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1、第一讲2 路面构造层次划分 路面分类 路面构造及层位功能路面构造及层位功能 路面横断面：路面横断面：路面横断面：路面横断面： 图图图图5 5中央分布带不设置排水设备中央分布带不设置排水设备中央分布带不设置排水设备中央分布带不设置排水设备 单向路拱单向路拱单向路拱单向路拱 图图图图6 6中央分布带设排水设备中央分布带设排水设备中央分布带设排水设备中央分布带设排水设备 两侧路面分别在中间设路拱双向排水两侧路面分别在中间设路拱双向排水两侧路面分别在中间设路拱双向排水两侧路面分别在中间设路拱双向排水路拱横坡：路拱横坡：路拱横坡：路拱横坡： 为排掉路面上的水，路肩横坡比路面大为排掉路面上的水，路肩横坡比
2、路面大为排掉路面上的水，路肩横坡比路面大为排掉路面上的水，路肩横坡比路面大1%1%2%2%路面构造分层及层位功能：路面构造分层及层位功能：路面构造分层及层位功能：路面构造分层及层位功能： 路面的层层组合称为路面构造。在行车荷载路面的层层组合称为路面构造。在行车荷载路面的层层组合称为路面构造。在行车荷载路面的层层组合称为路面构造。在行车荷载和自然要素作用下，各层的力学呼应与环境呼应和自然要素作用下，各层的力学呼应与环境呼应和自然要素作用下，各层的力学呼应与环境呼应和自然要素作用下，各层的力学呼应与环境呼应称为路面构造层的层位功能。称为路面构造层的层位功能。称为路面构造层的层位功能。称为路面构造层
3、的层位功能。 图图5 5 中央分布中央分布带带不不设设置排水置排水设备单设备单向路拱向路拱 图6 中央分布带设排水设备两侧路面分别在中间设路拱双向排水 图图7 高速公路沥青路面构造高速公路沥青路面构造 图图8 高速公路和一级公路水泥混凝土路面高速公路和一级公路水泥混凝土路面面层：直接与大气环境与行车荷载相接触的面层：直接与大气环境与行车荷载相接触的部位。要求高的强度、刚度、平整度、抗部位。要求高的强度、刚度、平整度、抗滑、耐磨，运用高质量的资料。滑、耐磨，运用高质量的资料。 在沥青路面中，沥青层的厚度在沥青路面中，沥青层的厚度18cm与厚度没有关系了。与厚度没有关系了。 路面构造刨面图路面构造
4、刨面图抗滑磨耗层抗滑磨耗层沥青中面青中面层沥青底面层沥青底面层基层基层垫层垫层土基土基面层图图7 7 高速公路高速公路沥沥青路面构造青路面构造图图8 8 高速公路和一高速公路和一级级公路水泥混凝土路面公路水泥混凝土路面世界上，普遍采用三层式沥青面层。上面层直接磨耗与环境、温度影响最甚的部位，又称磨耗层。要求良好的抗车辙才干、抗老化性能、抗低温性能和良好的外表特性。中面层主要接受压应力，故通常以为沥青路面的车辙主要发生在中面层。要求具有较高的模量和抗车辙性能。下面层，抗弯拉疲劳的层位。要求具有抗疲劳和抗水损坏才干。面面层中面层紧缩量最大中面层紧缩量最大中面中面层是抗是抗车辙的的层位位基层：承重层
5、，接受拉应力，是抗弯基层：承重层，接受拉应力，是抗弯拉疲劳的层次。拉疲劳的层次。底基层：次承重层，受弯拉，是路面底基层：次承重层，受弯拉，是路面与路基的过度层次，起到进一步分散与路基的过度层次，起到进一步分散应力，维护路基的重要层次。应力，维护路基的重要层次。 垫层：在过湿或冰冻严重，冻深深的垫层：在过湿或冰冻严重，冻深深的地域与路段，为了防止路基被冻或地地域与路段，为了防止路基被冻或地下水经过路基影响路面，设置的层次下水经过路基影响路面，设置的层次称为垫层。运用隔温、透水或不透水称为垫层。运用隔温、透水或不透水资料。资料。 路面的力学分类路面的力学分类 从路面构造遭到荷载作用后各构造层应力分
6、布从路面构造遭到荷载作用后各构造层应力分布从路面构造遭到荷载作用后各构造层应力分布从路面构造遭到荷载作用后各构造层应力分布与变形特点来划分。与变形特点来划分。与变形特点来划分。与变形特点来划分。柔性路面：用沥青混合料和粒料构造层组成的柔性路面：用沥青混合料和粒料构造层组成的柔性路面：用沥青混合料和粒料构造层组成的柔性路面：用沥青混合料和粒料构造层组成的路面，因具有较大的塑性变形才干而称之。路面，因具有较大的塑性变形才干而称之。路面，因具有较大的塑性变形才干而称之。路面，因具有较大的塑性变形才干而称之。特点：衰减温度和应力的才干强；外表弯沉大，特点：衰减温度和应力的才干强；外表弯沉大，特点：衰减
7、温度和应力的才干强；外表弯沉大，特点：衰减温度和应力的才干强；外表弯沉大，损坏主要集中在表层损坏主要集中在表层损坏主要集中在表层损坏主要集中在表层252530cm30cm内，易于维修，内，易于维修，内，易于维修，内，易于维修，以控制最后一层的沥青混合料层底拉应变为设以控制最后一层的沥青混合料层底拉应变为设以控制最后一层的沥青混合料层底拉应变为设以控制最后一层的沥青混合料层底拉应变为设计目的。计目的。计目的。计目的。刚性路面：水泥混凝土板作面层的路面。刚性路面：水泥混凝土板作面层的路面。刚性路面：水泥混凝土板作面层的路面。刚性路面：水泥混凝土板作面层的路面。特点：在车轮荷载作用下处于板体义务外形
8、，特点：在车轮荷载作用下处于板体义务外形，特点：在车轮荷载作用下处于板体义务外形，特点：在车轮荷载作用下处于板体义务外形，竖向弯沉小，路面构造主要靠水泥混凝土板的竖向弯沉小，路面构造主要靠水泥混凝土板的竖向弯沉小，路面构造主要靠水泥混凝土板的竖向弯沉小，路面构造主要靠水泥混凝土板的抗弯拉强度接受车辆荷载，经过板体的分散作抗弯拉强度接受车辆荷载，经过板体的分散作抗弯拉强度接受车辆荷载，经过板体的分散作抗弯拉强度接受车辆荷载，经过板体的分散作用传送给板下的根底。用传送给板下的根底。用传送给板下的根底。用传送给板下的根底。TRUCK DAMAGE行车破坏Overloaded Overloaded t
9、rucks cause trucks cause much more much more damagedamage 超超载车辆载车辆引起引起更多破坏更多破坏破坏系数规范超载High Strain = Short Life高应变=短寿命Low Strain = Unlimited Life低应变=无限长的寿命Thick Pavements Fatigue 厚路面的疲劳性能Unlimited Fatigue Life无限长的疲劳寿命无限长的疲劳寿命Fatigue Life疲劳寿命疲劳寿命Strain应变应变Strain70 umCracking is from the surface从外表发生的裂
10、痕PERPETUAL PAVEMENT永久性路面Surface (5 to 8 Surface (5 to 8 cm) renewed cm) renewed every 15 to 20 every 15 to 20 years years 每隔每隔15-2015-20年年重新铺筑重新铺筑5-8cm5-8cm的外表层的外表层Structure Structure designed to last designed to last 50 years50 years 设计构造能设计构造能维持维持5050年年MECHANISTIC PERFORMANCE CRITERIA力学性能规范Limit B
11、ending受弯拉极限Limit Compression受压极限Thick HMA( 20 cm)20cm的厚沥青混合料Subgrade底基层Lime Treated/Stabilized Subgrade石灰稳定底基层Cement Treated/Stabilized Granular Base水泥稳定粒料基层45 cm21 cmGuangdong Pavement Trial广东实验路Hot Mix Asphalt Layers热拌沥青混合料层Compacted Subgrade压实路基半半刚性基性基层沥青路面：半青路面：半刚性性资料作料作为主要主要承重承重层，其，其沥青面青面层厚度厚度1
12、8cm的构造。的构造。特点：特点：1路表弯沉小，路表弯沉小，经济。 2对重重载车具有更大的具有更大的轴载敏感性，敏感性，柔性基柔性基层重重载车换算算为规范范轴载时是是4次方，次方，而半而半刚性基性基层是是1215次方。次方。 3半半刚性基性基层运用初期有很好的整运用初期有很好的整体性，运用体性，运用过程中其程中其强度、模量会由于干湿度、模量会由于干湿和和冻融循融循环，在反复荷，在反复荷载作用下因疲作用下因疲劳而逐而逐渐衰减；干衰减；干缩、温、温缩引起构造开裂、引起构造开裂、损伤，加之半加之半刚性构造不透水，从裂痕性构造不透水，从裂痕进入入层间的的水在行水在行车作用下易引起宏大的作用下易引起宏大
13、的动水水压力，力，导致冲刷致冲刷唧浆，界面，界面衔接条件接条件恶化。因此它本化。因此它本身一旦身一旦损坏没有愈合的才干，且一旦开裂，坏没有愈合的才干，且一旦开裂，会引起会引起应力重分布，加速构造的疲力重分布，加速构造的疲劳。维修修时只能开膛破肚，养只能开膛破肚，养护维修非常困修非常困难，对水水的影响敏感。的影响敏感。 路面构造的开展趋势路面构造的开展趋势 从从2020世纪世纪4040年代起，英、美等国就经过足尺实验年代起，英、美等国就经过足尺实验路等对不同类型基层的沥青路面性能特点进展了路等对不同类型基层的沥青路面性能特点进展了研讨。研讨。 英国英国19571957年在剑桥郡铺筑了包括年在剑桥
14、郡铺筑了包括3333种路面构造的种路面构造的Alconbury Hill Alconbury Hill 实验路，比较了级配碎石、开级实验路，比较了级配碎石、开级配沥青碎石、贫混凝土、碾压沥青混凝土和水泥配沥青碎石、贫混凝土、碾压沥青混凝土和水泥胶结砂基层在不同厚度的运用性能。在通车胶结砂基层在不同厚度的运用性能。在通车1010年年后，阅历了约后，阅历了约600600万次万次100kN100kN规范轴载作用后，鲁规范轴载作用后，鲁尼娜的变形和裂痕阐明沥青混凝土面层和沥青碎尼娜的变形和裂痕阐明沥青混凝土面层和沥青碎石基层的路面构造组合具有最优的路面运用性能。石基层的路面构造组合具有最优的路面运用性
15、能。从刚性 柔性，柔性基层，复合式构呵斥为开展的方向，永久性路面是柔性构造的沥青路面，其设计目的为最底层沥青层底拉应变70 。目前，美国的路面构造如图9新型的路面构造：低噪声路面、彩色路面、生态路面、聪明的路面等图图9 AASHTO9 AASHTO路面典型构造组合路面典型构造组合永久性沥青路面的理念永久性沥青路面的理念 COMPARISION OF PERPETUAL PAVEMENT ASPHALT PAVEMENT SHTRUCTURE DESIGN METHOD永久性路面的理念是所设计的沥青路面可以永久性路面的理念是所设计的沥青路面可以永久性路面的理念是所设计的沥青路面可以永久性路面的理
16、念是所设计的沥青路面可以运用运用运用运用4040年年年年5050年以上、采用较厚的沥青层柔年以上、采用较厚的沥青层柔年以上、采用较厚的沥青层柔年以上、采用较厚的沥青层柔性路面，降低传统的沥青层底开裂和防止构性路面，降低传统的沥青层底开裂和防止构性路面，降低传统的沥青层底开裂和防止构性路面，降低传统的沥青层底开裂和防止构造性车辙。造性车辙。造性车辙。造性车辙。永久性沥青路面构造组合的共同点是密水、永久性沥青路面构造组合的共同点是密水、永久性沥青路面构造组合的共同点是密水、永久性沥青路面构造组合的共同点是密水、抗车辙、耐磨耗的面层加抗车辙、耐久的中抗车辙、耐磨耗的面层加抗车辙、耐久的中抗车辙、耐磨
17、耗的面层加抗车辙、耐久的中抗车辙、耐磨耗的面层加抗车辙、耐久的中间层和抗疲劳、耐久的沥青混合料疲劳层，间层和抗疲劳、耐久的沥青混合料疲劳层，间层和抗疲劳、耐久的沥青混合料疲劳层，间层和抗疲劳、耐久的沥青混合料疲劳层，如以下图。如以下图。如以下图。如以下图。最初提出的永久性沥青路面构造最初提出的永久性沥青路面构造 道路上的环境要素指的是什么？温度道路上的环境要素指的是什么？温度和湿度是如何影响两类路面的？冰冻和湿度是如何影响两类路面的？冰冻的三个条件是什么？我国道路冻深是的三个条件是什么？我国道路冻深是如何确定的？我国的车辆分几大类型如何确定的？我国的车辆分几大类型？路面构造设计是如何思索行车荷载？路面构造设计是如何思索行车荷载与交通量的？与交通量的？ 第二次第二次第二次第二次课课思索思索思索思索题题
