[14]-沥青路面设计分析

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1、14-14-沥青路面青路面设计分析分析第一节 概述一、沥青路面设计的内容一、沥青路面设计的内容 沥青路面设计包括交通量实测、分析与预测，材料选择，沥青路面设计包括交通量实测、分析与预测，材料选择，混合料配合比设计，设计参数的测试与确定，路面结构组混合料配合比设计，设计参数的测试与确定，路面结构组合设计与厚度计算，路面排水系统设计和其他路面工程设合设计与厚度计算，路面排水系统设计和其他路面工程设计。并进行路面结构方案的技术经济综合比较，提出推荐计。并进行路面结构方案的技术经济综合比较，提出推荐方案。方案。二、沥青路面结构设计理论与方法二、沥青路面结构设计理论与方法1. 经验法经验法 通过试验路的

2、实测数据，建立路面结构（结构层组合、通过试验路的实测数据，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、车辆荷载（轴载大小和作用次数）和厚度和材料性质）、车辆荷载（轴载大小和作用次数）和路面使用性能之间的关系。路面使用性能之间的关系。22. 力学力学经验法经验法 应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量（应力、应变、位移），建立力学响应量与路面使响应量（应力、应变、位移），建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型。用性能之间的关系模型。3. 我国沥青路面设计规范我国沥青路面设计规范 采用弹性层状体系作力学分析基础理论，以双圆垂直均采

3、用弹性层状体系作力学分析基础理论，以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降（弯沉）和结构层的层底拉布荷载作用下的路面整体沉降（弯沉）和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应。转换与轴载多次重复作用效应。四、沥青路面交通等级四、沥青路面交通等级1. 路面设计年限路面设计年限32. 标准轴载及轴载当量换算标准轴载及轴载当量换算我国路面设计以双轮组单轴载我国路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。为标准轴载。41) 当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力

4、验算时式中：式中：N标准轴载的当量轴次，次标准轴载的当量轴次，次/日；日；ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；日；P标准轴载标准轴载100KN； Pi被换算车辆的各级轴载，被换算车辆的各级轴载，KN；k被换算车辆的类型数；被换算车辆的类型数；C1轴载系数，轴载系数， C1=1+1.2(m-1),m是轴数。当轴间距大于是轴数。当轴间距大于3米时，按单独米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于的一个轴载计算，当间距小于3米时，按双轴或多轴计算。米时，按双轴或多轴计算。C2轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为，双轮组为1，四轮组为，四轮组为0.38

5、。不计不计25KN以下轴载以下轴载52) 当进行半刚性基层层底拉应力验算时当进行半刚性基层层底拉应力验算时不计小于不计小于50KN的轴载的轴载式中：式中： C1 轴数系数；轴数系数；当间距小于当间距小于3米时，按双轴或米时，按双轴或多轴计算多轴计算C1 =1+2(m-1), m是轴数。是轴数。 C2轮组系数，双轮组为轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为，单轮组为18.5，四轮组为四轮组为0.09 。上述轴载换算公式，适用于单轴轴载小于或等于上述轴载换算公式，适用于单轴轴载小于或等于130kN的各的各种车型的轴载换算。种车型的轴载换算。6换算原则：换算原则：第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即

6、对同一种路面第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一种路面结构，甲轴载作用结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态，乙轴载次后路面达到预定的临界状态，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次数为作用使路面达到相同临界状态的作用次数为N2，此时甲乙两，此时甲乙两种轴载作用是等效的；种轴载作用是等效的；第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。 沥青路面的设计交通量，应在实测各类相关车型轴载谱沥青路面的设计交通量，应在实测

7、各类相关车型轴载谱的基础上，参照项目可行性研究报告等有关交通量预测资的基础上，参照项目可行性研究报告等有关交通量预测资料，考虑未来各种车型的组成论证确定各种车型的代表轴料，考虑未来各种车型的组成论证确定各种车型的代表轴载，进行不同车型的轴载换算，计算交工后第一年双向日载，进行不同车型的轴载换算，计算交工后第一年双向日平均当量轴次平均当量轴次N1。73. 设计年限累计当量标准轴载数设计年限累计当量标准轴载数 设计年限（设计年限（t）内一个车道通过的累计标准当量轴次）内一个车道通过的累计标准当量轴次Ne，可通过路面营运第一年双向日平均当量轴次，可通过路面营运第一年双向日平均当量轴次N1和设计和设计

8、年限内交通量年平均增长率年限内交通量年平均增长率 ，按下式计算：，按下式计算：84. 交通等级交通等级9第二节 弹性层状体系理论简介1 1、各层连续、弯曲弹性、均匀、各向同性，位移、形变、各层连续、弯曲弹性、均匀、各向同性，位移、形变微小；微小；2 2、最下一层（土基）在水平方向和垂直方向无限大，其、最下一层（土基）在水平方向和垂直方向无限大，其上各层厚度有限，水平方向无限大；上各层厚度有限，水平方向无限大；3 3、各层在水平方向无限远处，及最下层向下无限深处，、各层在水平方向无限远处，及最下层向下无限深处，应力、形变、位移为零；应力、形变、位移为零；4 4、层间接触情况，或者完全连续（连续体

9、系）或层间仅、层间接触情况，或者完全连续（连续体系）或层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（滑动体系）；竖向应力和位移连续而无摩阻力（滑动体系）；5 5、不计自重、不计自重一、基本假设一、基本假设10二、解题方法二、解题方法ph1hiEi iE1 1En n弹性层状体系示意图 11第三节 沥青路面结构组合设计基本原则：基本原则：面层耐久、基层坚实、土基稳定面层耐久、基层坚实、土基稳定 具体要求：具体要求： 1. 适应行车荷载作用的要求适应行车荷载作用的要求从上至下，从薄到厚，从强到弱，表层抗滑、抗磨耗从上至下，从薄到厚，从强到弱，表层抗滑、抗磨耗2. 在各种自然因素作用下稳定性好在各种自然因素作

10、用下稳定性好水稳定性和温度稳定性；水稳定性和温度稳定性；3. 考虑结构层的特点考虑结构层的特点上下层匹配，总体上强度足够；上下层匹配，总体上强度足够； 4. 考虑防冻、防水要求考虑防冻、防水要求 5. 层间结合良好层间结合良好12一、沥青面层结构一、沥青面层结构表面层：平整度、抗滑耐磨、高温抗车辙、低温抗开裂、表面层：平整度、抗滑耐磨、高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化抗老化中面层：稳定性、抗剪性能中面层：稳定性、抗剪性能下面层：抗疲劳裂缝性能下面层：抗疲劳裂缝性能表面层宜选用密实型中粒式或细粒式沥青混合料表面层宜选用密实型中粒式或细粒式沥青混合料(AC13、AC16)，空隙率控制在，空隙率控制在

11、3%5%。对于重交通和特重交通等级，可采用改性沥青混合料或对于重交通和特重交通等级，可采用改性沥青混合料或者者SMA13。中、下面层宜选用密实型中粒式或粗粒式沥青混合料中、下面层宜选用密实型中粒式或粗粒式沥青混合料(AC20、AC25)。对于重交通和特重交通等级，可采用改性沥青混合料或对于重交通和特重交通等级，可采用改性沥青混合料或者者SMA20。13沥青层的最小压实厚度与混合料的公称最大粒径值有关，若沥青层的最小压实厚度与混合料的公称最大粒径值有关，若小于最小厚度，则压实效果不好。小于最小厚度，则压实效果不好。二、沥青路面基层结构二、沥青路面基层结构1. 柔性基层柔性基层沥青处治的级配碎石和

12、无结合料的级配碎石。沥青处治的级配碎石和无结合料的级配碎石。2. 半刚性基层半刚性基层3. 刚性基层刚性基层基层结构的厚度应满足强度与刚度的设计要求。基层结构的厚度应满足强度与刚度的设计要求。基层的厚度应大于混合料最大粒径的基层的厚度应大于混合料最大粒径的4 4倍，同时考虑压实倍，同时考虑压实机具的功能，通常取能一次压密的最佳厚度的倍数。机具的功能，通常取能一次压密的最佳厚度的倍数。14三、沥青路面垫层结构三、沥青路面垫层结构可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以及水泥或可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料以及水泥或石灰煤渣稳定类、石灰粉煤灰稳定类等。强度要求不一定石灰煤渣稳定类、石灰

13、粉煤灰稳定类等。强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。高，但水稳定性和隔温性能要好。排水垫层应与边缘排水系统相连接，垫层宽度应铺筑到路排水垫层应与边缘排水系统相连接，垫层宽度应铺筑到路基边缘或与边沟下的渗沟相连接。基边缘或与边沟下的渗沟相连接。采用碎石和砂砾垫层时，一般最大粒径应不超过结构层厚采用碎石和砂砾垫层时，一般最大粒径应不超过结构层厚度的度的1/2，以保证形成骨架结构。，以保证形成骨架结构。垫层的作用：垫层的作用：改善土基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度、改善土基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温变化而造成不良影响。刚度和稳定性不受土基水温变化

14、而造成不良影响。将基层传下的车辆荷载加以扩散，以减小土基的应力和将基层传下的车辆荷载加以扩散，以减小土基的应力和变形。同时阻止路基土挤入基层。变形。同时阻止路基土挤入基层。15防冻厚度的设计，一般多采用经验厚度和经验公式加以防冻厚度的设计，一般多采用经验厚度和经验公式加以确定。确定。防冻厚度与路基潮湿类型、路基土类、道路冻深以及路防冻厚度与路基潮湿类型、路基土类、道路冻深以及路面结构层材料的热物理性能有关。面结构层材料的热物理性能有关。若根据交通量计算的结构层总厚度小于最小防冻层厚度，若根据交通量计算的结构层总厚度小于最小防冻层厚度，则应增加防冻垫层使其满足最小防冻厚度的要求。则应增加防冻垫层

15、使其满足最小防冻厚度的要求。在排水垫层下设土工织物反滤层，以防止路基污染粒料在排水垫层下设土工织物反滤层，以防止路基污染粒料垫层，降低排水功能。垫层，降低排水功能。四、沥青路面层间结合四、沥青路面层间结合 沥青路面各结构层之间应紧密结合，不因层间滑动或沥青路面各结构层之间应紧密结合，不因层间滑动或松散而丧失结构的整体效应。松散而丧失结构的整体效应。16沥青面层与基层之间应设置透层沥青或黏层沥青。当采沥青面层与基层之间应设置透层沥青或黏层沥青。当采用半刚性基层时，为防止粒料松散和雨水下渗，宜采用用半刚性基层时，为防止粒料松散和雨水下渗，宜采用单层层铺法表处或稀浆封层表处进行封闭。当采用水泥单层层

16、铺法表处或稀浆封层表处进行封闭。当采用水泥混凝土刚性基层时，也应设黏层沥青。混凝土刚性基层时，也应设黏层沥青。沥青面层由两层或三层组成又不能连续摊铺时，则在铺沥青面层由两层或三层组成又不能连续摊铺时，则在铺上层之前彻底清扫下层表面的灰尘、泥土、油污等有可上层之前彻底清扫下层表面的灰尘、泥土、油污等有可能破坏层间结合的有害物质，然后设黏层沥青。能破坏层间结合的有害物质，然后设黏层沥青。对半刚性基层沥青路面的结构层组合设计，基层与沥青对半刚性基层沥青路面的结构层组合设计，基层与沥青面层的模量比宜在面层的模量比宜在1.53之间；基层与底基层的模量比不之间；基层与底基层的模量比不宜大于宜大于3；底基层

17、与土基模量比宜在；底基层与土基模量比宜在2.512.5之间。之间。五、结构组合设计五、结构组合设计17半刚性基层达到一定厚度后，继续增加其厚度，将不会半刚性基层达到一定厚度后，继续增加其厚度，将不会明显增加路面的承载能力，从技术和经济两方面考虑，明显增加路面的承载能力，从技术和经济两方面考虑，半刚性基层存在一个合适的厚度。半刚性基层存在一个合适的厚度。路面力学计算也表明，当半刚性材料层达到路面力学计算也表明，当半刚性材料层达到4555cm厚厚度后，继续增加其厚度对路面的承载能力以没有明显的度后，继续增加其厚度对路面的承载能力以没有明显的影响，因此在正常路段强度大的半刚性基层一般控制在影响，因此

18、在正常路段强度大的半刚性基层一般控制在4555cm ，强度小的半刚性基层一般控制在，强度小的半刚性基层一般控制在5560cm。也就是说以增大结构层厚度的方式解决重载交通道路的也就是说以增大结构层厚度的方式解决重载交通道路的承载力问题是很不可取的。承载力问题是很不可取的。18第四节 我国沥青路面设计方法 我国沥青路面设计方法采用双圆垂直均布荷载作用下的我国沥青路面设计方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论，以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层多层弹性体系理论，以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层弯拉应力、半刚性及刚性材料基层弯拉应力为设计指标进弯拉应力、半刚性及刚性材料基层弯拉应力为设计指标进

19、行路面结构厚度设计。行路面结构厚度设计。一、设计指标与极限标准一、设计指标与极限标准 路面结构的路表弯沉表征路面结构在设计标准轴载作用路面结构的路表弯沉表征路面结构在设计标准轴载作用下，垂直方向的位移。弯沉是表征路面结构总体刚度的指下，垂直方向的位移。弯沉是表征路面结构总体刚度的指标。标。 弯沉的小大也能表征土基支撑的强弱，间接反映沥青面弯沉的小大也能表征土基支撑的强弱，间接反映沥青面层高温稳定性。层高温稳定性。 弯沉值作为设计控制指标的另一个优点就是便于直接量弯沉值作为设计控制指标的另一个优点就是便于直接量测。测。1920实践表明，在达到相同程度的破坏时，回弹弯沉值的大实践表明，在达到相同程

20、度的破坏时，回弹弯沉值的大小同该路面的设计使用寿命，即轮载累计重复作用次数小同该路面的设计使用寿命，即轮载累计重复作用次数成反比关系。成反比关系。通常可以通过长期观测，建立起累计轴载数通常可以通过长期观测，建立起累计轴载数N与路面损与路面损坏阶段的统计数学模型。坏阶段的统计数学模型。高等级路面，当路面表面特性（如平整度、抗滑性能、高等级路面，当路面表面特性（如平整度、抗滑性能、车辙深度等）超出规定的界限，影响安全或行车质量，车辙深度等）超出规定的界限，影响安全或行车质量，即使路面表面破坏尚未达到严重程度，即认为路面已达即使路面表面破坏尚未达到严重程度，即认为路面已达到极限状态，因此路面设计使用

21、期内能够承受的与极限到极限状态，因此路面设计使用期内能够承受的与极限状态所对应的路表弯沉值与通过的累计轴载次数在该极状态所对应的路表弯沉值与通过的累计轴载次数在该极限破坏阶段达到了平衡。限破坏阶段达到了平衡。等级略低的公路，通常以某一种路面结构性破坏作为极等级略低的公路，通常以某一种路面结构性破坏作为极限状态，所对应的路表弯沉可以大些。限状态，所对应的路表弯沉可以大些。21 ld=600Ne-0.2A c As AB式中：式中：ld 设计弯沉值设计弯沉值( (0.01mm) )； Ne设计年限内一个车道上累计当量标准轴载通行次数；设计年限内一个车道上累计当量标准轴载通行次数； Ac公路等级系数

22、，高速公路、一级公路为公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为，二级公路为1.1，三、四级公路为，三、四级公路为1.2； As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; ; 热拌沥青碎石、上拌热拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为下贯或贯入式路面为1.1；沥青表面处治为；沥青表面处治为1.2；中、低级路面为；中、低级路面为1.3。 AB基层类型系数，对半刚性基层取基层类型系数，对半刚性基层取1.0；柔性基层、底基层时；柔性基层、底基层时取取1.6。设计弯沉值相当于路面竣工后第一年不利季节，路面在标设计弯沉值相当于路面竣工后第一年不利季节，路面在标准轴载准轴载

23、100kN作用下，所测得的最大回弹弯沉值。作用下，所测得的最大回弹弯沉值。22弯沉指标不能表征路面结构内个别结构层的某一个指标弯沉指标不能表征路面结构内个别结构层的某一个指标是否出现破坏极限状态。是否出现破坏极限状态。对于设置半刚性下基层的路面结构，通常极限状态首先对于设置半刚性下基层的路面结构，通常极限状态首先发生在下基层底部，产生初始裂缝，然后向上使得基层发生在下基层底部，产生初始裂缝，然后向上使得基层拉应力增大而引起基层裂缝，最后扩展到沥青面层。拉应力增大而引起基层裂缝，最后扩展到沥青面层。由于柔性基层材料以粒状结构为主，不承担弯拉应力，由于柔性基层材料以粒状结构为主，不承担弯拉应力，所

24、以沥青面层承受较大的轮载弯矩，整个路面结构的极所以沥青面层承受较大的轮载弯矩，整个路面结构的极限状态可能首先出现在沥青面层底部，形成初始裂缝，限状态可能首先出现在沥青面层底部，形成初始裂缝，然后车轮反复作用下逐步扩展，沥青面层形成断裂裂缝。然后车轮反复作用下逐步扩展，沥青面层形成断裂裂缝。23 沥青路面结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷沥青路面结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。 沥青混凝土的极限抗拉强度，指沥青混凝土的极限抗拉强度，指15时的极限抗拉强度；时的极限抗拉强度；水泥稳定类材料龄期为水泥稳

25、定类材料龄期为90d的极限抗拉强度的极限抗拉强度(MPa)；二灰稳定类、石灰稳定类的材料龄期为二灰稳定类、石灰稳定类的材料龄期为180d的极限抗拉强度的极限抗拉强度(MPa)。路面结构层材料的容许拉应力（路面结构层材料的容许拉应力（MPa）；）；结构层材料的极限抗拉强度（结构层材料的极限抗拉强度（MPa），我国沥青路面设计），我国沥青路面设计规范采用劈裂强度；规范采用劈裂强度；抗拉强度结构系数。抗拉强度结构系数。24沥青混凝土面层无机结合料稳定集料无机结合料稳定细粒土 表征结构层材料的抗拉强度因疲劳而降低的抗拉强表征结构层材料的抗拉强度因疲劳而降低的抗拉强度结构系数度结构系数Ks，与材料的疲劳

26、特性有关。，与材料的疲劳特性有关。反映沥青混合料性质的混合料级配系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0；粗粒式沥青混凝土为1.1； 公路等级系数。 路面结构设计按两项指标设计结构层厚度，取其中较厚路面结构设计按两项指标设计结构层厚度，取其中较厚的层厚作为最终设计结果，即可以同时满足弯沉与弯拉的层厚作为最终设计结果，即可以同时满足弯沉与弯拉应力两项设计指标的要求。应力两项设计指标的要求。25二、路面结构厚度设计方程式与设计参数二、路面结构厚度设计方程式与设计参数1. 计算路表弯沉值计算路表弯沉值2. 计算结构层底弯拉应力计算结构层底弯拉应力高速公路、一级公路、二级公路的路面结构，以路表面高速公路、一

27、级公路、二级公路的路面结构，以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。层的层底拉应力为设计指标。三级公路、四级公路的路面结构以路表面设计弯沉值为三级公路、四级公路的路面结构以路表面设计弯沉值为设计指标。设计指标。有条件时，对重载交通路面宜检验沥青混合料的抗剪切有条件时，对重载交通路面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。强度。26 路面结构厚度设计应满足结构整体承载力与抵抗疲劳开路面结构厚度设计应满足结构整体承载力与抵抗疲劳开裂的要求：裂的要求： 1) 轮隙中心处（轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值小于或等于设计点）

28、路表计算弯沉值小于或等于设计弯沉值，即：弯沉值，即：lSlR 2) 轮隙中心（轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（点）或单圆荷载中心处（B点）的层底点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力，即：拉应力应小于或等于容许拉应力，即：mR273. 路基回弹模量路基回弹模量E0和泊松比和泊松比0泊松比一般可取为泊松比一般可取为0.25-0.35（强度高取小值）。（强度高取小值）。确定路基回弹模量的常用方法：确定路基回弹模量的常用方法：1) 现场实测法现场实测法是在不利季节，采用刚性承载板直接在现场土基上实是在不利季节，采用刚性承载板直接在现场土基上实测测E0。也可采用落锤式弯沉仪测定路基回弹模量值。也可采

29、用落锤式弯沉仪测定路基回弹模量值。28(2) 查表法查表法 对于新建道路，路基尚未建成，无实测条件时，按对于新建道路，路基尚未建成，无实测条件时，按下述步骤查表预估路基回弹模量。下述步骤查表预估路基回弹模量。 确定临界高度确定临界高度 临界高度是指土基在不利季节，分别处于干燥、中临界高度是指土基在不利季节，分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床表面距地下水位或积水水位的湿或潮湿状态时，路床表面距地下水位或积水水位的最小高度。最小高度。 拟定土的平均稠度拟定土的平均稠度 预估路基回弹模量预估路基回弹模量(3) 室内实验法室内实验法 取代表性土样在最佳含水率条件下，用小承载板测得取代表性土样在最佳含

30、水率条件下，用小承载板测得的回弹模量的回弹模量E0值，考虑不利季节的影响，乘以折减系数。值，考虑不利季节的影响，乘以折减系数。29(4) 换算法换算法确定确定CBR和和E0的关系的关系。4. 结构层回弹模量结构层回弹模量E1 无论采用哪项控制指标设计厚度，各结构层的回弹模无论采用哪项控制指标设计厚度，各结构层的回弹模量均采用抗压回弹模量。量均采用抗压回弹模量。 当以路表弯沉值作为设计验算指标时，取标准试验温当以路表弯沉值作为设计验算指标时，取标准试验温度为度为20，当以层底拉应力为设计验算指标时，取标准，当以层底拉应力为设计验算指标时，取标准试验温度为试验温度为15，以适应不同设计控制指标所对

31、应的最，以适应不同设计控制指标所对应的最不利环境温度。不利环境温度。 半刚性材料的抗压回弹模量在规定的龄期测定。半刚性材料的抗压回弹模量在规定的龄期测定。30必须采取防止地面水和地下水浸入路面、路基的措施，必须采取防止地面水和地下水浸入路面、路基的措施，以保证路基的强度和稳定性。设计宜使路基处于干燥或以保证路基的强度和稳定性。设计宜使路基处于干燥或中湿状态，土基回弹模量值应大于中湿状态，土基回弹模量值应大于30MPa，重交通、特，重交通、特重交通公路土基回弹模量值应大于重交通公路土基回弹模量值应大于40MPa。潮湿、过湿状态的路基，应采取换填砂、砂砾、碎石渗潮湿、过湿状态的路基，应采取换填砂、

32、砂砾、碎石渗水性材料处理地基，或采取掺入消石灰，固化材料处理，水性材料处理地基，或采取掺入消石灰，固化材料处理，设置土工合成材料，加强路基排水等，进行综合处治。设置土工合成材料，加强路基排水等，进行综合处治。根据各种路基处理措施，确定土基回弹模量的设计值。根据各种路基处理措施，确定土基回弹模量的设计值。设计时按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将设计时按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。计值。315. 结构层材料的弯拉极限强度结构层材料的弯拉极限强度采用间接拉伸试验，即劈裂试验确定。采用间接

33、拉伸试验，即劈裂试验确定。考虑路面结构层回弹模量的最不利组合，回弹模量考虑路面结构层回弹模量的最不利组合，回弹模量Ei的设的设计值按下式计算：计值按下式计算：(1) 计算路表弯沉时，各层材料按式计算路表弯沉时，各层材料按式1计算计算(2) 计算层底弯拉应力时，计算层以下各层的模量采用式计算层底弯拉应力时，计算层以下各层的模量采用式1计算，计算层及其以上各层模量采用式计算，计算层及其以上各层模量采用式2计算计算式中：式中： i层试件模量的平均值；层试件模量的平均值；S各试件模量的标准差各试件模量的标准差Za保证率为保证率为95%的系数，取的系数，取2.032搜集调查交通量并搜集调查交通量并计算累

34、计标准轴次计算累计标准轴次根据交通、道路设计等级根据交通、道路设计等级等资料计算设计弯沉等资料计算设计弯沉气象资料、材料调气象资料、材料调查及混合料试验查及混合料试验确定土基干湿类型、确定土基干湿类型、回弹模量回弹模量拟拟 定定 路路 面面 结结 构构 方方 案案确定材料抗压回弹模量确定材料抗压回弹模量按设计弯沉计算路面厚度按设计弯沉计算路面厚度是否验算拉力是否验算拉力确定路面材料抗拉强度确定路面材料抗拉强度确定容许疲劳拉应力确定容许疲劳拉应力R R计算层底拉应力计算层底拉应力mmR R？是否增加厚度是否增加厚度是否调整材料是否调整材料是否验算防冻厚度是否验算防冻厚度是否有其他方案是否有其他方

35、案技术经济比选，确技术经济比选，确定采用的路面结构定采用的路面结构总厚度总厚度防防冻厚度？冻厚度？否否否否否否验算验算合格合格不不合合格格有有不满足不满足满足满足否否是是是是33路面设计中各结构层的材料设计参数应根据公路等级和路面设计中各结构层的材料设计参数应根据公路等级和设计阶段的要求确定。设计阶段的要求确定。1) 1) 可行性研究阶段可参考规范确定设计参数；可行性研究阶段可参考规范确定设计参数；2) 2) 高速公路、一级公路初步设计或二级或二级以下公高速公路、一级公路初步设计或二级或二级以下公路设计时可借鉴本地区已有的试验资料或工程经验确定。路设计时可借鉴本地区已有的试验资料或工程经验确定

36、。3) 3) 高速公路、一级公路施工图设计时应选取工程用路高速公路、一级公路施工图设计时应选取工程用路面材料实测设计参数；各级公路采用新材料时，也必须面材料实测设计参数；各级公路采用新材料时，也必须实测设计参数。实测设计参数。34路面结构层的厚度可按计算法或验算法确定路面结构层的厚度可按计算法或验算法确定1. 计算法：根据路用性能要求或工程经验确定路面结构计算法：根据路用性能要求或工程经验确定路面结构组合类型，先拟定某一层作为设计层，然后根据混合料组合类型，先拟定某一层作为设计层，然后根据混合料类型与施工工艺要求确定其他各层的厚度，按计算流程类型与施工工艺要求确定其他各层的厚度，按计算流程计算

37、设计层厚度。设计层厚度应不小于最小施工厚度。计算设计层厚度。设计层厚度应不小于最小施工厚度。2. 验算法：根据本地区典型结构确定路面结构组合类型，验算法：根据本地区典型结构确定路面结构组合类型，然后根据混合料类型与施工工艺拟定各结构层的厚度，然后根据混合料类型与施工工艺拟定各结构层的厚度，按计算流程进行结构验算，验算通过后即可作为备选结按计算流程进行结构验算，验算通过后即可作为备选结构。构。3537路面结构或混合料的设计应考虑其最不利状态。在计算路面结构或混合料的设计应考虑其最不利状态。在计算厚度时应考虑路面材料、路基的回弹模量在一年的季节厚度时应考虑路面材料、路基的回弹模量在一年的季节变化中

38、处于强度最低的状态为最不利。变化中处于强度最低的状态为最不利。对路基而言，冰冻地区系指春季冻融，非冰冻地区系指对路基而言，冰冻地区系指春季冻融，非冰冻地区系指雨季。因各地的雨季不同，不利季节也不同，有的地区雨季。因各地的雨季不同，不利季节也不同，有的地区是梅雨季节最不利，有的地区是雨量大或雨季长的季节是梅雨季节最不利，有的地区是雨量大或雨季长的季节是最不利季节。是最不利季节。对沥青混合料设计而言，对无冰冻地区以夏季高温状态对沥青混合料设计而言，对无冰冻地区以夏季高温状态为最不利季节；对冰冻地区以冬季低温状态为最不利季为最不利季节；对冰冻地区以冬季低温状态为最不利季节。节。在测试或确定有关材料参

39、数值时，应考虑工程所在地区在测试或确定有关材料参数值时，应考虑工程所在地区不同年份、不同季节变化或一年中最不利季节的温度、不同年份、不同季节变化或一年中最不利季节的温度、湿度状态的影响。湿度状态的影响。36新建路面设计实例新建路面设计实例甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路，在使用期内甲乙两地之间计划修建一条四车道的一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为交通量的年平均增长率为10%。该路段处于。该路段处于IV7区，为粉质区，为粉质土，稠度为土，稠度为1.0，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给。预，沿途有大量碎石集料，并有石灰供给。预测该路竣工后第一年的交通组成如表所示，试进行路面设计。测

40、该路竣工后第一年的交通组成如表所示，试进行路面设计。371. 轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时）轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时）382. 轴载换算（半刚性层弯拉应力分析时）轴载换算（半刚性层弯拉应力分析时）393. 累计标准轴载作用次数（累计当量轴次）累计标准轴载作用次数（累计当量轴次）作弯沉计算及沥青层底弯拉应力验算时作弯沉计算及沥青层底弯拉应力验算时:作半刚性基层层底弯拉应力验算时作半刚性基层层底弯拉应力验算时:404. 初拟结构组合和材料选取初拟结构组合和材料选取考虑设计道路为一级公路，公路沿途有大量碎石且有石灰考虑设计道路为一级公路，公路沿途有大量碎石且有石灰供应；路面结构面

41、层采用沥青混凝土供应；路面结构面层采用沥青混凝土(18cm)，基层采用水，基层采用水泥稳定碎石（厚度取泥稳定碎石（厚度取20cm），底基层采用石灰土（厚度待），底基层采用石灰土（厚度待定）。定）。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土凝土(厚度厚度4cm)，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度厚度6cm)，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度厚度8cm)。5. 土基回弹模量的确定土基回弹模量的确定该路段处于该路段处于IV7区，为粉质土，稠度为区，为粉质土，稠度为

42、1.0，查表，查表“二级自二级自然区划各土组土基回弹模量参考值然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”得土基回弹得土基回弹模量为模量为40MPa。416. 各层材料的抗压模量与劈裂强度各层材料的抗压模量与劈裂强度427. 设计指标的确定设计指标的确定-设计弯沉值设计弯沉值本公路为一级公路，公路等级系数取本公路为一级公路，公路等级系数取1.0；面层是沥青混凝土，；面层是沥青混凝土，面层类型系数取面层类型系数取1.0；半刚性基层，基层类型系数取；半刚性基层，基层类型系数取1.0。设计弯沉值为：设计弯沉值为：8. 设计指标的确定设计指标的确定-容许拉应力容许拉应力1) 细粒式密级配沥青混凝土细粒式

43、密级配沥青混凝土432) 中粒式密级配沥青混凝土中粒式密级配沥青混凝土3) 粗粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土4) 水泥碎石水泥碎石5) 石灰土石灰土449. 设计资料汇总设计资料汇总设计弯沉值为设计弯沉值为23.5（0.01mm）10. 计算石灰土层厚度计算石灰土层厚度通过设计软件计算，使得设计路面结构计算弯沉值，沥通过设计软件计算，使得设计路面结构计算弯沉值，沥青面层层底最大弯拉应力，半刚性基层层底最大弯拉应青面层层底最大弯拉应力，半刚性基层层底最大弯拉应力满足各项指标要求，同时考虑设计层厚满足施工要求。力满足各项指标要求，同时考虑设计层厚满足施工要求。45五、路面交工验收指标五

44、、路面交工验收指标 路面交工验收时，验收弯沉值路面交工验收时，验收弯沉值la是工程验收的重要指标，是工程验收的重要指标，它是以不利季节，它是以不利季节，BZZ-100标准轴载作用下，轮隙中心处标准轴载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉代表值实测路表弯沉代表值lr进行评定。进行评定。lrla式中：式中：lr实测某路段的代表弯沉值实测某路段的代表弯沉值( (0.01mm) ) la路表面弯沉检测标准值路表面弯沉检测标准值( (0.01mm) )，按最后确定，按最后确定的路面结构厚度和材料模量计算的路表弯沉值。的路面结构厚度和材料模量计算的路表弯沉值。 检测时，若不是在不利季节进行测定，还应考虑季检测时

45、，若不是在不利季节进行测定，还应考虑季节修正。对于沥青层厚度小于或等于节修正。对于沥青层厚度小于或等于5cm，不考虑温度，不考虑温度修正，若厚度大于修正，若厚度大于5cm，应进行温度修正。通常以沥青，应进行温度修正。通常以沥青层的温度为层的温度为20作为标准温度。作为标准温度。46六、各种弯沉的意义及区别六、各种弯沉的意义及区别设计弯沉属于实测弯沉，建立在大量实测数据的基础上，设计弯沉属于实测弯沉，建立在大量实测数据的基础上，通过回归，通过回归， 得到了与重复荷载作用次数、材料类型（基得到了与重复荷载作用次数、材料类型（基层、面层）及道路等级间的关系式；层、面层）及道路等级间的关系式； 对于新

46、建公路，可以按已建立的回归关系，对设计弯沉对于新建公路，可以按已建立的回归关系，对设计弯沉进行预测；进行预测； 公路路面弯沉设计指标准则：公路路面弯沉设计指标准则： 轮隙中心实测路表弯沉轮隙中心实测路表弯沉（竣工一年验收期弯沉）小于等于设计弯沉。（竣工一年验收期弯沉）小于等于设计弯沉。 47七、沥青路面改建设计七、沥青路面改建设计沥青路面随时间，其性能和承载能力不断降低，超过设计沥青路面随时间，其性能和承载能力不断降低，超过设计使用年限（或超过累计当量轴次后）将不能满足正常行车使用年限（或超过累计当量轴次后）将不能满足正常行车要求，需进行补强或改建。要求，需进行补强或改建。 改建的种类：加宽、

47、提升等级，提升线形标准（局部改线）改建的种类：加宽、提升等级，提升线形标准（局部改线）等，如果有老路面作为加铺基础，称为补强。否则应按新等，如果有老路面作为加铺基础，称为补强。否则应按新建路面设计。建路面设计。 补强设计的工作内容：补强设计的工作内容： 路面结构状况调查、弯沉评定及补强厚度设计。路面结构状况调查、弯沉评定及补强厚度设计。 1. 路面结构状况调查与评定路面结构状况调查与评定1) 交通调查（确定现有交通量，预测交通量增长率）；交通调查（确定现有交通量，预测交通量增长率）；482) 路基状况调查（调查路基土质、干湿状况及排水情况，路基状况调查（调查路基土质、干湿状况及排水情况，明确是

48、否需要采用进一步工程措施改善含水量）；明确是否需要采用进一步工程措施改善含水量）；3) 路面状况调查（调查路面结构、表面状况、病害及其原路面状况调查（调查路面结构、表面状况、病害及其原因，在进行补强设计时，考虑是否需要采取特殊措施，如：因，在进行补强设计时，考虑是否需要采取特殊措施，如：采用抗冲刷能力更强的路面材料等）；采用抗冲刷能力更强的路面材料等）；4) 路面修建与养护历史调查（调查路面建成过程中，及建路面修建与养护历史调查（调查路面建成过程中，及建成后的一些重要事项，如：该路面可能已加铺了抗滑表层成后的一些重要事项，如：该路面可能已加铺了抗滑表层等）等）2. 设计方法设计方法将原路面计算弯沉值换算成综合回弹模量，并视为土将原路面计算弯沉值换算成综合回弹模量，并视为土基回弹模量；基回弹模量；拟定结构组合；拟定结构组合；按新建路面设计方法确定补强层厚度。按新建路面设计方法确定补强层厚度。49结束结束