單位：mm)a)設(shè)傳力桿平縫型；b)設(shè)拉桿企口縫型水泥混凝土路面的構(gòu)造（1）橫向施工縫157水泥混凝土路面的構(gòu)造（2）橫向縮縫（或稱假縫）

橫向縮縫通常垂直于路中心線方向等間距布置。為了控制由翹曲應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，橫