路面设计理论与方法

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1、路面设计理论与方法路面设计理论与方法主讲：凌天清主讲：凌天清 博士、教授博士、教授重庆交通大学土木建筑学院重庆交通大学土木建筑学院20102010年年5 5月月本课程教学内容本课程教学内容l第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理l第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数l第三篇第三篇 柔性路面设计理论与方法柔性路面设计理论与方法l第四篇第四篇 刚性路面设计理论与方法刚性路面设计理论与方法讨论的主要问题讨论的主要问题l路面有几类？路面有几类？l相应的设计理论、方法是什么？相应的设计理论、方法是什么？l设计标准？设计标准？l典型的筑路材料与相应的设计参数？典型的筑路材料与相应的设计参数？

2、l已有路面的评价与加铺设计？已有路面的评价与加铺设计？第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理l路面的分类路面的分类l 按力学性分为按力学性分为：l 柔性路面柔性路面刚度低、强度小、弯沉大，对刚度低、强度小、弯沉大，对基层与路基的作用力大。基层与路基的作用力大。l 刚性路面刚性路面刚度大、强度高、弯沉小，对刚度大、强度高、弯沉小，对基层与路基的作用力小。基层与路基的作用力小。沥青路面（柔性路面）结构类型可分为五类：沥青路面（柔性路面）结构类型可分为五类：l1.在半刚性基层上设在半刚性基层上设30mm150mm薄沥青层的结构，称半刚性基层沥青薄沥青层的结构，称半刚性基层沥青路面路面(s

3、emi-rigid base asphalt pavement)；l2.在半刚性基层或底基层上，设在半刚性基层或底基层上，设160mm260mm厚沥青层的结构，称混厚沥青层的结构，称混合式沥青路面合式沥青路面(combination-type asphalt pavement)；l3.水泥混凝土做基层（比如旧水泥混凝土路面或碾压混凝土、贫混凝土、水泥混凝土做基层（比如旧水泥混凝土路面或碾压混凝土、贫混凝土、低标号混凝土基层），其上一般设低标号混凝土基层），其上一般设70mm220mm沥青层厚度，称为刚性沥青层厚度，称为刚性基层沥青路面（或复合式路面，基层沥青路面（或复合式路面，composit

4、e pavement）；）；l4.采用沥青混合料与无结合料的集料组成的结构，称柔性路面（采用沥青混合料与无结合料的集料组成的结构，称柔性路面（flexible pavement)）；）；l5.在路基上或处治了的路基上铺筑约在路基上或处治了的路基上铺筑约400mm550mm的全厚式沥青混合的全厚式沥青混合料结构层，称全厚式沥青路面料结构层，称全厚式沥青路面（Full-Depth Asphalt Pavement）。）。第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理l半柔性路面（半柔性路面（semi- flexible asphalt pave

5、ment）l 半柔性路面是将特殊级配的水泥胶浆灌入多孔的开半柔性路面是将特殊级配的水泥胶浆灌入多孔的开级配沥青混合料的空隙之中而形成的路面，它通过沥青混级配沥青混合料的空隙之中而形成的路面，它通过沥青混合料骨料之问的嵌挤作用和灌入的水泥浆共同形成强度。合料骨料之问的嵌挤作用和灌入的水泥浆共同形成强度。 l 半柔性路面具有优良的高温稳定性、耐疲劳和耐油半柔性路面具有优良的高温稳定性、耐疲劳和耐油蚀性，同时具有良好的低温稳定性和抗水害性蚀性，同时具有良好的低温稳定性和抗水害性高速公路和一级公路高速公路和一级公路水泥路面（刚性路面）可分为：水泥路面（刚性路面）可分为：l水泥混凝土路面（水泥混凝土路面

6、（cement concrete pavement）是指用各种水泥混凝土作是指用各种水泥混凝土作面层的路面结构，亦称刚性路面，属于高级路面。根据对材料的要求、面层的路面结构，亦称刚性路面，属于高级路面。根据对材料的要求、组成以及施工工艺的不同，水泥混凝土路面分为以下几种：组成以及施工工艺的不同，水泥混凝土路面分为以下几种：l普通水泥混凝土路面（普通水泥混凝土路面（plain concrete pavement）是指除接缝区和局部范是指除接缝区和局部范围（如角隅和边缘）外，其余部位不配置钢筋的混凝土路面，也叫素混围（如角隅和边缘）外，其余部位不配置钢筋的混凝土路面，也叫素混凝土路面。目前，该路面

7、广泛用于公路及城市道路中。凝土路面。目前，该路面广泛用于公路及城市道路中。l碾压混凝土路面（碾压混凝土路面（roller compected concrete）是利用沥青混凝土路面摊是利用沥青混凝土路面摊铺、碾压技术施工的一种水泥混凝土路面。它与普通水泥混凝土路面所铺、碾压技术施工的一种水泥混凝土路面。它与普通水泥混凝土路面所用材料基本组成相同，均为水、水泥、砂、碎（砾）石及外掺剂，不同用材料基本组成相同，均为水、水泥、砂、碎（砾）石及外掺剂，不同之处是碾压混凝土为用水量很少的特干硬性混凝土，比普通水泥混凝土之处是碾压混凝土为用水量很少的特干硬性混凝土，比普通水泥混凝土路面节约水泥路面节约水泥

8、1030，且施工速度快，养生时间短，具有很好的社，且施工速度快，养生时间短，具有很好的社会经济效益。会经济效益。 l钢纤维混凝土路面（钢纤维混凝土路面（steel fiber reinforced concrete pavement）是在混凝是在混凝土中掺入一些低碳钢、不锈钢或碳纤维等纤维，即成为一种均匀而多向土中掺入一些低碳钢、不锈钢或碳纤维等纤维，即成为一种均匀而多向配筋的混凝土路面。与普通混凝土路面相比，该种路面的板厚在同等条配筋的混凝土路面。与普通混凝土路面相比，该种路面的板厚在同等条件下相对较薄，且使用寿命长，养护费用少，国外一致认为它是一种新件下相对较薄，且使用寿命长，养护费用少，

9、国外一致认为它是一种新型路面材料，具有广泛的发展前途，特别是作为旧混凝土路面的罩面尤型路面材料，具有广泛的发展前途，特别是作为旧混凝土路面的罩面尤为适宜。为适宜。第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理l钢筋混凝土路面（钢筋混凝土路面（jointed reinforced concrete pavement）是指板是指板内配置有纵横向钢筋（或钢丝）网并设接缝的混凝土路面。其中，内配置有纵横向钢筋（或钢丝）网并设接缝的混凝土路面。其中，钢筋网的设置可以控制裂缝缝隙的张开量，把开裂的板拉在一起，钢筋网的设置可以控制裂缝缝隙的张开量，把开裂

10、的板拉在一起，使板依靠断裂面上集料的嵌琐作用而保证结构强度。使板依靠断裂面上集料的嵌琐作用而保证结构强度。l复合式混凝土路面（复合式混凝土路面（composite pavement）为面板由两层或两层为面板由两层或两层以上不同材料类型和力学性质的混凝土复合而成，通常下层用当地以上不同材料类型和力学性质的混凝土复合而成，通常下层用当地品质较差的材料来铺筑，而上层用品质较好的材料，以降低造价，品质较差的材料来铺筑，而上层用品质较好的材料，以降低造价，该路面也叫双层式或组合式路面。一般下层为碾压混凝土，其厚度该路面也叫双层式或组合式路面。一般下层为碾压混凝土，其厚度取总厚度的取总厚度的2/3，上层为

11、普通混凝土，其厚度一般取总厚度的，上层为普通混凝土，其厚度一般取总厚度的1/3，并不宜小于并不宜小于8cm。l此外，还有此外，还有水泥混凝土预制块路面（水泥混凝土预制块路面（concrete block pavement）、）、连续配筋混凝土路面（连续配筋混凝土路面（continuous reinforced concrete pavement）等水泥混凝土路面。等水泥混凝土路面。水泥路面（刚性路面）可分为：水泥路面（刚性路面）可分为：第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理l设计理论设计理论 柔性路面柔性路面采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性

12、连续体系理论、以设计弯沉为路面结构整体刚度的设计指标，续体系理论、以设计弯沉为路面结构整体刚度的设计指标，计算路面厚度。对于高速、一级、二级公路的沥青混凝土面计算路面厚度。对于高速、一级、二级公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层应进行层底拉应力的验算。厚度计层和半刚性基层、底基层应进行层底拉应力的验算。厚度计算采用多层弹性体系理论解的专用设计程序进行。算采用多层弹性体系理论解的专用设计程序进行。 刚性路面刚性路面采用弹性半空间地基上的小挠度弹采用弹性半空间地基上的小挠度弹性薄板理论和有限元法计算标准轴载在临界荷位处产生的最性薄板理论和有限元法计算标准轴载在临界荷位处产生的最大应力。大应力。

13、l设计方法设计方法 1 1、经验、经验- -力学法力学法 通过试验路的行车荷载试验和观测，采集大量路面通过试验路的行车荷载试验和观测，采集大量路面结构、轴载和作用次数以及路面使用性能指标的数据，经统计结构、轴载和作用次数以及路面使用性能指标的数据，经统计分析和整理后，建立使用性能指标同路面结构和荷载参数间的分析和整理后，建立使用性能指标同路面结构和荷载参数间的经验关系式。经验关系式。 如：如：AASHTOAASHTO设计法。设计法。 2 2、力学、力学- -经验法经验法 如：我国沥青路面和水泥路面设计方法，如：我国沥青路面和水泥路面设计方法，SHELLSHELL设设计法的沥青路面设计、计法的沥

14、青路面设计、PCAPCA水泥混凝土路面设计、水泥混凝土路面设计、AIAI沥青路面沥青路面设计。设计。第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理路面设计的任务路面设计的任务l 路面设计的任务路面设计的任务是以最低的寿命周期费用提供一种路是以最低的寿命周期费用提供一种路面结构，它在设计使用期内能按目标可靠度满足预定的使面结构，它在设计使用期内能按目标可靠度满足预定的使用性能要求。同时，这种路面结构所需的材料、施工技术用性能要求。同时，这种路面结构所需的材料、施工技术和资金，符合当地所能提供的条件和经验。和资金，符合当地所能提供的条件和经验。l 路面设计使用期路面设计使用期是指新建成改建的路

15、面从开始使用到是指新建成改建的路面从开始使用到其使用性能退化到预定的最低标准时的时段。设计使用期其使用性能退化到预定的最低标准时的时段。设计使用期以年数或该时段内标准轴载累计作用次数表示。到设计使以年数或该时段内标准轴载累计作用次数表示。到设计使用期末，路面并非损坏到完全无法使用的程度，而是必需用期末，路面并非损坏到完全无法使用的程度，而是必需采取重大的改建措施以恢复其使用性能，使之达到与使用采取重大的改建措施以恢复其使用性能，使之达到与使用要求相适应的水平。要求相适应的水平。l 设计使用期的选择，涉及技术的合理性和可能性、投设计使用期的选择，涉及技术的合理性和可能性、投资的效益和使用者的费用

16、，可依据路面类型、交通繁重程资的效益和使用者的费用，可依据路面类型、交通繁重程度、道路等级、资金供应等条件确定。度、道路等级、资金供应等条件确定。 第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理路面设计的任务路面设计的任务l路面的全寿命设计方法路面的全寿命设计方法路面设计使用期的路面设计使用期的建设费、运建设费、运营费、养护费、改造费、用户费等费用总和最低。营费、养护费、改造费、用户费等费用总和最低。 l永久性路面永久性路面第一篇第一篇 路面设计概念和原理路面设计概念和原理设计内容设计内容l 路面设计的内容包括结构、构造、材料和路面设计的内容包括结构、构造、材料和表面特性等方面，或者分为以

17、下六部分：表面特性等方面，或者分为以下六部分：l (1)(1)行车道路面与路肩铺面的类型选择和结构层组行车道路面与路肩铺面的类型选择和结构层组合设计合设计 依据道路等级、当地环境、交通要求、路依据道路等级、当地环境、交通要求、路基支承条件、材料供应、施工和养护技术水平、资金基支承条件、材料供应、施工和养护技术水平、资金来源等情况，选择路面和铺面类型，设计符合使用性来源等情况，选择路面和铺面类型，设计符合使用性能要求的路面和铺面结构的结构层组合方案。能要求的路面和铺面结构的结构层组合方案。l (2)(2)水泥混凝土路面面层的接缝构造和配筋设计水泥混凝土路面面层的接缝构造和配筋设计选择和布设接缝的

18、类型和位置，设计接缝构造，确选择和布设接缝的类型和位置，设计接缝构造，确定配筋量和布置钢筋；定配筋量和布置钢筋； l (3)(3)路面内部排水设计路面内部排水设计 需设置路面内部排水设施需设置路面内部排水设施时，选择排水系统的布设方案，确定各项排水设施的时，选择排水系统的布设方案，确定各项排水设施的构造尺寸和材料规格要求。构造尺寸和材料规格要求。l (4)(4)各结构层材料组成设计各结构层材料组成设计依据对所选材料和混合依据对所选材料和混合料的性状要求以及当地自然条件，进行各结构层混合料料的性状要求以及当地自然条件，进行各结构层混合料的组成设计和性质试验。的组成设计和性质试验。l (5)(5)

19、路面表面特性设计路面表面特性设计按抗滑、透水或低噪声等按抗滑、透水或低噪声等使用要求，进行路面上面层的材料组成设计。使用要求，进行路面上面层的材料组成设计。l (6)(6)经济评价和最终方案选择经济评价和最终方案选择 对各备选方案进行对各备选方案进行寿命周期费用分析，依据资金筹措情况、目标可靠度以寿命周期费用分析，依据资金筹措情况、目标可靠度以及其它非经济因素，选择费用及其它非经济因素，选择费用- -效果最佳设计方案。效果最佳设计方案。路面结构设计过程路面结构设计过程1 1 1 1、收集基础资料收集基础资料收集基础资料收集基础资料：交通数据、环境、气候区划、平均温度、：交通数据、环境、气候区划

20、、平均温度、：交通数据、环境、气候区划、平均温度、：交通数据、环境、气候区划、平均温度、最大温度梯度、材料、地质与水文、经济、当地技术水平和最大温度梯度、材料、地质与水文、经济、当地技术水平和最大温度梯度、材料、地质与水文、经济、当地技术水平和最大温度梯度、材料、地质与水文、经济、当地技术水平和设备条件。设备条件。设备条件。设备条件。2 2 2 2、初拟路面结构组合方案初拟路面结构组合方案初拟路面结构组合方案初拟路面结构组合方案：路面结构形式、路肩结构形式、：路面结构形式、路肩结构形式、：路面结构形式、路肩结构形式、：路面结构形式、路肩结构形式、路面排水设计、路面排水设计、路面排水设计、路面排

21、水设计、 混凝土板的平面尺寸等。混凝土板的平面尺寸等。混凝土板的平面尺寸等。混凝土板的平面尺寸等。3 3 3 3、各结构层混合料的组成设计、力学实验各结构层混合料的组成设计、力学实验各结构层混合料的组成设计、力学实验各结构层混合料的组成设计、力学实验4 4 4 4、确定设计参数确定设计参数确定设计参数确定设计参数：分析期（设计年限）、目标可靠度、荷：分析期（设计年限）、目标可靠度、荷：分析期（设计年限）、目标可靠度、荷：分析期（设计年限）、目标可靠度、荷载、环境、材料的力学参数（模量、强度）载、环境、材料的力学参数（模量、强度）载、环境、材料的力学参数（模量、强度）载、环境、材料的力学参数（模

22、量、强度）5 5 5 5、结构分析结构分析结构分析结构分析：计算路面厚度、预估路面使用性能：计算路面厚度、预估路面使用性能：计算路面厚度、预估路面使用性能：计算路面厚度、预估路面使用性能6 6 6 6、寿命周期费用分析：寿命周期费用分析：寿命周期费用分析：寿命周期费用分析：考虑路面在使用周期内所有费用的考虑路面在使用周期内所有费用的考虑路面在使用周期内所有费用的考虑路面在使用周期内所有费用的分析法。分析法。分析法。分析法。包括：修建费用、养护费用、改造费用、用户费用。包括：修建费用、养护费用、改造费用、用户费用。包括：修建费用、养护费用、改造费用、用户费用。包括：修建费用、养护费用、改造费用、

23、用户费用。用户费用：车辆运行费用、行车时间费用、交通事故费用、用户费用：车辆运行费用、行车时间费用、交通事故费用、用户费用：车辆运行费用、行车时间费用、交通事故费用、用户费用：车辆运行费用、行车时间费用、交通事故费用、交通延误费用交通延误费用交通延误费用交通延误费用。7 7 7 7、综合各方面的分析和考虑，、综合各方面的分析和考虑，、综合各方面的分析和考虑，、综合各方面的分析和考虑，选择一个最终方案选择一个最终方案选择一个最终方案选择一个最终方案。技术、。技术、。技术、。技术、经济、使用性能等最佳。经济、使用性能等最佳。经济、使用性能等最佳。经济、使用性能等最佳。第二篇第二篇 路面设计参数路面

24、设计参数第一章第一章 交通交通 路面设计使用期内标准轴载的累计作用次数路面设计使用期内标准轴载的累计作用次数交通量、交通量、轴载大小、交通量年平均增长率、当量轴次。轴载大小、交通量年平均增长率、当量轴次。1.11.1车辆荷载的特性车辆荷载的特性 轴型轴型：单轴、双轴或三轴：单轴、双轴或三轴 轮组轮组：单轮组、双轮组：单轮组、双轮组 标准轴载：标准轴载：我国设计规范选用双轮组单轴载我国设计规范选用双轮组单轴载100100KNKN作为作为标准轴载。其他设计参数为：双轮组轮载为标准轴载。其他设计参数为：双轮组轮载为5050KNKN，均布压强均布压强0.0.7MPa,7MPa,当量圆直径为当量圆直径为

25、21.3cm21.3cm，双轮中心间距双轮中心间距31.95cm31.95cm（1.51.5倍当量圆直径）。倍当量圆直径）。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数多轴车多轴车第一章第一章 交通交通1.2当量轴次当量轴次 沥青路面设计规范方法沥青路面设计规范方法沥青路面设计规范方法沥青路面设计规范方法（JTG D50-2006JTG D50-2006） ( ( 1 1） 以设计弯沉值以设计弯沉值以设计弯沉值以设计弯沉值l ld d或沥青混凝土面层底面拉应力为设计指标确定路面或沥青混凝土面层底面拉应力为设计指标确定路面或沥青混凝土面层底面拉应力为设计指标确定路面或沥青混凝土面层底面拉应力为设计指标

26、确定路面厚度时，当量轴次厚度时，当量轴次厚度时，当量轴次厚度时，当量轴次n ns s为：为：为：为：式中：式中：式中：式中：P Pi i、n ni i i i级轴载的重力级轴载的重力级轴载的重力级轴载的重力（KNKN）和作用次数；（和作用次数；（和作用次数；（和作用次数；（PiPi为为为为4040130KN130KN） PsPs、nsns 标准轴载重力标准轴载重力标准轴载重力标准轴载重力（KNKN）和作用次数；和作用次数；和作用次数；和作用次数； C C 1 1 轴数系数；轴数系数；轴数系数；轴数系数； C C 1 1=1+1.2(m-1)=1+1.2(m-1)（轴距大于轴距大于轴距大于轴距大

27、于3 3米单独计算）米单独计算）米单独计算）米单独计算） mm 轴数；轴数；轴数；轴数； C C 2 2 轮组系数；双轮组轮组系数；双轮组轮组系数；双轮组轮组系数；双轮组1.01.0，单轮组，单轮组，单轮组，单轮组6.46.4，四轮组，四轮组，四轮组，四轮组0.380.38。 当单轴当单轴当单轴当单轴PiPi为为为为130130200200KNKN时，指数可按时，指数可按时，指数可按时，指数可按4.854.85计算计算计算计算 第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通1.2轴载换算（当量轴次）轴载换算（当量轴次） （2 2）以半刚性基层底面拉应力为设计指标（即计算半刚性）以

28、半刚性基层底面拉应力为设计指标（即计算半刚性）以半刚性基层底面拉应力为设计指标（即计算半刚性）以半刚性基层底面拉应力为设计指标（即计算半刚性基层底面拉应力）时，当量轴次为：基层底面拉应力）时，当量轴次为：基层底面拉应力）时，当量轴次为：基层底面拉应力）时，当量轴次为：式中：式中：式中：式中：C C1 1轴数系数；轴数系数；轴数系数；轴数系数； C C1 1 =1+2=1+2（m-1m-1） ( (轴距小于轴距小于轴距小于轴距小于3 3米米米米) ) C C2 2轮组系数；双轮组轮组系数；双轮组轮组系数；双轮组轮组系数；双轮组1.01.0，单轮组，单轮组，单轮组，单轮组18.518.5，四轮组，

29、四轮组，四轮组，四轮组0.090.09。 上述换算公式仅适用于单轴载小于上述换算公式仅适用于单轴载小于上述换算公式仅适用于单轴载小于上述换算公式仅适用于单轴载小于130130KNKN，双轴载小于双轴载小于双轴载小于双轴载小于220220KNKN，三轴载小于三轴载小于三轴载小于三轴载小于260260KNKN的情况。的情况。的情况。的情况。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通 按荷载应力和温度应力综合疲劳损耗等效原则建立的当量轴次计算按荷载应力和温度应力综合疲劳损耗等效原则建立的当量轴次计算式为：式为：式中：式中： 轴轮型数系数。单轴双轮组时为轴轮型数系数。单轴双轮组时为1

30、.01.0、单轴单轮组、单轴单轮组时为时为 双轴双轮时为双轴双轮时为三轴双轮组时，三轴双轮组时， 上述换算公式仅适用单轴轴载小于上述换算公式仅适用单轴轴载小于130130KNKN，双轴轴载小于双轴轴载小于280280KNKN的情况。的情况。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通1.2轴载换算（当量轴次）轴载换算（当量轴次） 公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范1.3累计当量轴次累计当量轴次 我国公路与城市道路设计时，在设计年限（我国公路与城市道路设计时，在设计年限（t t年）内设计年）内设计车道上的标准轴载累计作用次数车道上的标准轴载累计作用次数N Ne

31、e，按下式计算：按下式计算：第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通 设计使用期内交通量年平均增长率，由调查分析确定。设计使用期内交通量年平均增长率，由调查分析确定。N N 1 1、N Nt t 使用初期（末期）行车道（双向）的日平均标准轴载作用次使用初期（末期）行车道（双向）的日平均标准轴载作用次数（沥青路面），或者使用初期（末期）设计车道的日平均标准轴载作用数（沥青路面），或者使用初期（末期）设计车道的日平均标准轴载作用次数（水泥次数（水泥 混凝土路面）（次混凝土路面）（次/ /日）；日）； 不严格分车道行驶的二级及二级以下公路，在交通量小而车道窄不严格分车道行驶的二级

32、及二级以下公路，在交通量小而车道窄时，双向车辆往往跨路中线行驶，轮迹横向分布频率曲线往往呈正态分时，双向车辆往往跨路中线行驶，轮迹横向分布频率曲线往往呈正态分布。布。 第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通车通系数，即方向分配系数和车通分配系数的乘积，按交通状况和车通系数，即方向分配系数和车通分配系数的乘积，按交通状况和车通数通过调查确定车通数通过调查确定. .或查表确定。或查表确定。 沥青路面设计时，车道系数参照表沥青路面设计时，车道系数参照表1 1确定。确定。车道数车道数（双向）（双向）1 12 2 （分道行驶）（分道行驶） 2 2 （不分道行驶）（不分道行驶）4 4

33、6 68 8车道系数车道系数1.01.00.50.50.6-0.70.6-0.70.4-0.50.4-0.50.3-0.40.3-0.40.25-0.25-0.350.35表表1 1 车道系数车道系数公路等级公路等级高速、一高速、一级公路级公路二级公路二级公路三级公路三级公路四级公路四级公路设计年限（年）设计年限（年）151512128 86 6第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通水泥路面设计时，轮迹横向分布系数参照表水泥路面设计时，轮迹横向分布系数参照表2 2确定。确定。高速公路、一级公路高速公路、一级公路=0.17-0.22=0.17-0.22二级及二级以下公路二级

34、及二级以下公路车道宽度大于车道宽度大于7 m7 m=0.34-0.39=0.34-0.39车道宽度小于车道宽度小于7 m7 m=0.54-0.62=0.54-0.62表表 2 2轮迹横向分布系数轮迹横向分布系数第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第一章第一章 交通交通2.1 2.1 2.1 2.1 公路自然区划公路自然区划公路自然区划公路自然区划第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境2.2 路面温度状况路面温度状况 理论分析模型理论分析模型 1 1）均质半无限体热传导方程）均质半无限体热传导方程 由大气进入路面表面的热流，向路面结构的深处传导。对于由大气进入路面表面的热

35、流，向路面结构的深处传导。对于长度和宽方向比厚度大的路面结构来说，可以近似地假设为仅向深处的一长度和宽方向比厚度大的路面结构来说，可以近似地假设为仅向深处的一维热传导。由于路面结构层材料的导热性能差别不很大，因而可近似地将维热传导。由于路面结构层材料的导热性能差别不很大，因而可近似地将路面结构简化为均质半无限体。按上述假设，路面的温度场（路面内不同路面结构简化为均质半无限体。按上述假设，路面的温度场（路面内不同深度、不同时刻的温度值）可由均质半无限体的一维热传导偏微分方程确深度、不同时刻的温度值）可由均质半无限体的一维热传导偏微分方程确定。定。2 2）多层体系温度场）多层体系温度场 多层路面体

36、系的温度场，由于各结构层材料具有不同的热特性参数，多层路面体系的温度场，由于各结构层材料具有不同的热特性参数，须为各层分别建立热传导方程。须为各层分别建立热传导方程。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境 2.3沥青面层温度的估算沥青面层温度的估算 1 1）美国沥青协会）美国沥青协会( (AIAI) )法法 美国沥青协会路面厚度设计手册美国沥青协会路面厚度设计手册(MS(MS一一l)l)中，采用维特中，采用维特查克查克( (Witczak)Witczak)导出的公式估算沥青面层的月平均温度导出的公式估算沥青面层的月平均温度( (MMPT)MMPT)：式中：式中：MMATM

37、MAT月平均气温月平均气温( (0 0C)C); ; z z路面表面下的深度路面表面下的深度（inin）取取Z=1/3Z=1/3路面面层厚度处的温度作为该面层的代表温度。路面面层厚度处的温度作为该面层的代表温度。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境2.3沥青面层温度的估算沥青面层温度的估算 2 2）壳牌）壳牌(shell)(shell)方法方法 壳牌沥青路面设计方法根据气壳牌沥青路面设计方法根据气温和沥青层的厚度推算沥青面层的温和沥青层的厚度推算沥青面层的等效温度。等效温度。 首先，对每一个月的平均首先，对每一个月的平均气温值气温值MMATMMAT，由图由图2-2-22

38、-2-2查得相应查得相应的加权系数，将的加权系数，将1212个月的加权系数个月的加权系数取算术平均值后，再按此平均加权取算术平均值后，再按此平均加权系数查图系数查图2-2-22-2-2得到加权平均气温得到加权平均气温值值-MMAT-MMAT。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境 而后，而后，根据沥青面层根据沥青面层的厚度和的厚度和-MMATMMAT，由图由图2-2-2-32-3查取沥青查取沥青面层的等效温面层的等效温度值。度值。2.3沥青面层温度的估算沥青面层温度的估算 2 2）壳牌）壳牌(shell)(shell)方法方法第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第

39、二章 环境环境2.4 2.4 2.4 2.4 水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算 1)1)1)1)最大温度梯度经验预估关系式最大温度梯度经验预估关系式最大温度梯度经验预估关系式最大温度梯度经验预估关系式 依据各温度观测点的测定数据，通过逐步回归分析可依据各温度观测点的测定数据，通过逐步回归分析可依据各温度观测点的测定数据，通过逐步回归分析可依据各温度观测点的测定数据，通过逐步回归分析可建立二元或一元的回归关系式建立二元或一元的回归关系式建立二元或一元的回归关系式建立二元或一元的回归关系式( ( ( (

40、面层厚度为面层厚度为面层厚度为面层厚度为22cm):22cm):22cm):22cm):式中：式中：式中：式中：T T T Tg,mg,mg,mg,m最大温度梯度最大温度梯度最大温度梯度最大温度梯度（0 0 0 0C/cmC/cmC/cmC/cm）；）；）；）； T T T Ta a a a日气温差日气温差日气温差日气温差（0 0 0 0C C C C）；）；）；）； QQQQ太阳日辐射量太阳日辐射量太阳日辐射量太阳日辐射量（J/cmJ/cmJ/cmJ/cm2 2 2 2） 第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境2.4 2.4 2.4 2.4 水泥混凝土路面最大温度梯度的

41、估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算 2)2)最大温度梯度理论预估关系式最大温度梯度理论预估关系式 依据一维热传导方程和路表热流函数，可推演依据一维热传导方程和路表热流函数，可推演得到最大温度梯度的理论预估关系（面板厚度得到最大温度梯度的理论预估关系（面板厚度22cm22cm）式中式中: : ta 日照时间日照时间(h)。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境 2.4 2.4 2.4 2.4 水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度梯度的估算水泥混凝土路面最大温度

42、梯度的估算 3)3)各自然区划最大温度梯度各自然区划最大温度梯度T Tg,mg,m推荐值推荐值 我国公路水泥混凝土路面设计规范中对各自然区划混凝土面我国公路水泥混凝土路面设计规范中对各自然区划混凝土面层厚层厚22cm时的最大温度梯度推荐值，列于表时的最大温度梯度推荐值，列于表2-2-62-2-6。面层为其它厚度。面层为其它厚度时，按表时，按表2-2-72-2-7中所列的厚度修正系数中所列的厚度修正系数 修正最大温度梯度值。修正最大温度梯度值。自然区划自然区划II, VIIIIV,VIVIITg,m0.83-0.880.90-0.950.86-0.920.93-0.98面层厚度面层厚度（cm）1

43、61820222426281.171.111.051.000.940.890.84第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境2.5 2.5 冰冰 冻冻 指指 数数 冰冻指数是指在冬季气温累计度冰冻指数是指在冬季气温累计度- -日与时间的对应曲线上，日与时间的对应曲线上，最高和最低点之间的度最高和最低点之间的度- -日数，见图日数，见图2-2-42-2-4。度。度- -日定义为日平均气温日定义为日平均气温与与32320 0F(F(0 0C C) )之间的差数之间的差数; ;当日平均气温低于当日平均气温低于32320 0F F时，度时，度- -日为负数日为负数; ;高于高于323

44、20 0F F时，度时，度- -日为正数。设计时采用的冰冻指数，为日为正数。设计时采用的冰冻指数，为1010年气象记录期间年气象记录期间最冷一个冬季的数值，或者为最冷一个冬季的数值，或者为3030年记录中年记录中3 3个最冷冬季的平均值。个最冷冬季的平均值。 冰冻指数反映了低冰冻深度之间可以建立一定的关系。图冰冻指数反映了低冰冻深度之间可以建立一定的关系。图2-2-52-2-5所示，即为冰冻气温所示，即为冰冻气温( (低于冰冻温度低于冰冻温度) )的强度和持续时间累计影响，它的强度和持续时间累计影响，它同路基指数同非冻胀敏感类路基土的冰冻深度之间的经验关系。同路基指数同非冻胀敏感类路基土的冰冻

45、深度之间的经验关系。冰冻区指数冰冻区指数重重冰冻区冰冻区中冰冻区中冰冻区轻冰冻区轻冰冻区非非冰冻区冰冻区冻结指数冻结指数（）200020002000200080080080080050505050第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第二章第二章 环境环境3.1 3.1 路基土分类路基土分类 l 按粒径大小，土颗粒分为巨粒组、粗粒组和细粒组。按粒径大小，土颗粒分为巨粒组、粗粒组和细粒组。l 公路用土按各粒组的组成比例，分为巨粒土、粗粒土和公路用土按各粒组的组成比例，分为巨粒土、粗粒土和细粒土三大类。细粒土三大类。l 11巨粒土巨粒土 按巨粒颗粒的含量按巨粒颗粒的含量(50%(50%为界为界)

46、)分为漂石分为漂石土和卵石土两类，见表土和卵石土两类，见表2-3-22-3-2。l 22粗粒土粗粒土 指粗粒组颗粒含量大于指粗粒组颗粒含量大于50%50%的土，按其的土，按其组成成分、级配和细粒土含量进行分类，见表组成成分、级配和细粒土含量进行分类，见表2-3-32-3-3。l 33细粒土细粒土 指细粒组颗粒含量大于指细粒组颗粒含量大于50%50%的土，按塑的土，按塑性特性性特性( (图图2-3-1)2-3-1)进行分类，见表进行分类，见表2-32-3。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第三章第三章 土土 基基l注：注：CLCL低液限粘土，低液限粘土，CLOCLO有机质低液限粘土有机质低液

47、限粘土l MLML低液限粉土，低液限粉土，MLOMLO有机质低液限粉土有机质低液限粉土l CHCH高液限粘土，高液限粘土， CHOCHO有机质高液限粘土有机质高液限粘土l MHMH高液限粉土，高液限粉土， MHOMHO有机质高液限粉土有机质高液限粉土lA A线方程：线方程：I IP P=0.73=0.73（L L-20-20）3.2 3.2 土基干湿类型土基干湿类型l1）土基干湿类型）土基干湿类型l 土基干湿类型可按路床土的平均稠度土基干湿类型可按路床土的平均稠度W WC C作为标准划分为作为标准划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四种状态。干燥、中湿、潮湿和过湿四种状态。l 平均稠度平均稠度W WC

48、 C：l WC=（wL-wm）/(wL-wp）l 式中：式中： wL 土的液限含水量土的液限含水量（%）l wp 土的塑限含水量土的塑限含水量（%）l wm土的平均含水量土的平均含水量（%）。）。第二篇第二篇 路面设计参数路面设计参数第三章第三章 土土 基基l2 2、土基的压实度、土基的压实度K=rd/rd , max 式中式中： rd土现场施工压实后的密度土现场施工压实后的密度（g/cm3） rd , max_室内标准击实实验得到的最大干密度室内标准击实实验得到的最大干密度（g/cm3） 。各级公路路基压实度必须满足下表所要求的压实度。各级公路路基压实度必须满足下表所要求的压实度。第三节第三

49、节 路基土回弹模量路基土回弹模量l一、土基回弹模量（我国设计规范）一、土基回弹模量（我国设计规范）l 土基（静）回弹模量反映土基在局部静荷载作用下的荷土基（静）回弹模量反映土基在局部静荷载作用下的荷载载-回弹弯沉关系。它可通过在土基顶面进行刚性承载板加回弹弯沉关系。它可通过在土基顶面进行刚性承载板加载试验或者车轮加载试验实测确定载试验或者车轮加载试验实测确定;无实测条件时，可利用无实测条件时，可利用查表法估计。查表法估计。l 1.承载板测定承载板测定式中：式中：D承载板直径（承载板直径（cm）；）； 0路基土泊松比路基土泊松比，取取0.35 pi回弹变形（弯沉）回弹变形（弯沉）li小于小于0.

50、5mm（土基软土基软弱时为弱时为1.0mm）时的各级荷载（时的各级荷载（MPa） li 相应于各级加载相应于各级加载pi的回弹弯沉值（的回弹弯沉值（cm）.l 在土基顶面，用直径在土基顶面，用直径30cm的刚性承载板，通的刚性承载板，通过逐级加载、卸载，测定相应于各级荷载的回弹过逐级加载、卸载，测定相应于各级荷载的回弹弯沉值，按弹性半空间体公式计算土基的静回弹弯沉值，按弹性半空间体公式计算土基的静回弹模量值模量值:l2 2、弯沉测定法、弯沉测定法l 在土基顶面，应用弯沉仪测定双轮荷载作用下轮隙在土基顶面，应用弯沉仪测定双轮荷载作用下轮隙中心处的表面回弹弯沉值，按弹性半空间体公式计算土中心处的表

51、面回弹弯沉值，按弹性半空间体公式计算土基的的静回弹模量值：基的的静回弹模量值：l l式中式中:p、 测定车单轮轮胎接触地面的压强测定车单轮轮胎接触地面的压强( (MPaMPa) )和和当量圆的半径当量圆的半径(cm)(cm); ;l l0 轮隙中心处的回弹弯沉值轮隙中心处的回弹弯沉值(cm);l 0 弹性半空间体表面双轮荷载作用下的表面弹性半空间体表面双轮荷载作用下的表面弯沉系数，可近似取为弯沉系数，可近似取为0.712。l l 弯沉测定值与由承载板测定得到的回弹模量弯沉测定值与由承载板测定得到的回弹模量值之间，可以通过大量实测数据的收集和统计分值之间，可以通过大量实测数据的收集和统计分析，建

52、立经验回归关系式，如下式所示：析，建立经验回归关系式，如下式所示：l l Eo=2430l0 -0.7l式中式中:lo 轮隙中心处的回弹弯沉值轮隙中心处的回弹弯沉值(0.0lmm)。3、查表法、查表法l 土基回弹模量值是土的类型、含水量和压实度土基回弹模量值是土的类型、含水量和压实度( (干密干密度度) )的函数。的函数。l l 根据全国不同地区土基回弹模量值的大量调查根据全国不同地区土基回弹模量值的大量调查和试验结果，可以统计分析得到不同自然区划、不同土和试验结果，可以统计分析得到不同自然区划、不同土类和不同稠度的土基回弹模量参考值，并汇总为表类和不同稠度的土基回弹模量参考值，并汇总为表2-

53、3-2-3-1010。l 在无实测条件在无实测条件( (如新建公路如新建公路) )时，可按公路所在时，可按公路所在的自然区划、路基土的类型、土基的干湿类型的自然区划、路基土的类型、土基的干湿类型( (即平均稠即平均稠度度) )，查表，查表23-1023-10，估计土基的回弹模量值。由于该表，估计土基的回弹模量值。由于该表数值是以轻型击实标准为依据编制的，当采用重型击实数值是以轻型击实标准为依据编制的，当采用重型击实标准要求土基压实度时，土基回弹模量采用值可较表列标准要求土基压实度时，土基回弹模量采用值可较表列数值提高数值提高15%-30%15%-30%。二、土基动回弹模量二、土基动回弹模量 1

54、 1、室内试验测定、室内试验测定l 路基土试样进行重复加载三轴压缩试验，路基土试样进行重复加载三轴压缩试验，测定各级重复偏应力测定各级重复偏应力 作用下的回弹应变量作用下的回弹应变量 。按土基实际承受的应力级位，由下式确定土的。按土基实际承受的应力级位，由下式确定土的回弹模量回弹模量: :l式中式中: : 重复施加的重复施加的竖向应力和侧限应力；竖向应力和侧限应力；l 相应于偏应力级位相应于偏应力级位 的回弹应变量。的回弹应变量。动三轴动三轴试验方法试验方法l三轴压缩试验与应力摩尔圆2 2、路表动弯沉盆测定法、路表动弯沉盆测定法l动荷载作用下路面结构内的应力区l 采用稳态采用稳态( (正弦式正

55、弦式) )动弯沉仪或落锤动弯沉仪或落锤( (脉冲式脉冲式) )动弯沉仪，动弯沉仪，在路面表面测定动荷载作用下路表面的弯沉盆。由设置在在路面表面测定动荷载作用下路表面的弯沉盆。由设置在外侧的检波器量测到的弯沉值，按下式确定土基的动回弹外侧的检波器量测到的弯沉值，按下式确定土基的动回弹模量值模量值E Er r: :l式中：式中：P P 所施加的动荷载所施加的动荷载 (N)(N)，l l lr r 该级动荷载作用下距承载板中心该级动荷载作用下距承载板中心r r处量处量测到的弯沉值（测到的弯沉值（mmmm) )，l r r由承载板中心到弯沉量测点的径向距离由承载板中心到弯沉量测点的径向距离( (mm)

56、mm); ; C C考虑弯沉量测点应力级位偏小的修正系考虑弯沉量测点应力级位偏小的修正系数，其值约为数，其值约为0.330.200.330.20，面层结构刚度小取低值，反之，面层结构刚度小取低值，反之取高值。取高值。第四节第四节 路基反应模量和加州承载比路基反应模量和加州承载比l一、路基反应模量一、路基反应模量lE.WinklerE.Winkler地基模型地基模型l 在刚性路面设计中，采用文克勒地基模型时，在刚性路面设计中，采用文克勒地基模型时，用地基反应模量表征地基刚度。采用直径为用地基反应模量表征地基刚度。采用直径为76cm76cm的的刚刚性承载板测试。按总弯沉量性承载板测试。按总弯沉量l

57、=1.27mm(或压力或压力p=0.70KN/m2)的的压力或弯沉值，由下式计算：压力或弯沉值，由下式计算： 通常采用承载板直径为通常采用承载板直径为30cm30cm，则按下式换算：则按下式换算： K K7676=0.4K=0.4K3030 实验中采用回弹弯沉，则得到回弹反应模量实验中采用回弹弯沉，则得到回弹反应模量K Kr ,r ,其关系为：其关系为：K Kr r=1.77K=1.77K7676l 水泥混凝土路面板内应力相等的条件下水泥混凝土路面板内应力相等的条件下, ,地基反应模量地基反应模量K K与土基回弹模量与土基回弹模量E E0 0的关系：的关系：l式中：式中：E E1 1、u u1

58、 1、h h1 1分别为混凝土板的弹性模量、分别为混凝土板的弹性模量、泊松比和厚度；泊松比和厚度； u u0 0路基泊松比。路基泊松比。l 33加州承载比加州承载比CBRCBR值值 l 加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定土基及其它路面材料承载能力的指标。承载能力以评定土基及其它路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBRCBR值。值。l 试验时，用一个试验时，用一个端部面积为

59、端部面积为19.35cm19.35cm2 2的的标准压头，以标准压头，以0.127cm/min0.127cm/min的速度压的速度压入土中。记录每贯入入土中。记录每贯入0.254cm0.254cm时的单位压力，时的单位压力，直至总压入深度达到直至总压入深度达到1.27cm1.27cm时为止。时为止。贯入深度贯入深度（mm）2.545.087.6210.1612.70标准压力标准压力（MPa）7.0310.5513.3616.1718.23 标准压力值是用高质量碎石材料由试验求得，其标准压力值是用高质量碎石材料由试验求得，其值如下表。值如下表。 取贯入深度为取贯入深度为2.54mm2.54mm时

60、的压力值时的压力值p(MPa)p(MPa)，以此值以此值除以除以7 7（MPaMPa）, ,即可得到即可得到CBRCBR： CBR=p/7100%CBR=p/7100% 注意：注意：但当贯入深度但当贯入深度2.54mm2.54mm时的时的CBRCBR小于贯入深度小于贯入深度5.08mm5.08mm时的时的CBRCBR时，则取贯入深度时，则取贯入深度5.08mm5.08mm时的时的CBRCBR。 说明说明：1 1、CBRCBR与地基反应模量的关系与地基反应模量的关系与地基反应模量的关系与地基反应模量的关系lCBR-KCBR-K的的关系曲线关系曲线2、CBR与回弹模量的关系与回弹模量的关系 E0=

61、 n CBR式中：式中：n n回归系数，变动于回归系数，变动于520520之间，通之间，通常取平均值常取平均值1010。比如。比如SHELLSHELL设计法。设计法。第四章第四章 路面材料特性路面材料特性第一节第一节 强度与刚度强度与刚度一、未经结合料处治的粒料一、未经结合料处治的粒料 用作基层或垫层的碎、砾石等粒料，其应力用作基层或垫层的碎、砾石等粒料，其应力- -应变应变关系呈非线性，用回弹模量来表征。关系呈非线性，用回弹模量来表征。 影响影响E Er r值的主要因素为作用应力的大小、密实度和值的主要因素为作用应力的大小、密实度和湿度湿度 ( (饱和度饱和度) )。E Er r随应力增大、

62、密实度增加和饱和度降随应力增大、密实度增加和饱和度降低而增加。低而增加。1 1、试验测定方法：、试验测定方法： （1)1)重复加载三轴压缩试验重复加载三轴压缩试验 试样直径应为试样直径应为粒料最大粒径的粒料最大粒径的4 4倍倍 ( (最好为最好为6 6倍倍) )，高度为直径的，高度为直径的2 2倍。倍。侧限压力施加的范围为侧限压力施加的范围为0.0068950.138MPa;0.0068950.138MPa;对每一级侧对每一级侧限压力，所施加的偏应力为侧限压力的限压力，所施加的偏应力为侧限压力的l5l5倍。倍。（2）整层测定整层测定在深为在深为1m1m、长和宽为长和宽为32m32m的整层粒料试

63、的整层粒料试 槽内，槽内，采用弯沉仪或承载板测定回弹弯沉值后计算得到。采用弯沉仪或承载板测定回弹弯沉值后计算得到。（3 3）分层测定）分层测定在单层路面结构上，分别测定路表回弹弯沉在单层路面结构上，分别测定路表回弹弯沉值和土基回弹模量值后，利用双层体系理论解反算得到。值和土基回弹模量值后，利用双层体系理论解反算得到。 2 2、回弹模量关系式（、回弹模量关系式（AASHTOAASHTO路面设计指南）路面设计指南） 粒料回弹模量值可参考由重复加载三轴压缩试粒料回弹模量值可参考由重复加载三轴压缩试验结果整理得到的下述关系式确定：验结果整理得到的下述关系式确定： Er =K Er =K 1 1(/0.

64、006895 )(/0.006895 )K2K2 (M P (M P a) a) 式中式中:应力状态或主应力之和应力状态或主应力之和(MPa),=(MPa),=1 1+2 2+3 3= = 1 1+2+23 3 ，典型值可参考表典型值可参考表2-4-12-4-1选用选用; ; K K1 1和和K K2-2- 同材料有关的回归系数，可参考表同材料有关的回归系数，可参考表2-4-22-4-2选用。选用。 主应力之和主应力之和值值(MPa)参考值参考值 表表2-4-1沥沥 青青 粒粒 料料 基基 层层 粒料垫层粒料垫层面层厚面层厚 土基回弹模量（土基回弹模量（MPa） (厚厚15 30cm ) (c

65、m ) 20.685 51.713 103.426 15 0.034 0.034 0.034 0.034K1和和K2参考值参考值 表表2-4-2湿度湿度 粒粒 料料 基基 层层 粒粒 料料 垫垫 层层状况状况 K1 K2 K1 K2干干 41.3768.95 0.50.7 41.3755.16 0.40.6 潮湿潮湿 27.5841.37 0.50.7 27.5841.37 0.40.6湿湿 13.7927.58 0.50.7 10.3427.58 0.40.6粒料基（垫）层重复加载三轴压缩试验结果粒料基（垫）层重复加载三轴压缩试验结果3 3、我国路面设计用粒料基（垫）层回弹模量参、我国路面设

66、计用粒料基（垫）层回弹模量参考值考值 公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006JTG D50-2006JTG D50-2006JTG D50-2006）推荐的粒料基层与垫层回弹模量值为：推荐的粒料基层与垫层回弹模量值为： 填隙碎石填隙碎石 基层基层 200 280 MPa 泥结碎石泥结碎石 面层面层 200 280 MPa 级配碎、砾石基层级配碎、砾石基层 200 350 MPa 面层面层 350 MPa 级配砂砾级配砂砾 垫层垫层 150 200 MPa 天然砂砾天然砂砾 垫层垫层 150 200 Mpa二、石灰、水泥稳定类材料二、石灰、水泥稳定类材料 石灰稳定类石

67、灰稳定类( (石灰土、石灰石灰土、石灰- -粉煤灰稳定粒料等粉煤灰稳定粒料等) )和水泥稳定类和水泥稳定类( (水泥土、水泥稳定粒料、贫混凝水泥土、水泥稳定粒料、贫混凝土等土等) )材料，其应力材料，其应力 应变关系接近于线性，用弹应变关系接近于线性，用弹性模量表征。其值同土或集料类型、石灰或水泥性模量表征。其值同土或集料类型、石灰或水泥含量、含水量和养生时间等有关，变动范围较大。含量、含水量和养生时间等有关，变动范围较大。 我国现行规范采用劈裂抗拉强度和抗压回弹我国现行规范采用劈裂抗拉强度和抗压回弹模量作为设计参数。模量作为设计参数。 1 1、试验测定方法、试验测定方法 （1)1)劈裂强度采

68、用圆柱体试件平放作劈裂试劈裂强度采用圆柱体试件平放作劈裂试验确定。验确定。 P P d d劈裂试验图劈裂试验图式中：式中：P P试件被劈开时的最大荷载试件被劈开时的最大荷载（MPaMPa）; ; d d、LL圆柱体试件的直径与高度（圆柱体试件的直径与高度（cmcm）. .（2)2)利用圆柱体试件利用圆柱体试件(1515cm(1515cm）进行逐级加载与卸载方进行逐级加载与卸载方法测试试件的应力法测试试件的应力- -轴向回弹应变的关系，根据试验结轴向回弹应变的关系，根据试验结果确定其回弹模量值果确定其回弹模量值。 P P 百分表百分表 L L 抗压回弹模量试验抗压回弹模量试验 E Er r =

69、=0.5P0.5P/0.5P0.5P2 2、我国路面设计规范推荐的半刚性材料回弹模量值、我国路面设计规范推荐的半刚性材料回弹模量值( (MPaMPa) )三、水泥混凝土三、水泥混凝土 1 1、测试方法：采用梁式试件的三分、测试方法：采用梁式试件的三分点加载试验测试混凝土的抗折强度与模量。点加载试验测试混凝土的抗折强度与模量。 2 2、我国规范推荐值、我国规范推荐值 水泥混凝土的弯拉强度与抗折模量水泥混凝土的弯拉强度与抗折模量（MPaMPa）混凝土计算抗折强混凝土计算抗折强4.04.55.05.5计算抗折模量（计算抗折模量（10104 4）2.72.83.13.3四、沥青混合料四、沥青混合料 沥

70、青混合料的应力沥青混合料的应力- -应变关系同加荷时间应变关系同加荷时间t t和温度和温度T T有有关。为此，用劲度模量关。为此，用劲度模量Sm定义定义： Sm(t,T)=/1 1、试验测试方法试验测试方法： 可以采用可以采用3 3类试验方法测定：类试验方法测定： 1 1）蠕变试验）蠕变试验 2 2）动态加载试验）动态加载试验 3 3）重复加载试验）重复加载试验 各种测试方法如图所示。各种测试方法如图所示。2 2、我国规范推荐值、我国规范推荐值 我国我国公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）推荐的沥青混推荐的沥青混合料设计参数值见下表。合料设计参数值见下表。第三节

71、第三节 疲劳特性疲劳特性一、半刚性基层一、半刚性基层 疲劳方程为疲劳方程为式中：式中： 分别为半刚性基层的拉应力和抗拉强度（分别为半刚性基层的拉应力和抗拉强度（MPa）； Nf 到达疲劳破坏时的应力作用次数。到达疲劳破坏时的应力作用次数。 A、B回归系数，二灰稳定粒料：回归系数，二灰稳定粒料：A=0.1103，B=0.0633 水泥稳定粒料：水泥稳定粒料： A=0.1339，B=0.0697 /f Nf二、水泥混凝土二、水泥混凝土 水泥混凝土疲劳方程水泥混凝土疲劳方程：式中：式中： 分别为混凝土的拉应力和抗拉强分别为混凝土的拉应力和抗拉强度度（MPa）； Nf_到达疲劳破坏时的应力作用次数。到

72、达疲劳破坏时的应力作用次数。 （1）我国）我国公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范采用的采用的疲劳方程的疲劳方程的 A=0.944，B=0.077 （2）PCA的疲劳方程：的疲劳方程：A=0.972，B=0.0828三、沥青混合料三、沥青混合料沥青混合料的疲劳方程通常采用下述形式沥青混合料的疲劳方程通常采用下述形式:式中：式中： Nf 到达破坏时的应力反复作用次数；到达破坏时的应力反复作用次数； t 反复弯拉应变的大小反复弯拉应变的大小(mm/mm)； Sm 沥青混合料的劲度模量沥青混合料的劲度模量(Pai); k、a、b 由试验确定的系数。由试验确定的系数。1.美国沥青协会美

73、国沥青协会(AI)设计方法采用的疲劳方程设计方法采用的疲劳方程为为:式中式中: Nf_到达疲劳损坏时的标准轴载到达疲劳损坏时的标准轴载(80KN)反复作用次数反复作用次数; 沥青混合料的复数模量沥青混合料的复数模量(psi,1psi=6.894kPa); Va、和和Vb空气和沥青的体积含量空气和沥青的体积含量(%)。 上式的疲劳损坏标准相当于上式的疲劳损坏标准相当于AASHO试验路所选路段中试验路所选路段中约有约有约有约有20%以上的面积出现疲劳开裂。以上的面积出现疲劳开裂。2壳牌壳牌(Shell)设计方法采用的疲劳方程：设计方法采用的疲劳方程： 式中：式中： 沥青劲度模量（沥青劲度模量（Pa

74、）。）。l3、我国公路沥青路面设计规范我国公路沥青路面设计规范 式中：式中：_ _ 沥青层底部拉应力沥青层底部拉应力（MPaMPa）第四节第四节 材料参数的变异性材料参数的变异性 由于材料性质的不均匀性、施工质量控制水平由于材料性质的不均匀性、施工质量控制水平的差异以及实验测试中的误差，路面材料的性质参的差异以及实验测试中的误差，路面材料的性质参数存在着不同程度的变异性。数存在着不同程度的变异性。 第五节第五节 其他材料特性其他材料特性一、热特性一、热特性1 1、导热系数和比热、导热系数和比热路面材料的导热系数路面材料的导热系数和比热和比热S Sh h, ,见表。见表。路面材料的导热系数路面材

75、料的导热系数和比热和比热S Sh h 材材 料料 辐射热吸收能力辐射热吸收能力 导热系数导热系数 比比 热热 b(%)b(%) W/(m.W/(m.0 0c) Sc) Sh h J/(kg.J/(kg.0 0c c 沥青混凝土沥青混凝土 8895 1.2143.099 8379218895 1.2143.099 837921水泥混凝土水泥混凝土 6065 0.9213.475 92110466065 0.9213.475 9211046水泥稳定土水泥稳定土 0.5441.172 8370.5441.172 8372 2、线膨胀系数、线膨胀系数 沥青混凝土的线膨胀系数约为沥青混凝土的线膨胀系数约

76、为（2.163.062.163.06）1010-5-5/ /0 0C C。 水泥混凝土的线膨胀系数通常取水泥混凝土的线膨胀系数通常取1.0101.010-5-5/ /0 0C C。二、摩擦系数二、摩擦系数 水泥混凝土板底同基层或旧面层顶面间的摩擦系数。水泥混凝土板底同基层或旧面层顶面间的摩擦系数。水泥混凝土板底摩擦系数水泥混凝土板底摩擦系数板板 底底 材材 料料 类类 型型 摩摩 擦擦 系系 数数 沥青表面处治沥青表面处治 2.22.2 石灰稳定、水泥稳定和沥青稳定石灰稳定、水泥稳定和沥青稳定 1.81.8 砾石和碎石砾石和碎石 1.51.5 砂岩砂岩 1.21.2 天然路基天然路基 0.90

77、.9第三篇第三篇 柔性路面设计柔性路面设计第一章第一章 新建柔性路面设计新建柔性路面设计第一节第一节 柔性路面（沥青路面）结构组合设计柔性路面（沥青路面）结构组合设计 Rigid Pavement Layout Flexible Pavement Layout 第一节第一节 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计沥青路面结构分为面层、基层、垫层。沥青路面结构分为面层、基层、垫层。 沥青面层可以分为表面层、中面层、下沥青面层可以分为表面层、中面层、下面层。面层。1 1）热拌沥青混合料（）热拌沥青混合料（）热拌沥青混合料（）热拌沥青混合料（HMAHMAHMAHMA）面层面层面层面层1.1.沥青混

78、合料结构层沥青混合料结构层由上表可知：由上表可知： 表面层只能细粒式或中粒式沥青混凝土，中面层用中粒表面层只能细粒式或中粒式沥青混凝土，中面层用中粒式或粗粒式沥青混凝土、下面层用中粒式或粗粒式沥青混凝式或粗粒式沥青混凝土、下面层用中粒式或粗粒式沥青混凝土。土。 选择沥青混凝土路面面层各层的级配时，应至少有一层选择沥青混凝土路面面层各层的级配时，应至少有一层是密级配的沥青混凝土，以防雨水下渗。是密级配的沥青混凝土，以防雨水下渗。 抗滑面层宜选用抗滑面层宜选用SMA、AC-C，有条件可选用有条件可选用OGFC 。 OGFC适用适用于年平均降雨量大于于年平均降雨量大于800mm地区的磨耗层地区的磨耗

79、层（厚度（厚度20mm左右）和排水路面的表面层（厚度左右）和排水路面的表面层（厚度3040mm），），沥青必须采用高黏度改性沥青沥青必须采用高黏度改性沥青,掺入适量的消石灰、纤维稳定掺入适量的消石灰、纤维稳定剂剂。 其下必须设计防水层，并将雨水排除路基。其下必须设计防水层，并将雨水排除路基。 混合料混合料代号代号最大集料最大集料粒径粒径（mm）高速公路、一级公路高速公路、一级公路二级及二级以二级及二级以下公路下公路适用层位适用层位沥青层厚沥青层厚 度度（cm）三层式三层式两层式两层式特粗粒式特粗粒式AM-4037.5AM-40AM-40调平层调平层810粗粒式粗粒式AM-2526.5AM-25

80、AM-25上基层上基层56中粒式中粒式AM-20AM-1619.016.0AM-20下面层下面层45细粒式细粒式AM-1313.2AM-13表面层表面层2.54各类沥青碎石的的适用范围、层次和厚度各类沥青碎石的的适用范围、层次和厚度 沥青碎石只用于二级及以下公路的下面层，基层或者调沥青碎石只用于二级及以下公路的下面层，基层或者调平层。平层。 若用做表面层，则必须做下封层。若用做表面层，则必须做下封层。2 2 2 2）沥青碎石基层）沥青碎石基层）沥青碎石基层）沥青碎石基层 沥青碎石按空隙率大小可分为密级配、半开级配和开级配。密级配沥沥青碎石按空隙率大小可分为密级配、半开级配和开级配。密级配沥沥青

81、碎石按空隙率大小可分为密级配、半开级配和开级配。密级配沥沥青碎石按空隙率大小可分为密级配、半开级配和开级配。密级配沥青碎石基层青碎石基层青碎石基层青碎石基层( ATB-25( ATB-25( ATB-25( ATB-25、30303030、40)40)40)40)、半开级配沥青碎石（半开级配沥青碎石（AMAM）基层（基层（承重、减承重、减反、排水反、排水）与开级配沥青碎石（）与开级配沥青碎石（ATPBATPB）基层基层（排水）。（排水）。3 3）沥青玛蹄脂碎石混合料（）沥青玛蹄脂碎石混合料（SMASMA） 沥青玛蹄脂碎石混合料（简称沥青玛蹄脂碎石混合料（简称SMASMA），是一种以沥是一种以沥

82、青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料（沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料（沥青胶浆），填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的青胶浆），填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的沥青混合料。沥青混合料。 适用于高速公路、一级公路做抗滑表层使适用于高速公路、一级公路做抗滑表层使用，其厚度用，其厚度3.5-4.0cm3.5-4.0cm。 SMASMA应选用磨光值大于应选用磨光值大于4242的硬质石料，的硬质石料，最大粒径宜为最大粒径宜为13mm13mm或或16mm16mm。应选针入度小、粘度较大应选针入度小、粘度较大的沥青，并宜采用改性沥青，油石比不宜小于的沥青，并宜采用改性沥青，油石比不宜

83、小于6.2%6.2%。纤维稳定剂的用量，对木质素纤维和聚酯纤维为混合纤维稳定剂的用量，对木质素纤维和聚酯纤维为混合料总质量的料总质量的0.3%0.3%，矿物纤维为混合料总质量的，矿物纤维为混合料总质量的0.4%0.4%。 这种混合料多用作表面层，厚度这种混合料多用作表面层，厚度3-4cm3-4cm，具有抗车辙、抗低温开裂、耐久性（抗疲劳）和抗滑具有抗车辙、抗低温开裂、耐久性（抗疲劳）和抗滑性能好的优点。性能好的优点。 4 4）多空隙沥青混合料）多空隙沥青混合料(SAC(SAC、OGFC)OGFC) 这种混合料由开级配集料与沥青拌和而成，压实这种混合料由开级配集料与沥青拌和而成，压实后剩余空隙率

84、通常在后剩余空隙率通常在1515（1818）%-25%-25%之间。之间。 这种混合料多用于表面层，起排水、抗滑和降这种混合料多用于表面层，起排水、抗滑和降低噪声的作用。厚度视集料级配而异，一般为低噪声的作用。厚度视集料级配而异，一般为4.0cm4.0cm左右。左右。 5 5）沥青贯入碎石）沥青贯入碎石 沥青贯入碎石是在经过初步碾压的碎石沥青贯入碎石是在经过初步碾压的碎石( (或破或破碎砾石碎砾石) )上，浇灌沥青、撒布嵌缝料，经压实而成。用作沥上，浇灌沥青、撒布嵌缝料，经压实而成。用作沥青表面层时，在其表面可再铺筑热拌沥青混合料封层。青表面层时，在其表面可再铺筑热拌沥青混合料封层。 沥青贯入

85、碎石面层适用于二级及二级以下公路的路面，沥青贯入碎石面层适用于二级及二级以下公路的路面，也可用作沥青路面的基层。也可用作沥青路面的基层。 沥青贯入式路面的厚度宜为沥青贯入式路面的厚度宜为4-8cm4-8cm，但乳化沥但乳化沥青贯入式路面的厚度不宜超过青贯入式路面的厚度不宜超过5cm5cm。当贯入层上部加铺拌和当贯入层上部加铺拌和的沥青混合料面层时，总厚度宜为的沥青混合料面层时，总厚度宜为7cm-10cm7cm-10cm，其中拌和层其中拌和层的厚度宜为的厚度宜为3cm4cm3cm4cm。6 6）乳化沥青碎石混合料）乳化沥青碎石混合料 这种混合料采用乳化沥青与矿料在常温状态下这种混合料采用乳化沥青

86、与矿料在常温状态下拌和而成，压实后剩余空隙率在拌和而成，压实后剩余空隙率在10%10%以上。它适用于三级以以上。它适用于三级以下公路的沥青面层、二级公路的罩面层以及各级公路沥青下公路的沥青面层、二级公路的罩面层以及各级公路沥青路面的联结层或整平层。路面的联结层或整平层。 这种混合料用作面层时宜采用双层式，下层选这种混合料用作面层时宜采用双层式，下层选用粗粒式沥青碎石混合料，上层选用中粒式或细粒式沥碎用粗粒式沥青碎石混合料，上层选用中粒式或细粒式沥碎石混合料。单层式只宜在少雨、干燥地区或半刚性基层上石混合料。单层式只宜在少雨、干燥地区或半刚性基层上使用；在多雨、潮湿地区必须做上封层或下封层。使用

87、；在多雨、潮湿地区必须做上封层或下封层。7 7）沥青表面处治）沥青表面处治 沥青表面处治是集料和沥青按层铺或拌和方沥青表面处治是集料和沥青按层铺或拌和方法施工的薄面层。它适用于三级及三级以下公路、各级公法施工的薄面层。它适用于三级及三级以下公路、各级公路施工便道以及在旧沥青面层上加铺罩面式磨耗层。路施工便道以及在旧沥青面层上加铺罩面式磨耗层。 层铺法可分为单层、双层、三层，厚度宜为层铺法可分为单层、双层、三层，厚度宜为1.0cm3.0cm1.0cm3.0cm。单层表处厚度为单层表处厚度为1.0cm-l.5cm;1.0cm-l.5cm;双层表处厚双层表处厚度为度为1.5cm2.5cm;1.5cm

88、2.5cm;三层表处厚度为三层表处厚度为25cm3.0cm25cm3.0cm。施工时施工时宜采用沥青洒布车及集料撒布机联合作业。拌和法沥青表宜采用沥青洒布车及集料撒布机联合作业。拌和法沥青表面处治路面可采用热拌热铺或冷拌冷铺法施工，其厚度宜面处治路面可采用热拌热铺或冷拌冷铺法施工，其厚度宜为为3m4cm3m4cm。施工时基层顶面应洒透层沥青或粘层，或做下施工时基层顶面应洒透层沥青或粘层，或做下封层，使面层与基层之间结合紧密，防止雨雪下渗。封层，使面层与基层之间结合紧密，防止雨雪下渗。8 8）微表处与稀浆封层）微表处与稀浆封层彩色沥青路面一例2 2、面层类型选择、面层类型选择 面层类型的选择取决

89、于公路等级和交通量，面层类型的选择取决于公路等级和交通量，根根据使用要求、设计年限内标准轴载的累计作用次据使用要求、设计年限内标准轴载的累计作用次数，以及筑路材料、施工机械设备等按表数，以及筑路材料、施工机械设备等按表4-1-34-1-3选选用。用。 高级路面的设计年限是指在规定期限内满高级路面的设计年限是指在规定期限内满足足预期累计标准轴次所需承载力，并允许在该期限预期累计标准轴次所需承载力，并允许在该期限内进行一次修复路表功能的大、中修内进行一次修复路表功能的大、中修( (罩面罩面) )条件条件下，路面应具有的使用寿命。次高级路面或中、下，路面应具有的使用寿命。次高级路面或中、低级路面的设

90、计年限，是指满足规定时间内预测低级路面的设计年限，是指满足规定时间内预测标准累计轴次所需承载力，在小修保养的条件下，标准累计轴次所需承载力，在小修保养的条件下，路面应具有的使用寿命。路面应具有的使用寿命。公路等级公路等级路面等级路面等级面层类型面层类型设计年限设计年限（年）（年）设计年限内设计车设计年限内设计车道的累计标准轴次道的累计标准轴次（10104 4）高速公路高速公路一级公路一级公路高级路面高级路面沥青混凝土沥青混凝土1515400400二级公路二级公路高级路面高级路面沥青混凝土沥青混凝土1212200200次次高级路面高级路面热拌沥青碎石混合热拌沥青碎石混合料、沥青贯入式料、沥青贯入

91、式1010100200100200三级公路三级公路次次高级路面高级路面乳化沥青碎石混合乳化沥青碎石混合料、沥青表面处治料、沥青表面处治8 81010010100四级四级公路公路中级路面中级路面水结碎石、泥结碎水结碎石、泥结碎石、级配碎石、半石、级配碎石、半整齐石块路面整齐石块路面5 51010低级路面低级路面粒料改善土粒料改善土5 5路面面层类型选择路面面层类型选择 3 3、面层厚度、面层厚度 沥青面层直接承受着车辆荷载的反复作用和各种气候沥青面层直接承受着车辆荷载的反复作用和各种气候条件的影响，它直接关系着路面是否能提供平整、坚实、条件的影响，它直接关系着路面是否能提供平整、坚实、抗滑、耐久

92、、稳定的服务性能。抗滑、耐久、稳定的服务性能。 为保证沥青路面的使用性能和耐久性，沥青面层必须为保证沥青路面的使用性能和耐久性，沥青面层必须要有适当的厚度。半刚性基层上沥青面层的厚度应根据公要有适当的厚度。半刚性基层上沥青面层的厚度应根据公路等级、交通量及其组成、沥青品种和质量以及气候条件，路等级、交通量及其组成、沥青品种和质量以及气候条件，按照表按照表4-14-1中的沥青层推荐厚度选用。各省、市修建的高中的沥青层推荐厚度选用。各省、市修建的高速公路、一级公路，其交通量变化范围较大，交通组成也速公路、一级公路，其交通量变化范围较大，交通组成也不相同不相同( (现有高速公路和一级公路，每一车道的

93、设计当量现有高速公路和一级公路，每一车道的设计当量轴次可达轴次可达400-2700400-2700万次万次) )。沥青面层厚度的确定，应认真。沥青面层厚度的确定，应认真分析分析“工程可行性研究报告工程可行性研究报告”所提供的资料，必要时应作所提供的资料，必要时应作补充交通量及轴载组成调查，经论证并结合当地实践经验补充交通量及轴载组成调查，经论证并结合当地实践经验确定适宜的厚度。确定适宜的厚度。表4-1 4 4、层间结合、层间结合 设计时，需采取一定的技术措施，加强设计时，需采取一定的技术措施，加强路面结构各层之间的结合，提高路面结构整体性，路面结构各层之间的结合，提高路面结构整体性，应使各结构

94、层之间不产生层间滑移。下列措施供设应使各结构层之间不产生层间滑移。下列措施供设计参考。计参考。 （1 1）在沥青面层与半刚性基层或粒料基）在沥青面层与半刚性基层或粒料基层之间用改性乳化沥青作一层稀浆封层（厚度层之间用改性乳化沥青作一层稀浆封层（厚度1 11.5cm1.5cm），），即加强即加强层间粘结也起防水层作用层间粘结也起防水层作用。黏黏层油层油 (2)(2)在沥青面层与半刚性基层或粒料基层在沥青面层与半刚性基层或粒料基层之间须洒透层沥青。之间须洒透层沥青。透层沥青透层沥青可用乳化沥青或稀释可用乳化沥青或稀释沥青。当半刚性基层表面过分干燥而出现细料松散沥青。当半刚性基层表面过分干燥而出现细

95、料松散时，应清除松散细料，并洒少量水，待表面稍干后时，应清除松散细料，并洒少量水，待表面稍干后再浇透层沥青。若基层表面细料较多，可均匀地撒再浇透层沥青。若基层表面细料较多，可均匀地撒少量石屑，待洒水碾压稳定后，再酒透层沥青。少量石屑，待洒水碾压稳定后，再酒透层沥青。 透层沥青透层沥青用量应根据基层类型而定，宜通用量应根据基层类型而定，宜通过试洒确定，透层沥青不宜流淌，不能在基层表面过试洒确定，透层沥青不宜流淌，不能在基层表面形成油膜，最好是沥青透入基层表面形成油膜，最好是沥青透入基层表面35mm35mm。也可在也可在半刚性基层上分两次洒乳化沥青，一次洒布量为半刚性基层上分两次洒乳化沥青，一次洒

96、布量为0.31/m0.31/m2 2-0.51l/m-0.51l/m2 2，再撒布再撒布2m2m3 3/1000m/1000m2 2 3m3m3 3/1000m/1000m2 2的粗砂或石屑，若有施工车辆通行，撒布量宜增加的粗砂或石屑，若有施工车辆通行，撒布量宜增加到到3m3m3 3/1000m/1000m2 2 4m4m3 3/1000m/1000m2 2 。 (3)(3)在多雨地区或多雨季节施工，宜用在多雨地区或多雨季节施工，宜用层铺法单层表处或沥青石屑混合料做下封层，以防层铺法单层表处或沥青石屑混合料做下封层，以防止雨水渗入基层。止雨水渗入基层。 (4)(4)当沥青层由双层或三层组成时，

97、若当沥青层由双层或三层组成时，若不能连续施工而沥青表面被污染或在旧沥青面层及不能连续施工而沥青表面被污染或在旧沥青面层及水泥混凝土面层上加铺沥青层时，均应在该层上洒水泥混凝土面层上加铺沥青层时，均应在该层上洒布粘层沥青。粘层沥青可用快裂沥青乳液，洒布量布粘层沥青。粘层沥青可用快裂沥青乳液，洒布量约为约为0.4l/m0.4l/m2 2一一0.7l/m0.7l/m2 2。若要求层间结合良好，增加若要求层间结合良好，增加层间粘结强度可用改性乳化沥青。层间粘结强度可用改性乳化沥青。二、基层与垫层二、基层与垫层1 1、有机结合料稳定类：、有机结合料稳定类： 乳化沥青碎石混合料、乳化沥青碎石混合料、 沥青

98、贯入式、沥青贯入式、热拌沥青碎石混合料热拌沥青碎石混合料2 2、无机结合料稳定类、无机结合料稳定类l 水泥稳定类：水泥稳定类：各级公路的基层与底基层各级公路的基层与底基层l 石灰稳定类：石灰稳定类：各级公路底基层、二级及以下公路各级公路底基层、二级及以下公路 的的基层基层l 工业废渣稳定类（工业废渣稳定类（石灰粉煤灰类、水泥粉煤石灰粉煤灰类、水泥粉煤灰类、石灰煤渣类）：灰类、石灰煤渣类）：各级公路的基层与底基层各级公路的基层与底基层l各种稳定细粒土均不能用于高级路面的基层。各种稳定细粒土均不能用于高级路面的基层。 二、基层与垫层二、基层与垫层3 3、粒料类、粒料类l 级配型级配型l 嵌锁型嵌锁

99、型4 4、刚性基层、刚性基层l 厚度厚度202028cm,28cm,最小厚度最小厚度15cm.15cm.l 贫混凝土（水泥用量贫混凝土（水泥用量8 81212）集料最大粒径不）集料最大粒径不应大于应大于31.5mm31.5mm。可掺入水泥质量可掺入水泥质量20204040的粉煤灰。的粉煤灰。三、土基三、土基l1. 路堤填料最小路堤填料最小CBR值要求值要求填料最小强度（填料最小强度（CBR）(%) l2路基的最低回弹模量路基的最低回弹模量E E0 0要求要求l 为了保证路面的强度与稳定性，除加强路基排水外（使路基处为了保证路面的强度与稳定性，除加强路基排水外（使路基处于干燥或中湿状态），可采用

100、低剂量石灰稳定路基土上层或加设粒料于干燥或中湿状态），可采用低剂量石灰稳定路基土上层或加设粒料垫层等技术措施进行综合处理，以改善路基水温状况，并保证处理后垫层等技术措施进行综合处理，以改善路基水温状况，并保证处理后土基回弹模量不小于土基回弹模量不小于土基回弹模量不小于土基回弹模量不小于30MPa30MPa30MPa30MPa，对于重交通、特重交通公路（高速公路对于重交通、特重交通公路（高速公路对于重交通、特重交通公路（高速公路对于重交通、特重交通公路（高速公路和一级公路）的土基回弹模量值应大于和一级公路）的土基回弹模量值应大于和一级公路）的土基回弹模量值应大于和一级公路）的土基回弹模量值应大于

101、40MPa40MPa40MPa40MPa。路面底面以下深路面底面以下深度度（cm） 高速公路、高速公路、一级公路一级公路 二级公路二级公路 三级公路、三级公路、 四级公路四级公路 030 8653080 543第二节第二节 我国公路沥青路面我国公路沥青路面 厚度设计方法厚度设计方法 我国公路沥青路面设计方法采用我国公路沥青路面设计方法采用20062006年由交通年由交通部发布的部发布的公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)(JTG D50-2006)。这一这一厚度设计方法适用于各级公路沥青路面新建和改建设计，以厚度设计方法适用于各级公路沥青路面新建和改建设计，以及

102、四级公路中的中、低级路面设计。及四级公路中的中、低级路面设计。一、设计标准一、设计标准 1 1、为控制路基路面结构的总变形，防止沉降、为控制路基路面结构的总变形，防止沉降、车辙等整体强度不足的损坏，采用弯沉设计指标路基路面结车辙等整体强度不足的损坏，采用弯沉设计指标路基路面结构表面在双圆均布荷载作用下轮隙申心处的实测路表弯沉值构表面在双圆均布荷载作用下轮隙申心处的实测路表弯沉值l ls s小于或等于设计弯沉值小于或等于设计弯沉值l ld d，作为确定沥青路面结构厚度的作为确定沥青路面结构厚度的设计标准。也即，设计标准。也即， 路面设计弯沉值路面设计弯沉值l l d d 是表征路面整体刚度大小的

103、指标，是表征路面整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的主要依据。路面设计弯沉值应根据公路是路面厚度计算的主要依据。路面设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累计标准轴次、面层和基层类型，按下等级、设计年限内累计标准轴次、面层和基层类型，按下式计算确定式计算确定: : 式中：式中： l ld d 路面设计弯沉值路面设计弯沉值(0.01mm);(0.01mm); Ne Ne 设计年限内一个车道上的累计标准轴次设计年限内一个车道上的累计标准轴次; ; A A C C 公路等级系数，高速公路、一级公路为公路等级系数，高速公路、一级公路为1.01.0，二级公路为二级公路为1.11.1，三、四级公路为，三、四

104、级公路为1.2;1.2; A AS S 面层类型系数，沥青混凝土面层为面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0;1.0;热拌热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为、沥青表面处治沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为、沥青表面处治为为1.1; 1.1; 中、低级路面为中、低级路面为1.3; 1.3; A Ab b 基层系数，半刚性材料基层沥青路面基层系数，半刚性材料基层沥青路面AbAb =l.0 =l.0; ;柔性基层沥青路面柔性基层沥青路面A Ab b=1.6=1.6。 2 2、为防止沥青混凝土或半刚性基层、底基层的疲劳、为防止沥青混凝土或半刚性基层、底基层的疲劳开裂，采用拉应

105、力指标开裂，采用拉应力指标沥青混凝土面层或半刚性材料层底面沥青混凝土面层或半刚性材料层底面计算点的拉应力计算点的拉应力m m应小于或等于该层材料的容许拉应力应小于或等于该层材料的容许拉应力R R，即即: : 式中：式中：R R路面结构层的容许拉应力路面结构层的容许拉应力(MPa)(MPa)，按下列公式计算：按下列公式计算： spsp 沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度(MPa)(MPa)， 对沥青混凝土，系指对沥青混凝土，系指1515时的劈裂强度；对水泥稳定时的劈裂强度；对水泥稳定类的材料龄期为类的材料龄期为90d90d，对二灰稳定类、石灰稳定类的材料龄期对二灰稳

106、定类、石灰稳定类的材料龄期为为180d180d的劈裂强度的劈裂强度(MPa)(MPa)； KsKs抗拉强度结构系数。抗拉强度结构系数。 对于沥青混凝土面层：对于沥青混凝土面层： 其中其中: :AaAa沥青混合料级配的系数，细、中粒式沥青混合料级配的系数，细、中粒式ACAC为为1.01.0，粗，粗粒式粒式ACAC为为1.11.1。（20062006版规范全取版规范全取1.01.0）无机结合料稳定集料：无机结合料稳定集料： 无机结合料稳定细粒土：无机结合料稳定细粒土：贫混凝土基层（待）贫混凝土基层（待）3 3、设计理论和方法、设计理论和方法 路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层路面设计采用双圆

107、垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，设计弯沉值为路面结构整体刚度的设计弹性连续体系理论，设计弯沉值为路面结构整体刚度的设计指标，计算路面结构所需的厚度。指标，计算路面结构所需的厚度。 对于高速、一级、二级公路的沥青混凝土面层对于高速、一级、二级公路的沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层还必须满足底拉应力的要求和半刚性材料的基层、底基层还必须满足底拉应力的要求（双指标控制）。（双指标控制）。 计算路面厚度可采用多层弹性体计算路面厚度可采用多层弹性体系理论解的专用设计程序进行。系理论解的专用设计程序进行。二、设计参数二、设计参数1 1、交通资料：、交通资料：标准轴载、当量作用次数、设计年

108、限内设标准轴载、当量作用次数、设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数计车道的标准轴载累计作用次数NeNe2 2、路面材料设计参数：路面材料设计参数：抗压回弹模量、劈裂强度、土抗压回弹模量、劈裂强度、土基回弹模量基回弹模量 当路基建成后，应在不利季节实测各路段土基当路基建成后，应在不利季节实测各路段土基回弹模量代表值以检验是否符合设计值的要求。若代表值小回弹模量代表值以检验是否符合设计值的要求。若代表值小于设计值，应采取翻晒补压、掺灰处理等加强路基或调整路于设计值，应采取翻晒补压、掺灰处理等加强路基或调整路面结构厚度的措施，以保证路基路面的强度和稳定性。面结构厚度的措施，以保证路基路面的强度和

109、稳定性。三、路表弯沉值计算三、路表弯沉值计算 将路面结构看成多层弹性体系，各层面之间将路面结构看成多层弹性体系，各层面之间的接触状况按连续体系处理。荷载图式为与双轮组相当的的接触状况按连续体系处理。荷载图式为与双轮组相当的两个圆形均布荷载，其圆心距假定为两个圆形均布荷载，其圆心距假定为3 3倍荷载圆半径倍荷载圆半径( (如图如图) )。计算点的位置选在轮隙中心处计算点的位置选在轮隙中心处( (图中图中A A点点) )。 双轮轮隙中心点双轮轮隙中心点( (图中图中A A点点) )的路表弯沉值按的路表弯沉值按下式计算下式计算: :式中：式中：l lS S 路面实测弯沉值路面实测弯沉值(0.01mm

110、)(0.01mm)； E E。 土基回弹模量值土基回弹模量值( (MPaMPa) )； E E1 1、E E2 2、E En-1n-1 各层材料抗压回弹模量值各层材料抗压回弹模量值( (MPaMPa) )； h hi i 各结构层厚度；各结构层厚度； p p、 标准轴载的轮胎接地压强标准轴载的轮胎接地压强( (MPaMPa) )和当量圆半和当量圆半径径(cm)(cm)； C C理论弯沉系数，可通过计算分析程序计算而得。理论弯沉系数，可通过计算分析程序计算而得。F F 弯沉综合修正系数，弯沉综合修正系数， 半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面 柔性路面（待）柔性路面（待） 混合路面（待）混合路面

111、（待） 四、沥青混凝土面层和半刚性材料层底面拉四、沥青混凝土面层和半刚性材料层底面拉应力计算应力计算 沥青混凝土面层和半刚性材料层底面拉应力沥青混凝土面层和半刚性材料层底面拉应力的计算图式，如图所示。计算点的位置为单圆中心点的计算图式，如图所示。计算点的位置为单圆中心点B B以以及双圆间隙中心点及双圆间隙中心点C C，并取其中的最大值作为层底的最大并取其中的最大值作为层底的最大拉应力。拉应力。 验算层底拉应力采用弹性多层体系验算层底拉应力采用弹性多层体系理论，层间接触条件为完全连续。双圆荷载作用理论，层间接触条件为完全连续。双圆荷载作用下计算层底面的最大拉应力下计算层底面的最大拉应力m m按下

112、式计算按下式计算: : m m=p. =p. 式中式中: : 理论最大拉应力系数，可通过计理论最大拉应力系数，可通过计算分析程序计算而得。算分析程序计算而得。五、设计步骤五、设计步骤 路面结构层所需厚度的确定，可参照下述步骤进路面结构层所需厚度的确定，可参照下述步骤进行：行： (1)(1)根据设计任务书的要求，确定路面等级和根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内设计车道的累计标准轴次和设面层类型，计算设计年限内设计车道的累计标准轴次和设计弯沉值。计弯沉值。 (2)(2)按路基土类型和干湿类型，将路基划分为若按路基土类型和干湿类型，将路基划分为若干路段干路段( (在一般情况

113、下路段长度不宜小于在一般情况下路段长度不宜小于500m500m，若为大规模若为大规模机械化施工，不宜小于机械化施工，不宜小于1km)1km)，确定各路段的土基回弹模量。确定各路段的土基回弹模量。 (3)(3)根据当地的设计使用经验（可参考表根据当地的设计使用经验（可参考表41164116和和41174117中的推荐结构），拟定几种可能的路中的推荐结构），拟定几种可能的路面结构层组合与厚度方案。根据选用的材料进行配合比试面结构层组合与厚度方案。根据选用的材料进行配合比试验，并测定各结构层材料的抗压回弹模量和抗拉强度，确验，并测定各结构层材料的抗压回弹模量和抗拉强度，确定各结构层材料的设计参数。一

114、般说来，设计时先选择某定各结构层材料的设计参数。一般说来，设计时先选择某一层次作为厚度设计层，拟定面层和其他各层的厚度。一层次作为厚度设计层，拟定面层和其他各层的厚度。 当采用半刚性基层和底基层结构时，可选任一层为设当采用半刚性基层和底基层结构时，可选任一层为设计层。当采用半刚性基层和粒料类材料为底基层时，应拟计层。当采用半刚性基层和粒料类材料为底基层时，应拟定面层和底基层厚度，以半刚性基层为设计层；当采用柔定面层和底基层厚度，以半刚性基层为设计层；当采用柔性基层和底基层的沥青路面时，宜拟定面层和底基层的厚性基层和底基层的沥青路面时，宜拟定面层和底基层的厚度，求算基层所需厚度；当求得基层厚度太

115、大时，可考虑度，求算基层所需厚度；当求得基层厚度太大时，可考虑选用沥青碎石或乳化沥青碎石做上基层，以减薄路面结构选用沥青碎石或乳化沥青碎石做上基层，以减薄路面结构的总厚度，增加结构强度和稳定性。季节性冰冻地区的高的总厚度，增加结构强度和稳定性。季节性冰冻地区的高级和次高级路面，所拟定的路面结构层组合和厚度方案应级和次高级路面，所拟定的路面结构层组合和厚度方案应符合防冻层厚度的要求。符合防冻层厚度的要求。 (4)(4)根据设计弯沉值计算路面设计层所需的厚度。若不满足要根据设计弯沉值计算路面设计层所需的厚度。若不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构层组合方案，求，或调整路面结构层厚度，或

116、变更路面结构层组合方案，或调整材料配合比，以提高其强度，再重新计算。上述计或调整材料配合比，以提高其强度，再重新计算。上述计算过程，可采用按弹性多层体系理论编制的专用设计程序算过程，可采用按弹性多层体系理论编制的专用设计程序进行。进行。 (5)(5)进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。 第二章第二章 柔性路面改建设计柔性路面改建设计l1.划分路段段落划分路段段落l2.原路面当量回弹模量的计算原路面当量回弹模量的计算l3.第三章第三章 美国美国AASHTOAASHTO新建和改建柔新建和改建柔性路面设计方法性路面设计方法第三章第三章 美国美国AASH

117、TOAASHTO新建和改建柔新建和改建柔性路面设计方法性路面设计方法柔性路面设计流程柔性路面设计流程柔性路面设计流程柔性路面设计流程第三章第三章 美国美国AASHTOAASHTO新建和改建柔新建和改建柔性路面设计方法性路面设计方法柔性路面各层组合柔性路面各层组合柔性路面各层组合柔性路面各层组合第三章第三章 AASHTO2002AASHTO2002柔性路面设计方法柔性路面设计方法l沥青路面响应模型-（力学-经验设计模型）第三章第三章 AASHTO2002AASHTO2002柔性路面设计方法柔性路面设计方法l沥青路面的破坏形式1.龟裂型疲劳开裂2.纵向型疲劳开裂第三章第三章 AASHTO2002A

118、ASHTO2002柔性路面设计方法柔性路面设计方法l沥青路面的破坏形式3.车辙第三章第三章 AASHTO2002AASHTO2002柔性路面设计方法柔性路面设计方法l沥青路面的破坏形式第三章第三章 AASHTO2002AASHTO2002柔性路面设计方法柔性路面设计方法l试验性设计步骤：阶段测试题1、路面按力学特性可分为几类，其力学特性如何？各采用何种设计理论？2、我国沥青路面的设计参数有哪些？3、你对我国现行的沥青路面设计有何看法？第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节 结构组合设计结构组合设计一、面层一、面层Rigid Pavement Layout 公路水泥路面设计规

119、范公路水泥路面设计规范(JTG D40-2010) 面层一般采用接缝设置传力杆的普通水泥面层一般采用接缝设置传力杆的普通水泥混凝土。混凝土。 面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路基有可能产生不均匀沉降时，填挖交界段的路基有可能产生不均匀沉降时，应采用接缝设置传力杆的钢筋混凝土面层。应采用接缝设置传力杆的钢筋混凝土面层。第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节 结构组合设计结构组合设计一、面层一、面层l其他面层类型可依据适用条件按下表选用。其他面层类

120、型可依据适用条件按下表选用。其他面层类型选择其他面层类型选择 面层类型适用条件连续配筋混凝土面层高速公路复合式面层密级配沥青混合料上面层极重、特重交通荷载的高速公路连续配筋混凝土下面层设传力杆普通混凝土下面层碾压混凝土面层二级及二级以下公路、服务区停车场钢纤维混凝土面层标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层、桥面铺装混凝土预制块面层二级及二级以下公路桥头引道沉降未稳定段、服务区停车场第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节 结构组合设计结构组合设计一、面层一、面层交通荷载等级极重特重重公路等级-高速一级二级高速一级二级变异水平等级低低中低中低中低中面层厚度（mm）3203202

121、80300260280240270230260220交通荷载等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）250220240210230200220190210180 水泥混凝土面层厚度的参考范围水泥混凝土面层厚度的参考范围 第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节第一节第一节 结构组合设计结构组合设计结构组合设计结构组合设计l二、基层二、基层l基层和底基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度。基层和底基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度。l依据交通荷载等级、材料供应条件和结构层组合要求，依据交通荷载等级、材料供应条件和结构层组合要求，

122、可参照下表选用基层和底基层的组成材料类型。可参照下表选用基层和底基层的组成材料类型。适宜各交通等级的基层和底基层类型适宜各交通等级的基层和底基层类型 交通荷载等级交通荷载等级基层类型基层类型底基层类型底基层类型极重、特重极重、特重贫混凝土、碾压混凝土贫混凝土、碾压混凝土级配碎石级配碎石沥青混凝土沥青混凝土级配碎石、水泥稳定碎石、二灰碎石级配碎石、水泥稳定碎石、二灰碎石重重密级配沥青稳定碎石密级配沥青稳定碎石水泥稳定碎石水泥稳定碎石级配碎石级配碎石中等、轻中等、轻级配碎石级配碎石未筛分碎石、级配砾石，或不设未筛分碎石、级配砾石，或不设水泥稳定碎石、二灰碎石水泥稳定碎石、二灰碎石未筛分碎石未筛分碎

123、石 提高基层的刚度，有利于改善接缝的传荷能力。然提高基层的刚度，有利于改善接缝的传荷能力。然而，其作用只能在基层未受冲刷的前提下才能得到保证，而，其作用只能在基层未受冲刷的前提下才能得到保证，同时，其效果不如在接缝内设置传力杆。此外，提高基同时，其效果不如在接缝内设置传力杆。此外，提高基层刚度虽然可以增加路面结构的弯曲刚度，降低面层板层刚度虽然可以增加路面结构的弯曲刚度，降低面层板的荷载应力，但也会增加面层板的温度翘曲变形（增加的荷载应力，但也会增加面层板的温度翘曲变形（增加板底脱空区范围）和翘曲应力，对路面结构产生不利影板底脱空区范围）和翘曲应力，对路面结构产生不利影响，并不一定能减薄面层厚

124、度。响，并不一定能减薄面层厚度。二、基层二、基层第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节 结构组合设计结构组合设计基层类型基层类型厚度适宜的范围（厚度适宜的范围（mmmm）贫混凝土或碾压混凝土基层贫混凝土或碾压混凝土基层120120200200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150150250250沥青混凝土基层沥青混凝土基层40406060沥青稳定碎石基层沥青稳定碎石基层8080100100级配粒料基层级配粒料基层150150200200多孔隙水泥稳定碎石排水基层多孔隙水泥稳定碎石排水基层100100140140沥青稳定碎石排水基层沥青稳定碎石排水基

125、层8080100100各类基层厚度的适宜范围各类基层厚度的适宜范围 第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节 结构组合设计结构组合设计第四篇第四篇 刚性路面路面设计刚性路面路面设计第一节第一节 结构组合设计结构组合设计l1 路基应稳定、密实、均质，对路路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。面结构提供均匀的支承。l2公路水泥路面设计规范公路水泥路面设计规范(JTG D40-2010)按照交通荷载等级，路按照交通荷载等级，路床顶的综合回弹模量值应分别不低床顶的综合回弹模量值应分别不低于于40MPa（轻交通荷载等级）、（轻交通荷载等级）、60MPa（中等或重交通荷载等级

126、）（中等或重交通荷载等级）和和80MPa（特重或极重交通荷载等（特重或极重交通荷载等级）级）。对于不能满足综合回弹模量。对于不能满足综合回弹模量值要求的路床，应采取更换填料、值要求的路床，应采取更换填料、增设粒料层或低剂量无机结合料稳增设粒料层或低剂量无机结合料稳定层等措施。定层等措施。三、土基三、土基第二节第二节 接缝设计接缝设计一、板平面尺寸一、板平面尺寸 按温度应力确定。按温度应力确定。 1.普通混凝土：板宽为一个车道的宽度（或者普通混凝土：板宽为一个车道的宽度（或者3.04.5m)，板长为，板长为46m，面层板的长宽比不宜超过，面层板的长宽比不宜超过1.35，平面面积，平面面积不宜大于

127、不宜大于25m2。l 2.碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板长一般为碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板长一般为610m；l 3.钢筋混凝土面层板长一般为钢筋混凝土面层板长一般为615m，面层板的长宽比不，面层板的长宽比不宜超过宜超过2.5，平面面积不宜大于，平面面积不宜大于45m2。l二、接缝二、接缝 按作用的不同，接缝分为：缩缝、胀缝和施工缝三类。按作用的不同，接缝分为：缩缝、胀缝和施工缝三类。 按构造的不同，接缝分为：平头缝、企口缝、假缝。按构造的不同，接缝分为：平头缝、企口缝、假缝。 纵缝设置拉杆（螺纹钢筋）、横缝（除锯缝外）设置传力纵缝设置拉杆（螺纹钢筋）、横缝（除锯缝外）设置传力杆（圆钢筋）

128、。杆（圆钢筋）。 其设置位置和构造应能实现三方面的要求其设置位置和构造应能实现三方面的要求: (1)控制温度伸缩应力和翘曲应力所引起的开裂出现控制温度伸缩应力和翘曲应力所引起的开裂出现的位置；的位置； (2)能提供一定的荷载传递能力能提供一定的荷载传递能力; (3)防止路表水下渗和坚硬杂物贯入缝隙内（缝上部防止路表水下渗和坚硬杂物贯入缝隙内（缝上部1/4h1/5h范围内填设填缝料）。范围内填设填缝料）。l 特殊部位的接缝布置（交叉口、与桥梁衔接处、构特殊部位的接缝布置（交叉口、与桥梁衔接处、构造物横穿公路）造物横穿公路）第三节第三节 配配 筋筋 设设 计计一、普通水泥混凝土面层一、普通水泥混凝

129、土面层 普通水泥混凝土面层在下述情况下普通水泥混凝土面层在下述情况下需配置钢筋，使板内裂缝不张开需配置钢筋，使板内裂缝不张开: : (1) (1)非矩形板的锐角部分，在板上部配置角非矩形板的锐角部分，在板上部配置角隅补强钢筋，距板顶面不小于隅补强钢筋，距板顶面不小于5cm5cm图图4-2-4-2-8(a);8(a); (2) (2)有可能出现裂缝的板边缘部分有可能出现裂缝的板边缘部分( (如接缝错如接缝错缝，接缝为无传荷能力的平缝等缝，接缝为无传荷能力的平缝等) )，在板下部，在板下部配置边缘补强钢筋，距板底面不小于配置边缘补强钢筋，距板底面不小于5cm5cm图图4-4-2-8(b); 2-8

130、(b); (3)(3)板内有孔口时，在孔口周围布置双层钢筋网板内有孔口时，在孔口周围布置双层钢筋网 图图4-2-8(c);4-2-8(c); (4) (4)构造物横穿公路处，或者板下有可能出现局构造物横穿公路处，或者板下有可能出现局部不均匀沉降或塑性变形处，在面层板内配置单部不均匀沉降或塑性变形处，在面层板内配置单层层( (放在板上部放在板上部) )或双层钢筋网或双层钢筋网 图图4-2-8(d)4-2-8(d)。 二、钢筋混凝土面层二、钢筋混凝土面层 钢筋混凝土面层的配筋量，按混凝钢筋混凝土面层的配筋量，按混凝土收缩受板底摩阻约束而产生的拉应力大小，由土收缩受板底摩阻约束而产生的拉应力大小，由

131、下式确定：下式确定：式中：式中： A sA s每延米混凝土面层宽（或长）所需的钢筋面积（每延米混凝土面层宽（或长）所需的钢筋面积（mm2mm2）；）； LL纵向钢筋时，为横缝之间或横缝与自由边之间的距离纵向钢筋时，为横缝之间或横缝与自由边之间的距离(m);(m);横向钢筋时，为纵缝之间或横向钢筋时，为纵缝之间或 纵缝与自由边之间的距离（纵缝与自由边之间的距离（m m）。）。 面层与基层之间的磨阻系数，基层为水泥、石灰或沥青稳定粒面层与基层之间的磨阻系数，基层为水泥、石灰或沥青稳定粒料时，可取料时，可取1.81.8；基层为无结合料的粒料时，可取；基层为无结合料的粒料时，可取1.51.5； 纵向和

132、横向钢筋的直径差，应在纵向和横向钢筋的直径差，应在4mm4mm以内。以内。钢筋最小直径和最大间距（钢筋最小直径和最大间距（mmmm）钢钢 筋筋 类类 型型最最 小小 直直 径径纵向最大间距纵向最大间距横向最大间距横向最大间距光面钢筋光面钢筋8 8150150300300螺纹钢筋螺纹钢筋1212350350750750第四节第四节 我国水泥混凝土路面厚度我国水泥混凝土路面厚度设计方法设计方法一、设计原理一、设计原理l 水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基板理论。l 除粒料类基层外，其他各类基层与混凝土面层一起按分离式双层板模型进行结构分析。l 粒料类基层及各类底基层和垫层，与路基一起视作多层弹性地

133、基，以地基顶面当量回弹模量表征。 第四节第四节 我国水泥混凝土路面厚度我国水泥混凝土路面厚度设计方法设计方法l水泥混凝土路面结构设计以设计基准期内行车荷载和温度梯度综合作用所产生的面层板疲劳断裂作为设计标准，并以设计基准期内最重轴载和最大温度梯度综合作用所产生的面层板极限断裂作为验算标准。其极限状态设计表达式分别采用式（4.0.4-1）和式（4.0.4-2）。 式中 pr面层板在临界荷位处产生的行车荷载疲劳应力（MPa）， tr面层板在临界荷位处产生的温度梯度疲劳应力（MPa）， p,max 最重的轴载在临界荷位处产生的最大荷载应力（MPa）， t,max所在地区最大温度梯度在临界荷位处产生的

134、最大温度翘曲应力（MPa）可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级； fr 水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）。二、设计标准二、设计标准可靠度设计标准可靠度设计标准 变异水平等级变异水平等级目标可靠度（目标可靠度（%）95908580低低1.201.331.091.161.041.08中中1.331.501.161.231.081.131.041.07高高1.231.331.131.181.071.11可靠度系数可靠度系数r r变异系数变异系数cv的变化范围的变化范围变异水平等级变异水平等级低低中中高高水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量cv 0.100.10c

135、v 0.150.15cv0.20基层顶面当量回弹模量基层顶面当量回弹模量cv 0.250.25cv 0.350.35cv0.55水泥混凝土面层厚度水泥混凝土面层厚度cv 0.040.04cv0.060.06cv0.08公路等级高速一级二级三级四级安全等级一级二级三级设计基准期（a）302020目标可靠度（%）9590858070目标可靠指标1.641.281.040.840.52变异水平等级低中中中高 荷载疲劳应力荷载疲劳应力为一当量应力，它使混凝土面层产生的疲劳损耗，为一当量应力，它使混凝土面层产生的疲劳损耗，相当于标准轴载在临界位置上所产生的应力在设计使用期内引起的累计相当于标准轴载在临界

136、位置上所产生的应力在设计使用期内引起的累计疲劳损耗。可以用计算式表示为疲劳损耗。可以用计算式表示为: : 式中式中：p s标准轴载在四边自由板临界位置处产生的荷载应力标准轴载在四边自由板临界位置处产生的荷载应力(MPa); kr考虑接缝传荷能力的应力折减系数，考虑接缝传荷能力的应力折减系数， 混凝土路肩时，混凝土路肩时，kr =0.870.92（路肩面层与路面面层等厚时取低值，减薄时取高值），柔（路肩面层与路面面层等厚时取低值，减薄时取高值），柔性路肩或土路肩时，性路肩或土路肩时，kr = 1.0。 kf考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲

137、劳应力系数 ; kc考虑计算理论与实际差异以及动载等因素影响的综合系数考虑计算理论与实际差异以及动载等因素影响的综合系数 。综合系数综合系数kc 公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路1.151.101.051.00二、设计标准二、设计标准l设计基准期内的荷载疲劳应力系数设计基准期内的荷载疲劳应力系数kf 按下式计算。按下式计算。l式中式中 Ne设计基准期内标准轴载累计作用次数；设计基准期内标准轴载累计作用次数；l 材料疲劳指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土：材料疲劳指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土：=0.057；碾压混凝土和贫混凝土：；碾压混凝土和贫混凝土：=0.

138、065；钢纤维混凝土，按式；钢纤维混凝土，按式 计算；计算；l f 钢纤维的体积率（钢纤维的体积率（%）；）；l lf钢纤维的长度（钢纤维的长度（mm）；）；l df钢纤维的直径（钢纤维的直径（mm）。）。二、设计标准二、设计标准 温度疲劳应力温度疲劳应力t t是一个与不同温度梯度反复作用引起的累是一个与不同温度梯度反复作用引起的累积疲劳损耗等效的应力，它可用下式表述积疲劳损耗等效的应力，它可用下式表述: :trtr= =k kt ttmtm式中：式中：tmtm当地最大温度梯度作用下临界荷位处所产生的当地最大温度梯度作用下临界荷位处所产生的温度翘曲应力温度翘曲应力(MPa)(MPa)； k k

139、t t 考虑使用年限内不同温度梯度作用下的等效考虑使用年限内不同温度梯度作用下的等效( (或当量或当量) )累计疲劳损耗的系数。累计疲劳损耗的系数。 设计方法选用板纵缝边缘中点作为临界荷位，采用弹性半空间地设计方法选用板纵缝边缘中点作为临界荷位，采用弹性半空间地基上的薄板理论和有限元法计算标准轴载在该处产生的最大荷载应力。基上的薄板理论和有限元法计算标准轴载在该处产生的最大荷载应力。 设计方法规定了混凝土路面的设计使用期分别为设计方法规定了混凝土路面的设计使用期分别为3030年年( (特重和重特重和重交通时交通时) )和和2020年年( (中等和轻交通时）。中等和轻交通时）。二、设计标准二、设

140、计标准1. 交通荷载等级交通荷载等级l 按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以100kN单轴单轴-双轮组荷载双轮组荷载作为设计轴载。作为设计轴载。l 行驶特重轴载车辆或特种车辆的水泥混凝土路面，宜选用特重车或行驶特重轴载车辆或特种车辆的水泥混凝土路面，宜选用特重车或特种车中主导车辆的轴载作为设计轴载。各种轴型的轴载作用次数特种车中主导车辆的轴载作为设计轴载。各种轴型的轴载作用次数Ni，按下式换算为设计轴载的作用次数按下式换算为设计轴载的作用次数Ns： 三、设计参数三、设计参数式中式中 Pi i级轴载重（级轴载重（kN），联轴按每一根轴载单独计；），联轴按每一根

141、轴载单独计； Ps 设计轴载重（设计轴载重（kN）；）； n 各种轴型的轴载级位数；各种轴型的轴载级位数； Ni i级轴载的作用次数；级轴载的作用次数； Ns 设计轴载的作用次数。设计轴载的作用次数。 交通荷载分级交通荷载分级 1. 交通荷载等级交通荷载等级 水泥混凝土路面所承受的交通荷载作用，按设计基准期内设水泥混凝土路面所承受的交通荷载作用，按设计基准期内设计车道所承受的设计轴载累计作用次数分为计车道所承受的设计轴载累计作用次数分为5级，分级范围级，分级范围如下表如下表 交通荷载等级交通荷载等级极重极重特重特重重重中等中等轻轻设计车道设计轴载（设计车道设计轴载（100kN）累计作用次数累计

142、作用次数Ne（104）110611062000200010010033注：注： 交通轴载的调查和分析；交通轴载的调查和分析； 极重荷载等级的路面应将所承受的特重轴载车辆或特种车辆选作设计轴载并计算累极重荷载等级的路面应将所承受的特重轴载车辆或特种车辆选作设计轴载并计算累计作用次数。计作用次数。三、设计参数三、设计参数2、温度梯度、温度梯度 依据设计道路所在地的公路自然区划，参照下表确依据设计道路所在地的公路自然区划，参照下表确定混凝土路面的最大温度梯度定混凝土路面的最大温度梯度T Tg,mg,m。自然区划自然区划II, VIIIIV,VIVIITg,m83-8890-9586-9293-98(

143、 (/m)/m)三、设计参数三、设计参数l3.路面材料参数路面材料参数l （1）土和粒料的回弹模量采用重复加载三轴压缩试验测定。土试件的尺寸为直径100mm、高200mm（最大粒径不超过19mm），粒料试件的尺寸为直径150mm、高300mm。l （2） 无机结合料稳定类材料的弹性模量采用单轴压缩试验测定。试件尺寸为直径100mm、高200mm 或直径150mm、高300mm，水泥稳定类材料的试件龄期为90d，石灰粉煤灰稳定类材料的试件龄期为180d，测定前试件浸水1d。l （3） 沥青混合料动态模量采用周期加载单轴压缩试验测定，试件的尺寸为直径100mm、高150mm。三、设计参数三、设计参

144、数4.基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量l新建公路的板底地基当量回弹模量新建公路的板底地基当量回弹模量Et 按下式计算。按下式计算。l式中式中 E0路床顶综合回弹模量（路床顶综合回弹模量（MPa）；）；l 与粒料层总厚度与粒料层总厚度hx有关的回归系数有关的回归系数l Ex粒料层的当量回弹模量（粒料层的当量回弹模量（MPa）；）；l hx 粒料层的总厚度（粒料层的总厚度（m）；）；l n 粒料层的层数；粒料层的层数；l Ei、hi 第第i 结构层的回弹模量（结构层的回弹模量（MPa）与厚度）与厚度 (m)。 三、设计参数三、设计参数 改建公路时原路面顶面的当量回弹模量改建公路时原路面

145、顶面的当量回弹模量 在原沥青路面的顶面，应用后轴轴载为在原沥青路面的顶面，应用后轴轴载为100kN100kN的汽车进行回弹弯沉测定，由设计路段的计算回弹弯的汽车进行回弹弯沉测定，由设计路段的计算回弹弯沉值沉值，利用下述经验关系式转换为当量回弹模量值利用下述经验关系式转换为当量回弹模量值E Et t：式中：式中： 以后轴轴载为以后轴轴载为100KN100KN的汽车测得的代表的汽车测得的代表（计算）（计算） 回弹弯沉值回弹弯沉值(10(10-2-2mm)mm)。 三、设计参数三、设计参数l采用采用FWD测定旧沥青路面弯沉时：测定旧沥青路面弯沉时：4.基层顶面的当量回弹模量基层顶面的当量回弹模量式中

146、：w0路段代表弯沉值（0.01mm； 路段弯沉平均值（0.01mm）sw路段弯沉的标准差（0.01mm）。三、设计参数三、设计参数5、混凝土的设计弯拉强度和弹性模量、混凝土的设计弯拉强度和弹性模量l 水泥混凝土的强度应以水泥混凝土的强度应以28天龄期的弯拉强度控制。各交通荷天龄期的弯拉强度控制。各交通荷载等级要求的水泥混凝土弯拉强度标准值不得低于下表的规定。载等级要求的水泥混凝土弯拉强度标准值不得低于下表的规定。 交通荷载等级交通荷载等级极重、特重、重极重、特重、重中等中等轻轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（钢纤维

147、混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.05.55.0l混凝土的弯拉弹性模量可通过试验测得。或者，参照与弯拉强度的混凝土的弯拉弹性模量可通过试验测得。或者，参照与弯拉强度的经验关系式确定。经验关系式确定。三、设计参数三、设计参数l设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力设计轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力p s 按按下式计算下式计算 四、单层板荷载疲劳应力计算四、单层板荷载疲劳应力计算 式中 Ps设计轴载的单轴重 (kN)； hc、Ec、vc混凝土面层板的厚度 (m)、弯拉弹性模量（MPa）和泊松比； r 混凝土面层板的相对刚度半径 (m)， Dc混凝土面层板的截面弯曲刚度 (MNm)

148、 ； Et板底地基当量回弹模量（MPa），五、单层板最大荷载应力五、单层板最大荷载应力 l最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力，按最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力，按下式计算。下式计算。l 式中：式中： pmax 最重轴载最重轴载Pm在面层板临界荷位处产生的最大荷载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力（应力（MPa）；）； pm最重轴载最重轴载Pm 在四边自由板临界荷位处产生的最大荷在四边自由板临界荷位处产生的最大荷载应力（载应力（MPa)，式中的设计轴载，式中的设计轴载Ps改为最重轴载改为最重轴载Pm（以单轴计，（以单轴计，kN）；）； kr、kc应力折减系数、综合系数。

149、应力折减系数、综合系数。六、单层板温度疲劳应力计算六、单层板温度疲劳应力计算 1、最大温度梯度作用下的温度应力、最大温度梯度作用下的温度应力tm 最大温度梯度作用下，考虑翘曲应力和内应力的最大温度梯度作用下，考虑翘曲应力和内应力的最大温度应力最大温度应力tm，由下式确定：由下式确定：式中：式中：tm 板边缘中点的最大温度应力板边缘中点的最大温度应力(MPa); c 混凝土的线膨胀系数混凝土的线膨胀系数(l/0c); Tg 公路所在地公路所在地50年一遇的最大温度梯度，年一遇的最大温度梯度， (0C/cm)，按设计道路所在地的公路自然区划确定；按设计道路所在地的公路自然区划确定； BL 综合温度

150、翘曲应力和内应力作用的温度应综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，按板长与板相对刚度半径的比值力系数，按板长与板相对刚度半径的比值L/r和板厚和板厚h确定。确定。 六、单层板温度疲劳应力计算六、单层板温度疲劳应力计算l综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数BL 按下式按下式计算。计算。 式中式中: CL 混凝土面层板的温度翘曲应力系数；混凝土面层板的温度翘曲应力系数； L 面层板的横缝间距，即板长面层板的横缝间距，即板长(m)； r 面层板的相对刚度半径面层板的相对刚度半径 (m)。 2、温度疲劳应力系数、温度疲劳应力系数Kt 考虑温度应力累计疲劳作

151、用的疲劳应力系数考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数kt ，按下式确定。按下式确定。 式中 ：at、bt 和ct 回归系数，按所在地区的公路自然区划查表。 七、混凝土板厚度计算流程七、混凝土板厚度计算流程 1 根据相关的设计依据，进行行车道路面结构的组合设计（初拟路面结构，包括路床、垫层、基层和面层的材料类型和厚度），并按水泥混凝土面层厚度建议范围，依据交通等级、公路等级和所选变异水平等级初选混凝土板厚度。2 按照初拟路面结构的组合情况，选择相应的结构分析模型（双层板、单层板）。3 参照上图所示的混凝土路面板厚度计算流程，分别计算混凝土面层板（单层板或双层板的面层板）的最重轴载产生的最大荷载

152、应力、设计轴载产生的荷载疲劳应力、最大温度梯度产生的最大温度应力及温度疲劳应力。4 当荷载疲劳应力与温度疲劳应力之和与可靠度系数的乘积，小于且接近于混凝土弯拉强度标准值，同时，最大荷载应力与最大温度应力之和与可靠度系数的乘积，小于混凝土弯拉强度标准值，即满足式（4.0.4-1）和式（4.0.4-2）的两项要求时，则初选厚度可作为混凝土板的计算厚度。 贫混凝土或碾压混凝土基层或者双层板的下面层板，需计算其荷载疲劳应力，并检算荷载疲劳应力与可靠度系数的乘积是否小于其材料的弯拉强度标准值，即应满足式（4.0.5）的要求。6 若式（4.0.4）及式（4.0.5）不能同时满足时，应改选混凝土面层板厚度或

153、(和)整调基层类型或(和)厚度，重新计算，直到式（4.0.4）及式（4.0.5）得到满足。 计算厚度加6mm磨损厚度后，按10mm向上取整，作为混凝土面层的设计厚度。七、混凝土板厚度计算流程七、混凝土板厚度计算流程 第五节第五节 美国美国PCAPCA水泥混凝土路面水泥混凝土路面厚度设计方法简介厚度设计方法简介 美国波特兰水泥协会（美国波特兰水泥协会（PCAPCA）在）在19841984年颁布了公路年颁布了公路和街道水泥混凝土路面厚度设计方法。这是一种力学和街道水泥混凝土路面厚度设计方法。这是一种力学- -经验类的设计方法。经验类的设计方法。 1.理论基础理论基础l PCA法应用文克勒地基上弹性

154、薄板理论，考虑了水泥混凝土路面的使用年限、疲劳强度等多种因素，是一种比较完善的方法。荷载应力计算利用Westergaara公式。 第五节第五节 美国美国PCAPCA水泥混凝土路面水泥混凝土路面厚度设计方法厚度设计方法l2.设计参数：设计参数：地基反应模量；水泥混凝土抗折强度地基反应模量；水泥混凝土抗折强度l3.重复荷载与疲劳强度：重复荷载与疲劳强度：给出不同应力比的疲给出不同应力比的疲劳作用次数劳作用次数l设计标准：设计标准：利用利用minerminer假设，即材料在重复荷假设，即材料在重复荷载作用下产生的疲劳呈线性积累，一个荷载重复作用后载作用下产生的疲劳呈线性积累，一个荷载重复作用后未耗尽的疲劳抗力仍可被另一个荷载重复作用时所利用。未耗尽的疲劳抗力仍可被另一个荷载重复作用时所利用。*要求统招学生课后系统自学，全面了解要求统招学生课后系统自学，全面了解PCA设计方法设计方法课后复习课后复习lhttp:/