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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 1 目录 五 材料性质要求和设计参数 一 术语 2 一 术语解释 2 1 11 2 1 17 3 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 4 2 1 15累计当量轴次概念与老规范同 但这里指
2、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 5 二 符号说明 15个符号 6 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 7 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1 59HZ 试验确定 8 沥青劲度模量 采用弯曲量流变仪 BBR
3、 10 加载180秒确定的劲度模量值 MPa 弯曲梁流变仪 9 三 设计标准 10 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 11 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 50 106辆 分为五级 老规范四级 表3 0 4设计交通荷载等级 12 沥青层疲劳开裂 无机结合料层疲劳开裂 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
4、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 13 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 14 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
5、造深度 mm 与旧规范一样 表3 0 6 2低温开裂指数要求 15 四 结构组合设计 16 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 17 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最小层厚 mm 18 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
6、垫层 编制中表面 表4 1 列出了沥青路面主要损坏类型 19 五 材料性质要求和设计参数 20 Yourtext urtext ourtext 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 21 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 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
7、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 6 2 0 表5 2 2路基顶面回弹模量 MPa 22 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 23 5 4无机结合料稳定材料 5 4 1 5 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无机结合料稳定类材料7d无侧限抗压强度标准 代表值 MPa 24 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
8、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 25 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 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 26 5 5沥青混合料类材料 5 5 1 5 5 4为一般规定 5 5 5
9、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St 300MPa 蠕变曲线斜率m 0 3 27 28 2 当蠕变劲度S在300 600MPa之间 且m 0 3 增加沥青直接拉伸试验 DTT 其断裂应变不宜小于1 10000 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开裂温度 29 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 30 5 5 7沥青混合
10、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 31 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 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 32 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
11、度 冻融劈裂试验残留稳定度 33 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 JTGE20 T0738 温度20 面层沥青混合料加载频率10HZ 基层5HZ 试验直径100 2mm 高150 2 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 34 3 水平三 按表5 5 11确定 注意 表中各沥青混合料E相差不甚合理 35 六 路面结构验算 36 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
12、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 37 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 38 6 2 2各设计指标选用表6 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 39 6 3交通 材料和环境参数
13、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 40 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 6 2 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 1
14、50 300mm最大粒径 19mm时 采用 100 200mm试件 41 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 42 2 对于非基准路面结构 即沥青面层和基层 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
15、 下标i a为沥青面层 i b为基层 43 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 p63 P66 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 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 44 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
16、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 45 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 46 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 但参数确定方便变化很大 2 老规范以路表弯沉为设计指标 以沥青层和粒料稳定层拉应力为验算指标 新规范为多指标设计 取消了弯沉指标 以沥青层弯拉疲劳开裂 无机结合料层弯拉疲劳开裂 这两个指标形式上与老规范差不多 但内容上相差较大 沥青层永久变形 路基顶面竖向压应变 沥青面层低温开裂 后面三个老规范是没有的 3 最后 新规范还加了一个验收弯沉控制指标 老规范没有明确提出来 47 2 新规范结构验算方法如下 1 按附录A调查分析交通参数 根据本规范第3 0 4条规定 确定交通荷载等级 2 根据路基
