第十一章瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第十一章瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-1瀝青路面的損壞模式車轍溫度高、瀝青老化、材料。第二頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-1瀝青路面的損壞模式推移擁包車輛經(jīng)常啟動(dòng)，制動(dòng)的地段；氣溫較高

。第三頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-1瀝青路面的損壞模式開(kāi)裂橫縫：材料自身（收縮或反射），與荷載無(wú)關(guān)縱縫：路基質(zhì)量、施工網(wǎng)狀裂縫

：基層、土基承載力不足，瀝青老化第四頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-1瀝青路面的損壞模式松散與坑槽松散與坑槽：瀝青與礦料粘結(jié)力差；水；瀝青過(guò)度加熱第五頁(yè)，共32頁(yè)。11.1.2瀝青路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）回彈彎沉季節(jié)加鋪瀝青面層溫度軸載路基路面結(jié)構(gòu)荷載累計(jì)作用次數(shù)路面各結(jié)構(gòu)層材料的技術(shù)參數(shù)

高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)，以路表回彈彎沉值、瀝青混凝土層的層底拉應(yīng)力及半剛性材料層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)。

三級(jí)公路、四級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)以路表設(shè)計(jì)彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)。

有條件時(shí)，對(duì)重載交通路面宜檢驗(yàn)瀝青混合料的抗剪切強(qiáng)度。影響因素：（2）疲勞開(kāi)裂（3）抗剪強(qiáng)度第六頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-8基層和面層的模量和厚度對(duì)路基頂面豎向應(yīng)力的影響11.2.6應(yīng)力及位移狀況的分析（1）路基應(yīng)力a)基層模量和厚度的影響增大基層的模量增大基層的厚度增大面層的模量與厚度b)面層模量的影響第七頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-9基層和面層的模量和厚度對(duì)路表彎沉的影響（2）路表彎沉a)基層和面層厚度影響增加路基的模量增加基層的模量與厚度b)路基和基層模量的影響第八頁(yè)，共32頁(yè)。（3）面層底面拉應(yīng)力圖11-10路基和基層模量對(duì)面層底面拉應(yīng)力系數(shù)的影響圖11-11面層與基層的厚度對(duì)面層底面拉應(yīng)力系數(shù)影響提高基層的模量第九頁(yè)，共32頁(yè)。圖11-12路基與基層模量對(duì)面層底面拉應(yīng)力的影響（4）基層底面拉應(yīng)力增大路基模量圖11-13面層與基層的厚度對(duì)基層底面拉應(yīng)力系數(shù)的影響第十頁(yè)，共32頁(yè)。（5）路面表面最大剪應(yīng)力采用模量較大的基層。圖11-14提高面層本身的抗剪強(qiáng)度第十一頁(yè)，共32頁(yè)。11.3軸載分析及交通分級(jí)11.3.1標(biāo)準(zhǔn)軸載表3.1.1標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P(kN)100單圓傳壓面當(dāng)量圓直徑d(cm)21.3輪胎接地壓強(qiáng)p(MPa)0.70兩輪距中心(cm)1.5d（1）當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值及瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)。11.3.2軸載換算第十二頁(yè)，共32頁(yè)。N—標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次—被換算軸型的各級(jí)軸載作用次數(shù)P—標(biāo)準(zhǔn)軸載—被換算車型的各級(jí)軸載—被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)當(dāng)軸距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按公式:m是軸數(shù)—被換算軸載的輪組系數(shù)（與輪有關(guān)），單輪組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38。第十三頁(yè)，共32頁(yè)。（2）當(dāng)以半剛性材料層拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)N—標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次—被換算軸型的各級(jí)軸載作用次數(shù)P—標(biāo)準(zhǔn)軸載—被換算車型的各級(jí)軸載—被換算車型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)當(dāng)軸距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按公式:m是軸數(shù)—被換算軸載的輪組系數(shù)（與輪有關(guān)），單輪組為18.5，雙輪組為1，四輪組為0.09。第十四頁(yè)，共32頁(yè)。（3）貧混凝土基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)

以上軸載換算公式，適用于單軸軸載小于或等于130KN的各種車型的軸載換算。公路等級(jí)設(shè)計(jì)年限公路等級(jí)設(shè)計(jì)年限高速公路、一級(jí)公路15三級(jí)公路8二級(jí)公路12四級(jí)公路6表3.1.3各級(jí)公路的瀝青路面設(shè)計(jì)年限11.3.3設(shè)計(jì)年限表11-1城市道路的瀝青路面設(shè)計(jì)年限公路等級(jí)設(shè)計(jì)年限公路等級(jí)設(shè)計(jì)年限快速路20次干路15主干路支路10~15第十五頁(yè)，共32頁(yè)。11.3.4車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)車道特征車道系數(shù)雙向單車道1.0雙向六車道0.3~0.4雙向雙車道0.6~0.7雙向八車道0.25~0.35雙向四車道0.4~0.5表3.1.6各級(jí)公路的瀝青路面設(shè)計(jì)年限11.3.5累計(jì)當(dāng)量軸次—設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次t-設(shè)計(jì)年限η-車道系數(shù)—營(yíng)運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/d）—設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長(zhǎng)率第十六頁(yè)，共32頁(yè)?？傇瓌t：面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定

（1）面層、基層的結(jié)構(gòu)類型和厚度應(yīng)與交通量相適應(yīng)。11.4瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)具體要求如下：11.3.6設(shè)計(jì)交通等級(jí)交通等級(jí)BZZ-100累計(jì)交通軸次Ne(次/車道)大客車及中型以上的各種貨車交通量[輛/(d.車道)]輕交通中等交通重交通特重交通表3.1.8交通等級(jí)第十七頁(yè)，共32頁(yè)。2）基層類型柔性基層：半剛性基層：剛性基層：1）面層類型：瀝青混凝土、瀝青表面處治、瀝青碎石等。（2）適應(yīng)車輛荷載的作用。相鄰層材料的模量比：瀝青碎石、級(jí)配碎石、填隙碎石水泥、二灰穩(wěn)定集料類；水泥、石灰穩(wěn)定土類貧混凝土（3）保證層間結(jié)合緊密穩(wěn)定。2）各種基層上宜設(shè)置透層瀝青。1）瀝青層之間應(yīng)設(shè)黏層。3）在半剛性基層上應(yīng)設(shè)下封層。第十八頁(yè)，共32頁(yè)。4）雙層式半剛性材料基層宜采用連續(xù)攤鋪、碾壓工藝，增強(qiáng)層間結(jié)合，以形成整層。（4）在各種自然因素下穩(wěn)定性好。1）濕度①設(shè)墊層

地下水位高、排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕、過(guò)濕狀態(tài)的路段。

排水不良的土質(zhì)路塹，有裂隙水、泉眼等水文不良的巖石挖方路段。

季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段，可能產(chǎn)生凍脹需設(shè)防凍墊層的路段?；鶎踊虻谆鶎涌赡苁芪廴疽约奥坊浫醯穆范?。第十九頁(yè)，共32頁(yè)。②瀝青面層應(yīng)選用密級(jí)配瀝青混合料；當(dāng)采用排水基層時(shí)，其下應(yīng)設(shè)防水層，并設(shè)置結(jié)構(gòu)內(nèi)部的排水系統(tǒng)。③進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合時(shí)，對(duì)于不同的地帶應(yīng)有不同的考慮。2）溫度①溫度敏感性低的瀝青；②冰凍地區(qū)要保證具有足夠的冰凍穩(wěn)定性；③現(xiàn)行規(guī)范對(duì)防凍層的設(shè)置提出了最小厚度要求。（5）考慮結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)上、下層匹配，總體上強(qiáng)度足夠而不過(guò)多浪費(fèi)。（6）適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)層數(shù)和厚度第二十頁(yè)，共32頁(yè)。11.5新建瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算11.5.1設(shè)計(jì)理論8.0.1路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計(jì)算。第二十一頁(yè)，共32頁(yè)。11.5.2設(shè)計(jì)指標(biāo)1輪隙中心處（A點(diǎn)）路表計(jì)算彎沉值應(yīng)小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值，即2輪隙中心（C點(diǎn)）或單圓荷載中心處（B點(diǎn)）的層底拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力，即圖8.0.1路面荷載及計(jì)算圖示第二十二頁(yè)，共32頁(yè)。(1)彎沉值1）容許彎沉值

路面在使用期末的不利季節(jié)在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下雙輪輪隙中心準(zhǔn)許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。2）設(shè)計(jì)彎沉值

路面竣工后第一年不利季節(jié)，在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下雙輪輪隙中心測(cè)得的最大回彈彎沉值?！O(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次—公路等級(jí)系數(shù)—容許彎沉值—面層類型系數(shù)—基層類型系數(shù)—相對(duì)彎沉變化系數(shù)第二十三頁(yè)，共32頁(yè)。3）路表計(jì)算彎沉值對(duì)于瀝青混凝土面層：對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類：1）確定容許拉應(yīng)力(2)層底拉應(yīng)力第二十四頁(yè)，共32頁(yè)。2）理論拉應(yīng)力3）拉應(yīng)力比較對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：11.5.3結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)的確定1高速公路、一級(jí)公路施工圖設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選取工程用路面材料實(shí)測(cè)設(shè)計(jì)參數(shù)；各級(jí)公路采用新材料時(shí)，也必須實(shí)測(cè)設(shè)計(jì)參數(shù)。2高速公路、一級(jí)公路初步設(shè)計(jì)或二級(jí)及二級(jí)以下公路設(shè)計(jì)時(shí)可借鑒本地區(qū)已有的試驗(yàn)資料或工程經(jīng)驗(yàn)確定。3可行性研究階段可參考附錄E確定設(shè)計(jì)參數(shù)。（1）路面材料回彈模量值第二十五頁(yè)，共32頁(yè)。（2）路基回彈模量設(shè)計(jì)值5.1.5路基回彈模量設(shè)計(jì)值宜按下列方法確定1新建公路初步設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)查表法、室內(nèi)試驗(yàn)法、換算法等，經(jīng)綜合分析、論證，確定沿線不同路基狀況的路基回彈模量設(shè)計(jì)值。2通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定路基回彈模量值與壓實(shí)度K、路基稠度或室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定路基土回彈模量值與室內(nèi)路基土CBR值等資料，建立可靠的換算關(guān)系，利用換算關(guān)系計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)路基回彈模量。3當(dāng)路基建成后，在不利季節(jié)實(shí)測(cè)各路段路基回彈模量代表值，以檢驗(yàn)是否符合設(shè)計(jì)值的要求。4若現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)路基回彈模量代表值小于設(shè)計(jì)值或彎沉值大于要求的檢驗(yàn)值，應(yīng)采取措施。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使路基處于干燥或中濕狀態(tài)，土基回彈模量應(yīng)大于30Mpa，重交通、特重交通公路土基回彈模量值應(yīng)大于40Mpa。第二十六頁(yè)，共32頁(yè)。

（1）采用半剛性基層、底基層結(jié)構(gòu)時(shí)，可任選一層作為設(shè)計(jì)層；

（2）采用半剛性基層、粒料類底基層時(shí)，應(yīng)先擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層作為設(shè)計(jì)層；

（3）采用柔性基層、底基層結(jié)構(gòu)時(shí)，宜擬定面層、底基層的厚度，求算基層的厚度。11.5.4設(shè)計(jì)層的選定11.5.5路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按彎沉或彎拉指標(biāo)分別計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次，確定交通等級(jí)及公路等級(jí)，擬定面層和基層類型，并計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值。

（2）按路基土類與干濕類型及路基橫斷面形式，將路基劃分為若干路段，確定各個(gè)路段土基回彈模量設(shè)計(jì)值。第二十七頁(yè)，共32頁(yè)。

（3）擬定幾種可行的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，確定各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)。

（4）采用多層彈性體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算或驗(yàn)算路面厚度。

（5）對(duì)季節(jié)性冰凍地區(qū)應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度是否滿足要求。

（6）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定路面結(jié)構(gòu)方案。第二十八頁(yè)，共32頁(yè)。4）設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算3）路面結(jié)構(gòu)層類型的選擇

面層：瀝青混凝土

基層：半剛性材料

底基層：半剛性材料

（2）土基回彈模量的確定

通過(guò)查表，土基回彈模量為40MPa。

（3）擬定路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，確定各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)。第二十九頁(yè)，共32頁(yè)。

通過(guò)查表，可得材料的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度。

（4）通過(guò)程序計(jì)算和驗(yàn)算石灰土層的厚度

通過(guò)程序計(jì)算，石灰土層的厚度為40.29cm，經(jīng)驗(yàn)算，層底拉應(yīng)力均滿足要求，最后確定底基層厚度為40cm。

面層：瀝青混凝土（18cm)

基層：水泥碎石(20cm)

底基層：石灰土(厚度待定）

三層式瀝青混凝土面層：上層是細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土（4cm);中面層為中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（6cm）；下面層是粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土（8cm）。（5）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定路面結(jié)構(gòu)方案第三十頁(yè)，共32頁(yè)。8.0.14新建瀝青路面結(jié)構(gòu)厚計(jì)計(jì)算示例（1）基本資料新建高速公路地處Ⅱ2區(qū)，為雙向四車道，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，沿線土質(zhì)為中液限黏性土，填方路基1.8m，地下水位路路床2.4m，屬中溫狀態(tài)；年降雨量為620m，最高氣