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1、公路沥青路面设计规范 （JTGD50-2017）宣贯用,张起森 教授 长 沙 理 工 大 学,目 录,五、材料性质要求和设计参数,一、术语,一、术语解释（2.1.112.1.17）,2.1.11 结构的设计期（设计基准期） 在预计的累计当量轴次和环境条件作用下，路面 不发生结构性破坏的时间长度。与工程结构可靠 度设计中的“设计基准期”同,2.1.13 轴载谱 各种车辆不同轴重的分布概率图。正态分布， 对数正态分布。,2.1.14 当量轴次 分别按不同的破坏指标（五个指标），按当量损坏 原则（mimer假定）将不同轴载的作用次数换算为设 计轴载（100kN）的当量作用次数。,2.1.15 累计当
2、量轴次 概念与老规范同，但这里指客车和货车的交通量 （指2类11类车型）。不考虑轻型车的作用。,2.1.16 路基平衡湿度 公路通车后，路基湿度在地下水、大气降雨与蒸发 等因素作用下达到平衡状态，湿度相对稳定，此时 的路基湿度定义为路基平衡湿度。,2.1.17 裂缝指数 表征横向裂缝密集程度的指标，反映沥青层低温开 裂程度。（DTT直接拉伸试验）,二、符号说明（15个符号）, 沥青混合料的抗剪强度，分析沥青层永久变形， 用贯入法测定。, 目标可靠度指标，反映结构可靠性的大小。, 标准差，又称均方差.,动态剪切流变仪, 动态剪切系数模量，采用动态剪切流变仪（DSR）， 60，10rad/s（约为
3、1.59HZ），试验确定，, 沥青劲度模量，采用弯曲量流变仪（BBR）,10， 加载180秒确定的劲度模量值（MPa）.,弯曲梁流变仪,三、设计标准,3.0.1 目标可靠度和可靠度指标,3.0.2 路面结构设计使用年限 表3.0.2 路面结构设计使用年限（年）,3.0.3 设计轴重100kN，单轴，双轮组（与老规范同），技术参数 表3.0.3设计轴承的参数,表3.0.1 目标可靠度和目标可靠度指标,3.0.4 设计交通荷载等级,累计轴重为大型客车和货车交通量（2类11类车） 增加了“极重”等级，50106辆，分为 五级（老规范四级）,表3.0.4 设计交通荷载等级,沥青层疲劳开裂； 无机结合料
4、层疲劳开裂； 沥青层永久变形； 路基顶面层竖向压应变； 路面表面低温开裂（季节性冰冻地区）,3.0.5 沥青路面设计控制指标五个，取消了表面弯沉指标,五个指标：,3.0.6 设计指标应满足（验算指标）,1.按本规范附录B.1和B.2计算的沥青层和无机结合料层的疲劳开裂寿命（次），容许的均应大于附录A确定的设计年限内当量轴载累计作用次数；,2.按附录B3计算的沥青永久变形量，应小于表3.0.6-1容许的变形量值；,表3.0.6-1 沥青混合料层容许永久变形量（mm）,3.路基顶面竖向压应变应小于附录B4的容许值；,4.按照附录B5计算的沥青面层低温开裂指数不大于表3.0.6-2；,3.0.7 对
5、于高速公路、一级公路等提出抗滑技术指标 横向力系数SFC60，测试标准车60km/h； TD铺砂法构造深度（mm），与旧规范一样,表3.0.6-2 低温开裂指数要求,四、结构组合设计,4.4.5 基层和底基层厚度，突出了集料公称最大粒径的关系 4.5.2 面层材料类型适用的交通荷载等级与层位，表4.5.2。 表4.5.2面层材料的交通荷载等级和层位,4.5.4 不同粒径的沥青厚度符合表4.5.4的规定,连续级配沥青混合料和沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)的结构层小厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5倍； 开级配沥青混合料厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.0倍。,表4.5.4 不同粒径沥青混合料的
6、最小层厚（mm）,4.6 功能层：粘层、封层、透层、隔离层、防水（排水） 层、防裂层、取消了老规范中的垫层！,编制中表面，表4-1，列出了沥青路面主要损坏类型。,五、材料性质要求和设计参数,Your text,ur text,our text,利用已有经验 关系式确定,参照典型数值确定,通过室内试验 实测确定,水平一,水平二,水平三,5.1.3 路面结构层材料设计参数的确定可分为3个水平（准）：,高速公路和一级公路的施工图设计阶段宜用水平一； 其他设计阶段使用二级和二级以下。,5.2.2 路基顶面回弹模量（MPa）,路基平衡湿度状态，并考虑干湿与冻融循环作用后的模量值， 这个值比现有采用的25
7、40MPa大了许多。,5.3 粒料类材料,粒料类在最佳含水率与压实要求的干密度条件下， 试验水平1按附录D采用重复加载三轴压缩试验测定，取其均值。在进行结构验算时，比值还应乘以湿度调整系数1.62.0。,表5.2.2 路基顶面回弹模量（MPa）,在水平三，可取表5.3.8的值,表5.3.8 粒料回弹模量取值范围（MPa）,注：材料性能好、级配好或压实度大时取最高值，反之取低值。,5.4 无机结合料稳定材料,5.4.15.4.3 对于无机结合料类材料的集料最大粒径、 水泥剂量，贫混凝土等做了相关规定，表5.4.4给出了无机结合料材料7d无侧限抗压强度标准（代表值）可供参考。 表5.4.4 无机结
8、合料稳定类材料7d无侧限抗压强度标准 （代表值）（MPa）,注：a在低塑性土（塑性指数小于7）地区，石灰稳定砂砾和碎石的7d龄期 无侧限抗压强度应大于0.5MPa（100g平衡锥测液限） b低限用于塑性指数小于7的黏土，高限用于塑性指数大于或等于7的黏土,续表5.4.4,5.4.5 对无机结合料稳定类材料弯拉强度和弹性模量按三个水平作出了规定。,1.水平一，按附录E，采用中段法单轴压缩试验测定， 水泥稳定类，水泥粉煤灰类龄期90d，石灰类180d。 弯拉强度和弹性模量取测试值的均值。,2.水平三，参照表5.4.5确定。 表5.4.5 无机结合料稳定类材料的弯拉强度和弹性模量取值范围（MPa）,
9、结构验算时，无机结合料的弹性模量应乘以结构层模量调整系数0.5。,5.5 沥青混合料类材料,5.5.15.5.4 为一般规定,5.5.5 季节性冰冻地区高速公路和一级公路表面层沥青低温性能 应满足下列指标要求： 1.连续10年最低气温平均值作为路面低温设计温度，低温 设计温度提高10的试验条件下，弯曲梁流变（BBR） 试验蠕变劲度St300MPa，蠕变曲线斜率m 0.3,2 .当蠕变劲度S在300600MPa之间，且m0.3，增加沥青直接拉伸试验（DTT），其断裂应变不宜小于1%（10 000）,直接拉伸试验 （DTT）,3. 以上都不满足时，由沥青弯曲梁流变试验和 直接拉伸试验确定的沥青临界
10、开裂温度。,5.5.6 给出了沥青混合料低温弯曲试验破坏应变要求。,表5.5.6 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变技术要求,5.5.7 沥青混合料车辙动稳定度要求变化不大（表5.5.7）。,5.5.8 用单轴贯入试验方法测定沥青混合料贯入强度（附录F） 无机结合料基层沥青路面、底基层采用无机结合料基层 用沥青类材料的沥青路面，水泥混凝土基层沥青路面的 沥青混合料用贯入强度，宜满足式（5.5.8-1）。,注意： 权重，涉及到各层剪应力计算！,5.5.9 粒料基层沥青路面和粒料底基层、沥青类基层的沥青路 面，沥青贯入强度宜满足式（5.5.9-1）。 沥青混合料贯入强度表示沥青混合料抗剪切变形的能力，
11、 旨在控制路面车辙。交通部“沥青路面荷载标准”项目， 研究了贯入强度和沥青混合料永久变形的关系模型。,5.5.10 沥青混合料水稳定性技术要求：浸水马歇尔试验残留稳 定度，冻融劈裂试验残留稳定度。,5.5.11 沥青混合料动态压缩模量 沥青混合料动态压缩模量采用单轴压缩动态模量试验法确定(“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”（JTG E20 ）T0738），温度20，面层沥青混合料加载频率10HZ， 基层5HZ。试验直径1002mm，高1502.5mm。 集料最大公称粒径不大于37.5mm。,1、水平一，按上述试验直接测定， 2、水平二，按式（5.5.11）计算确定,（5.5.11）,3、水平
12、三，按表5.5.11确定,注意：表中各沥青混合料E相差不甚合理！,六、路面结构验算,6.1 一般规定,6.1.1 路面结构力学指标计算采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论。 （计算体系与原规范一样） 但应说明，从概念上引用了结构可靠度理念！ （设计基准期，各级公路目标可靠度和可靠度指标）,6.1.2 路面结构组合方案拟定后，应按附录B方法进行路面结构验算，再结合工程经验和经济分析确定。,6.2 设计指标,6.2.1 多指标（五个）设计，放弃了多年用的表面弯沉指标。 表6.2.1列出来不同结合组合路面的设计指标,表6.2.1 不同结构组合路面的设计指标,6.2.2 各设计指标选用表6
13、.2.2规定的竖向位置处的力学响应， 应按图6.2.2所示计算位置，选取点A，B，C和D计算的 最大力学响应量。,表6.2 各设计指标对应的力学响应及其竖向位置,6.3 交通、材料和环境参数,6.3.1 各设计指标对应的当量设计轴载作用次数，按附录A确定,Nf1， Nf2， Ne3， Ne4，,沥青混合 料层疲劳,无机料 层疲劳,沥青料 永久变形,路基顶面 压应变,6.3.2 路面各结构层模量取值应符合规定,1、沥青面层：20，10HZ，单轴压缩动态模量 沥青基层： 20，5HZ,2、无机结合料层：采用中间段法单轴压缩模量， 并经结构层模量调整0.5修正（室内测试和现场FWD发算对比）,3、粒
14、料层：采用经湿度调整的回弹模量 参考美国ASHTO力学经验法（MEPDG）， 考虑材料通车后的湿度变化引入，调整系数1.62.0,模量测定方法用动三轴仪（p49） ，试件直径： 最大粒径大于19mm的粒料，时间直径高度=150 300mm 最大粒径19mm时，采用100 200mm试件。,4.路基：采用平衡湿度状态下， 并考虑干湿循环与冻融 循环作用后的顶面回弹模量。（用承载板）,6.3.3 沥青层疲劳，无机料层疲劳和路基顶面压应变验算时，应按附录G确定，湿度调整系数和等效温度，确定方法分两步： 1）根据气温资料和表G-1确定基准路面结构的湿度调整系数和等效温度。,2）对于非基准路面结构，即沥
15、青面层和基层（含底基层）由两层或两层以上不同材料结构层组成时，应按式G.1.1-1和式G.1.1-2分别换算成当量沥青层和当量基层。简化为当量沥青面层、当量基层和路基组成的三层路面结构。,式中： 当量层厚度（mm）和模量（MPa） 下标i=a为沥青面层，i=b为基层,不同气温状况下基准结构的损坏，转换成标准温度（20）条件下基准路面结构的等效损坏，从而得到基准路面结构温度调整系数KTi。部分地区基准路面结构温度调整系数，见表G1.2（p63P66）,(G.1.3-1),式中：KTi湿度调整系数， 下标i=1对应沥青层疲劳开裂分析 下标i=2对应无机料层疲劳 下标i=3对应路基顶面竖向压应变分析
16、,基准路面结构温度调整系数，查表G.1.2,Ah，Bh，AE，BE与面层、基层厚度和模量 有关的函数（p67）,等效温度用于分析沥青混合料永久变形，其等效温度按 （G.2.1）式计算：,（G.2.1）,式中： 沥青层等效温度（） 沥青层厚度（mm） 基准等效温度，按表G.1.2取用。,注：基准路面结构分两种：,粒料类基层沥青路面 沥青层厚ha=180mm，Ea=8000MPa 基层ha=400mm，Eb=400MPa，路基E0=100MPa,无机结合类基层沥青路面 沥青层厚ha=180mm，Ea=8000MPa 基层ha=400mm，Eb=7000MPa，路基E0=100MPa,6.4 路面结构验算流程,1、新、老规范的比较,老规范的计算流程图,新规范的计算流程图,比较这两个流程图可以看出： 1、新老规范输入参数基本相同。验算的步骤也差不多
