路面工程PPT課件

1、第一節(jié) 概述一 對路面的使用要求二 路面結構與層次劃分三 路面分類與路面等級四 路面設計內容、原則與理論五 路面行車荷載第1頁/共98頁1、強度與剛度2、穩(wěn)定性3、平整度4、防滑性能5、耐久能力6、不透水性7、環(huán)境質量要求（少沉性、噪聲?。┮?對路面的使用要求第2頁/共98頁二 路面結構與層次劃分（一）、路面結構 為了保證路面上雨水及時排出，減少雨水對路面的浸潤和滲透而減落路面結構強度，路面表面應做成直線和拋物線形的路拱。 路肩橫坡度一般較路面橫坡度大1%。但是高速公路和一級公路的硬路肩采用與路面行車道相同的結構時，應采用與路面行車道相同的路面橫坡度。 第3頁/共98頁（二）路面結構層次的劃分

2、墊層（或隔離層）加固路肩土路肩土路肩基層路緣石路基面層ii路拱橫坡第4頁/共98頁圖1-2 路面結構面層基層土基路面結構示意圖路面結構示意圖 1.面層 2.基層 3.墊層路面結構第5頁/共98頁 1.面層 作用：面層應具備較高的結構強度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應當耐磨，不透水；其表面還應有良好的抗滑性和平整度。 結構：面層有時分兩層或三層鋪筑，如高速公路瀝青面層總厚度1820cm，可分為上、中、下三層鋪筑，并根據(jù)各分層的要求采用不同的級配等級。 材料：水泥混凝土、瀝青混凝土 第6頁/共98頁2、基層： 作用：基層主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力，并擴散到下面的墊層和土

3、基層中去，是路面結構中的承重層。因此，基層應具有強度和剛度，擴散荷載能力、水溫穩(wěn)定性。 結構：基層也可分為兩層或三層鋪筑，稱為基層（或上基層、基層）、底基層。對底基層材料質量的要求可低些，可使用當?shù)夭牧蟻硇拗?材料：主要有各種結合料（如石灰、水泥或瀝青等）穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎（礫）石、貧水混凝土、天然砂礫、各種碎石和礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣（如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等）和土、砂、石所組成的混合料等。第7頁/共98頁3、墊層： 作用：墊層介于地基與基層之間，它的功能是改善土基的濕度和溫度狀況，水穩(wěn)定性和隔溫性能。 材料：強度要求不一定高，但水穩(wěn)定性和隔熱性能好。常用的墊層材料分為兩類

4、，一類是由松散粒料，如砂、礫石、爐渣等組成的透水性墊層；另一類是用水泥或石灰穩(wěn)定土的修筑的穩(wěn)定類墊層。注意注意每個層次的作用、特點、材料、常用結構每個層次的作用、特點、材料、常用結構第8頁/共98頁例如：第9頁/共98頁第10頁/共98頁 滬嘉高速公路某段路面結構厚為滬嘉高速公路某段路面結構厚為69cm 面層由面層由 5cm中粒式瀝青混凝土（防滑面）中粒式瀝青混凝土（防滑面） 6cm粗粒式瀝青混凝土組成；粗粒式瀝青混凝土組成； 基層由基層由8cm貫入式碎石貫入式碎石 35cm粉煤式三渣粉煤式三渣 15cm礫石砂礫石砂 組成。組成。第11頁/共98頁滄州市解放路快、慢車道路面結構滄州市解放路快、

5、慢車道路面結構細粒式瀝青混凝土（上面層）中粒式瀝青混凝土（下面層）瀝青穩(wěn)定碎石（聯(lián)結層）（12%）石灰土（基層）（12%）石灰土（底基層）（10%）石灰土（墊層）土基壓實土基壓實（10%）石灰土（墊層）（12%）石灰土（基層）瀝青石屑（磨耗層）瀝青碎石混合料（面層）第12頁/共98頁 （一）路面分類 1.按面層使用材料分： 瀝青類 水泥砼 粒料 塊料 2.按強度構成原理分： 嵌鎖法 級配法 穩(wěn)定法 鋪砌法三三 路面類型與路面等級路面類型與路面等級第13頁/共98頁 3按荷載作用下的力學性質分： 柔性路面 : 各種基層（除水泥砼外) 各類瀝青面層，碎石面層，塊料面層. 剛性路面 ：水泥砼作面層或

6、基層。 半剛性路面：以石灰水泥穩(wěn)定土，石灰水泥處治碎石，含工業(yè)廢渣基層。 4.常見路面結構層類型： 碎礫石類: a.泥結碎石：以碎石為骨料，黏土作填充料粘結料經(jīng)壓實而成的路面結構層。適用于基層和中級路面基層。第14頁/共98頁b.泥灰結碎石：以碎石為骨料，用一定數(shù)量的石灰和作粘結料,經(jīng)壓實而成的路面結構,適用于基層。 c.級配碎（礫）石：由各種集料和土，按最佳級配原理 配制并鋪壓而成的路面結構. 適用于基層和中層路面面 層。 d.水結碎石：用大小不同的扎制碎石從大到小分層鋪， 灑水碾壓，依靠碎石嵌鎖和石粉膠結作用形成的路面結 構層，適用于基層。結合料穩(wěn)定類： a.石灰（穩(wěn)定）土：將一定量的石灰

7、同粉碎土拌和，攤 鋪，在最佳含水量時壓實，經(jīng)養(yǎng)生成型的路面結構，適用于基，墊層。第15頁/共98頁b.水泥穩(wěn)定土：在粉碎的和原來松散的土中摻入適量的水泥和水經(jīng)拌和，壓實，養(yǎng)生成型的路面結構層。適用于基，墊層。 c.瀝青穩(wěn)定土用瀝青做結合料，與粉碎的土或土集料混合經(jīng)拌和，鋪壓而成的路面結構.用于基，墊層。 d.工業(yè)廢渣:用石灰或石灰下腳料做結合料,與活性材料及土或其他集料按一定配合比,加適量水拌和，鋪壓，養(yǎng)生成型的路面結構層.適用于基層，墊層。 第16頁/共98頁 瀝青類 a.瀝青表面處治：用瀝青和礦料按層或拌和方法，鋪筑厚度不大于3cm的一種薄層路面面層，防水層，磨耗層，防滑層。 b.瀝青貫入

8、碎石：用大小不同的碎石或礫石分層鋪筑，顆粒尺寸自下而上逐層減小，同時分層貫人瀝青，經(jīng)分層壓實而成的路面結構層。適用于次高級路面面層，高級路面基層，聯(lián)結層。 c.瀝青碎石：以一定級配的礦料用瀝青做不結合料，按一定比例配合，拌勻，鋪壓而成的路面結構層。適用于高級，次高級路面面層，高級路面基層，聯(lián)結層。 d.瀝青砼：由適當比例的各種不同大小顆粒的礦料和瀝 青在一定溫度下拌和成混合料，經(jīng)鋪壓而成的路面結構層。 第17頁/共98頁 水泥砼：以水泥與水合成水泥漿為結合料，碎（礫）石為骨料，砂為填充料，按適當?shù)呐浜媳壤?jīng)加水拌和、攤鋪、振揭、整平、養(yǎng)生所筑成的路面結構層。適用于高級路面面層、基層。塊料類

9、a.整齊塊石 b.半整齊塊石 c.水泥石砼聯(lián)鎖塊 分別以加工的整齊塊石、半整齊塊石、預制的水泥砼聯(lián)鎖 鋪砌而成的路面面層。分別適用于高級路面面層、次高等級路面面層、高級路面面層。 第18頁/共98頁（二）、路面等級 路面分級：按面層類型的使用品質、材料組成、結構強度及穩(wěn)定性劃分為四個等級：高級路面、次高級路面、中級路面、低級路面。 不同等級的路面特點不同。強度、耐久性、平整度、建設投資、養(yǎng)護費用、運輸成本等第19頁/共98頁公路等級公路等級路面等級路面等級面層類型面層類型設計年限（車）設計年限（車）設計年限內累計設計年限內累計標準軸次萬次標準軸次萬次一車道一車道高速公路一級公路高級路面瀝青混凝

10、土二級公路高級路面瀝青混凝土次高級路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式三級公路次高級路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青表面處治四級公路中級路面水結碎石、泥結碎石、級配碎礫石、半整齊石塊路面低級路面粒料改善土三三路面的分級與分類路面的分級與分類第20頁/共98頁1、高級路面 公路等級：高速、一、二級公路用； 面層類型：瀝青砼、水泥砼； 特點： a.強度、剛度高，穩(wěn)定性好； b.使用壽命長，能適應較繁重的交通量； c.平整無塵，能保證高速行車； d.養(yǎng)護費用少，運輸成本低； e.投資大。2、次高級路面 公路等級：二、三級公路； 面層類型：瀝青貫入式，瀝青碎石、瀝青表面處治；第21頁/共98頁 特點： a.

11、強度、剛度較高； b.使用壽命較長，適應交通量較多； c.行車速度較高； d.造價較低； e.費用和成本較高。3、中級路面 公路等級：四級公路； 面層類型：碎（礫）石、半整齊塊石、粒料類。 特點： a.強度、剛度低，穩(wěn)定性差； b.平整度差，易揚塵； c.僅適應較小交通量； d.行車速度低，造價低； e.養(yǎng)護費用高、運輸成本高。第22頁/共98頁4、低級路面 公路等級：四級公路； 面層類型：粒料、當?shù)夭牧稀?特點： a.強度、剛度最低； b.水穩(wěn)性、平整度均差，易揚塵； c.僅適應較小交通量； d. 低速行車，適用較小交通量； e.造價低，養(yǎng)護運輸成本高。第23頁/共98頁四 路面設計內容、原

12、則與理論1、設計內容1)原材料的選擇；2)混合料的配合比設計；3)設計參數(shù)的測試和確定；4)路面結構組合與厚度的確定；5)路面方案的比選。第24頁/共98頁2、設計原則1）路基路面綜合設計；2）因地制宜，合理選材；3）便于施工，利于養(yǎng)護；4）考慮分期施工，節(jié)省投資；5）技術先進，經(jīng)濟合理，運行安全，環(huán)境協(xié)調。第25頁/共98頁3、設計理論 我國路面設計經(jīng)過幾十年的研究，現(xiàn)已建立了一整套較成熟的路面設計模式（有理論法、經(jīng)驗法）。 (1)、柔性路面 柔性路面理論法設計是以彈性層狀體系理論為基礎，結合路表容許回彈彎沉指標進行設計，城市道路還應驗算整體性層次的底面彎拉應力和面層的剪應力。第26頁/共9

13、8頁(2)、剛性路面 剛性路面設計以半無限地基的彈性薄板理論基礎，計算混凝土面板的板內應力，并以混凝土面板的抗折疲勞強度為控制指標，確定面板厚度。同時驗算溫度翹曲應力與一次行車荷載共同作用下的綜合應力不超過混凝土面板的抗折疲勞強度。第27頁/共98頁五 路面行車荷載1 1、汽車軸型與荷載作用 汽車軸型汽車軸型：固定車身類牽引車類掛車類第28頁/共98頁行車荷載對路面的作用行車荷載對路面的作用(1)(1)、靜力作用、靜力作用取決于輪載大小、輪胎與路面接觸面上的平均豎向壓力、輪胎接地面積等因素。輪胎接地壓力輪胎與路面接觸面上的平均豎向壓力與輪胎內壓力Pi 、輪胎類型和輪載大小有關。 對于滾動的車輪

14、，接地壓力由（0.8-0.9）Pi增大到（0.9-1.1）Pi。直接取輪胎內壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。第29頁/共98頁輪胎接地面積pPd4dD2pPd4dD2第30頁/共98頁(2)、動載特性軸載變化的變異系數(shù)影響因素：1)行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大；2)路面的平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大；3)車輛的振動特性：輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好，變異系數(shù)越小。沖擊系數(shù)動輪載/靜輪載第31頁/共98頁(3)、瞬時性瞬時荷載作用使路面及下層應力減小第32頁/共98頁(4)(4)、水平荷載水平荷載水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間

15、的附著系數(shù)有關。的附著系數(shù)有關。p正常行駛時正常行駛時p彎道行駛彎道行駛p制動或驅動時制動或驅動時PF0PfFbb水平力可使路面產(chǎn)生波浪、擁抱、推擠等現(xiàn)象，因此要求路面面層材料應具有足夠的抗剪強度，尤其在彎道、交叉口、公交車?？空靖浇?。(4)(4)、水平荷載水平荷載水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間的附著系數(shù)有關。的附著系數(shù)有關。p正常行駛時正常行駛時p彎道行駛彎道行駛p制動或驅動時制動或驅動時PF0PfFbb(4)(4)、水平荷載水平荷載水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間水平力與車輪垂直壓力及路面與車輪間的附著系數(shù)有關。的附著系數(shù)有關。p正常行駛時正常行駛時

16、p彎道行駛彎道行駛p制動或驅動時制動或驅動時PF0PfFbbPF0PfFbb第33頁/共98頁 行車荷載對路面的作用是隨時間推延累計增加的，即荷載作用具有瞬時性和重復性，也就是說行車荷載對路面的作用主要取決于兩方面：一是軸載重量大小，二是重復作用次數(shù)多少。 由于作用在路面的設計荷載千變萬化，一般選用一種標準軸載作為設計車型。而設計車型的選用必須使該車型對路面作用的響應較大，同時又能反映設計的車輛水平。 重復作用次數(shù)多少是指一定時間內通過道路某一斷面的車輛總數(shù)，來源于交通量的統(tǒng)計與預測，也和其橫向分布情況有關。第34頁/共98頁2、路面設計的標準軸載 設計車型的問題涉及運輸經(jīng)濟和路面設計的經(jīng)濟性

17、兩個方面。國外目前有貨車重型化、載客汽車小型化的趨勢。 對中國，由于市場經(jīng)濟的逐步建立，公路貨運的經(jīng)濟性為貨運部門主要考慮的因素。因此，目前的公路路面設計必須適應這一變化 。 目前各國的規(guī)定不完全一致。例如：中國10噸；美國18000lbf（80.1KN）（1KN224.809lbf）單軸、32000lbf（142.3KN）雙軸；德國11噸；印尼5噸；黎巴嫩14噸；聯(lián)合國141個成員國的比例如下：10噸67.36 11.112噸5.44 10.111噸11.56 12.1噸15.64第35頁/共98頁 標準軸載：我國路面設計以雙輪組單軸載100KN為標準軸載，以BZZ-100表示（低等級公路可

18、取BZZ-60）。道路的動載問題按動載系數(shù)進行考慮。 主要參數(shù)：軸重100KN,單輪荷載25KN,輪胎接地壓強0.7MPa,單輪傳壓面當量圓半徑10.65cm。p標準軸載換算：不同汽車軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算成標準軸載的作用次數(shù)（當量軸次）。同一種路面結構在不同軸載作用下，要達到相同的疲勞損壞程度。第36頁/共98頁當進行彎沉值設計及瀝青面層層底拉應力驗算時，凡軸載大于25KN的各級軸載（包括車輪的前、后軸）Pi的作用次數(shù)Ni均應按下式換算成標準軸載作用次數(shù)。515.15.1niiiiicipddpNCN式中：Nci設計初期，機動車車行道上日交通量換算為日標準軸載的當量軸次（次/日）

19、； Ni被換算某級軸載的作用次數(shù)（次/日）； P，d標準軸載的輪胎觸地壓強(MPa)及傳壓面當量圓直徑(cm)； Pi，di被換算軸載的輪胎觸地壓強(MPa)及傳壓面當量圓直徑(cm) ； Ci被換算軸載的輪組系數(shù)，雙輪組1.0；單輪組0.25；四輪組4.0； 當軸間距大于3m時,應按單獨的一個軸載進行計算；當軸間距小于3m時,按雙軸或多軸進行計算。 第37頁/共98頁3、設計年限內設計車道上的標準軸載累計當量軸次ntcierrNN1)1(365Ne設計年限內設計車道上的標準軸載累計作用次數(shù)；Nci設計初期，機動車車行道上日交通量換算為日標準軸載的當量軸次（次/日）；r機動車年增長率，調查確定

20、；t路面設計年限；n軸數(shù)分配系數(shù)。第38頁/共98頁交通量的統(tǒng)計與預測交通量的統(tǒng)計與預測交通量:一定時間內通過道路某一斷面的車輛總數(shù)。平均日交通量:每晝夜通過道路某一橫斷面的車輛總數(shù)。交通量觀測方法:1）直接記錄不同類型車輛的通行次數(shù)；2）軸載譜調查。當年平均日交通量設計年限增長率設計年限內累計交通量11365tNN累計第39頁/共98頁輪跡橫向分布n輪跡橫向分布的圖形和峰值取決于交通的渠化程度，它隨許多因素變化，如：交通組織輪跡橫向分布的圖形和峰值取決于交通的渠化程度，它隨許多因素變化，如：交通組織類型類型( (不分車道混合交通，劃標線分道行駛或設分隔帶分道行駛不分車道混合交通，劃標線分道行

21、駛或設分隔帶分道行駛) )、車道寬、交通密度、車道寬、交通密度、交通組成、車速以及司機的駕駛習慣和經(jīng)驗等。交通組成、車速以及司機的駕駛習慣和經(jīng)驗等。瀝青路面設計瀝青路面設計:即車道系數(shù)，指不同情況車道的橫向分布系數(shù)與單車道的橫向分布系數(shù)之比。水泥混凝土路面設計水泥混凝土路面設計:橫向分布系數(shù)。輪跡橫向分布的圖形和峰值取決于交通的渠化程度，它隨許多因素變化，如：交通組織類型(不分車道混合交通，劃標線分道行駛或設分隔帶分道行駛)、車道寬、交通密度、交通組成、車速以及司機的駕駛習慣和經(jīng)驗等。瀝青路面設計瀝青路面設計:即車道系數(shù)，指不同情況車道的橫向分布系數(shù)與單車道的橫向分布系數(shù)之比。水泥混凝土路面設

22、計水泥混凝土路面設計:橫向分布系數(shù)。第40頁/共98頁 車輛在路面上行使時，輪跡的橫向分布是不均勻的。影響車輪輪跡橫向分布規(guī)律的主要因素有車輛的類型、主輪軸數(shù)量、主輪軸間距及其車輪數(shù)量、輪胎寬度等。 路面要承受車輛荷載的多次重復作用，在路面的各個區(qū)域，車輛荷載的重復作用次數(shù)是各不相同的，它取決于車輛的交通密度和組成，輪軸的構型和數(shù)量。 不同質量的車輛對路面影響的差異很大，當一個道路有不同質量的車輛行使時，各種車輛的運行次數(shù)不能簡單累加。 在路面設計時將不同質量車輛的年平均運行次數(shù)換算成標準車輛的年平均當量運行次數(shù)。 第41頁/共98頁第二節(jié) 瀝青路面的設計與施工一.瀝青路面的設計1.瀝青路面設

23、計理論瀝青路面設計理論彈性層狀體系理論彈性層狀體系理論假定：假定：五點五點第42頁/共98頁2.設計內容 材料的選擇，混合料配合比設計、設計參數(shù)的測試與確定； 路面結構層組合與厚度計算； 路面結構方案地選； 路面加寬加固設計； 路面排水系統(tǒng)設計。3.設計原則 應根據(jù)使用要求及氣候、水文、地質等自然條件，密切結合當?shù)貙嵺`經(jīng)驗，進行路基路面綜合設計；第43頁/共98頁 在滿足交通量和使用要求的前提下，應遵循因地制宜合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護、節(jié)約投資的原則。進行路面設計方案的技術經(jīng)濟比較，選擇技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠，有利于機械化、工廠化施工的路面結構方案。 結合當?shù)貤l件，積極推廣成熟的科研

24、成果，對行之有效的新材料、新工藝、新技術，應在路面設計方案中積極、慎重地加以應用。 應注意環(huán)保、施工人員健康和安全。 推廣機械化施工； 高速、一級公路不宜分期修建。 對有可能產(chǎn)生較大沉降路段，宜按“分期修建”或“一次設計分期實施”原則。 第44頁/共98頁4.路面結構組合設計瀝青路面結構組合設計原則：根據(jù)路面荷載應力隨深度遞減的規(guī)律安排結層次；（限制各相鄰結構層的回彈模量和結構層最小厚度）在各種自然因素作用下穩(wěn)定性要好；（注意最小防凍厚度）層間聯(lián)結要緊密。注意：各級道路推薦的路面結構組合形式可參考公路瀝青路面設計規(guī)范第45頁/共98頁路面等級與路面類型的選擇公路等級公路等級路面等級路面等級面層

25、類型面層類型設計年設計年限限(年年)設計年限內累計標設計年限內累計標準軸次準軸次(萬次萬次/一車道一車道)高速公路高速公路一級公路一級公路高級路而高級路而瀝青混凝土瀝青混凝土l 54二級公路二級公路高級路面高級路面瀝青混凝土瀝青混凝土12200次高級路面次高級路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式10100200三級公路三級公路扶高級路面扶高級路面乳化瀝青碎石混合料、瀝青表面處治乳化瀝青碎石混合料、瀝青表面處治10100蹬級公路蹬級公路中級路面中級路面水結碎石、泥結碎石、級配碎水結碎石、泥結碎石、級配碎(礫礫)石、石、半整齊石塊路面半整齊石塊路面1 0低級路面低級路面

26、粒料改善土粒料改善土第46頁/共98頁半剛性基層上瀝青層推薦厚度公路等級公路等級瀝青層推薦厚度瀝青層推薦厚度()公路等級公路等級瀝青層推薦厚度瀝青層推薦厚度()高速高速1218三三24一一1015四四12,5二二510 瀝青層厚度確定 第47頁/共98頁 基層選擇： a.有足夠強度，水穩(wěn)定性，抗凍性； b.收縮變形小，抗沖刷能力強； c.就地取材； d.確定合理配全地； e.每側比路面寬至少25。 墊層選擇： a.材料宜選用粗砂、砂礫、碎石、媒渣、礦渣等。 b.高速、一、二級公路排水墊層應鋪至與路基同寬，三四級公路可比底基層每側寬至少25。 路面總厚度應滿足最小總厚度的要求。第48頁/共98頁

27、最小防凍厚度（) 土土 質質粘性土、細亞砂土粘性土、細亞砂土粉性土粉性土路基路基類型類型 基、墊目類基、墊目類道路凍深道路凍深()砂石類砂石類穩(wěn)定土穩(wěn)定土類類工業(yè)廢料工業(yè)廢料類類砂石類砂石類穩(wěn)定土穩(wěn)定土類類工業(yè)廢料工業(yè)廢料類類50100404535403035455040453040100150455040453540506045504045中濕中濕150200506045554050607050604550大于大于200607055655055707560705065601004555405035455060455540501001505560607055655060潮濕潮濕15020060

28、705S655055708065706065大干大干20070806575557080lOO70906580第49頁/共98頁l瀝青層厚度公路等級瀝青層推薦厚度(cm)高速公路 1218一級公路 1015二級公路 510三級公路 24四級公路 12.5公 路 等 級最小總厚度 汽車高速公路 15專用公路一 10二 5第50頁/共98頁l瀝青路面各類結構層的最小厚度結構層類型施工最小厚度(cm)結構層適宜厚度 瀝青混凝粗粒式5.0 58 土、熱拌中粒式4.046 瀝青碎石細粒式2.52.54 瀝 青 石 屑 1.51.52.5瀝 青 砂1.01 1.5瀝 青 貫入式4.04 8瀝 青 上拌下貫式

29、6.06 10瀝 青 表面處治1.0層鋪1 3，拌和2 4水泥穩(wěn)定類15.016 20石灰穩(wěn)定類15.016 20石灰工業(yè)廢渣類15.016 20級配碎、礫石810 15泥結碎石810 15添隙碎石1010 12結構層類型最小厚度（cm） 瀝青混凝粗粒式5.0 土、熱拌中粒式4.0 瀝青碎石細粒式2.5冷拌瀝青砂石4.0瀝 青 石 屑1.5瀝 青 砂1.0瀝 青 貫入式4.0瀝 青 上拌下貫式5.0瀝 青 表面處治1.5水泥穩(wěn)定類15.0石灰穩(wěn)定類15.0石灰工業(yè)廢渣類15.0級配碎、礫石8.0泥結碎石8.0添隙碎石8.0第51頁/共98頁5.新建路面厚度設計設計程序1. 調查交通量計算累計標

30、準軸次計算設計彎沉值調查氣象、材料資料及混合料實驗確定土基回彈模量擬定路面結構方案確定材料模量按設計彎沉計算路面厚度是否驗算拉應力是否驗算防凍厚度是否有下一個結構方案進行技術經(jīng)濟比較，確定采用的路面結構方案驗算防凍厚度進行劈裂實驗，確定抗拉強度確定容許拉應力R計算層底拉應力mR m是否增加厚度是否調整材料配比變更路面結構驗算是沒有驗算不滿足是是否否第52頁/共98頁 設計步驟 a.根據(jù)設計任務書的要求，確定路面等級、面層類型、設計年限內一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值； b.按路基土類和干濕類型，將路基劃分為若干路段，確定各路段EO。 c.根據(jù)設計彎沉值計算路面厚度； d.進行技術經(jīng)濟比較，

31、確定采用的路面結構方案。 設計標準 標準軸載BZZ-100、BZZ-60第53頁/共98頁標準軸載計算參數(shù)標準軸載BZZ-100標準軸載BZZ一100標準軸載P(kN)100單輪傳壓當量圓直徑d(mm)21.30輪胎接地壓強p(MPa)0 70兩輪中心距()1.5d第54頁/共98頁 設計參數(shù) a.累計當量軸次Ne 式中：Ne設計年限內一個車道上的累計當量 軸次； t 設計年限； N1第一年雙向平均日當量軸次； Nt第t年雙向平均日當量軸次； r 設計年限內交通量年半長率（%） 車道系數(shù)。 b.土基回彈模量EO； c.路面材料模量。1 1)1 365NrrNtettteNrrrN1)1 ( 1

32、)1 365第55頁/共98頁路面厚度計算 原則：路表實測彎沉LS=設計彎沉值LD a.容許彎沉值（設計彎沉值） 式中： 容許彎沉值（0.01mm） 公路等級系數(shù)； 面層類型系數(shù)； 基層類型系數(shù)。 b.容許彎拉應力 式中： 容許彎拉應力值； 劈裂強度； 抗彎拉強度結構系數(shù)； bsceRAAANl2.0600sAbAbsceRAAANl2.0600bsceRAAANl2.0600bsceRAAANl2.0600bsceRAAANl2.0600bsceRAAANl2.0600sKspsspRKcAbsceRAAANl2.0600Rl第56頁/共98頁c.容許剪應力 式中： 容許剪應力； 抗剪裂強度

33、； 抗剪結構強度系數(shù)； d.us/R作為控制指標確定路面厚度 計算圖式 kRRKkRRkRRkRKRkR第57頁/共98頁式中： 路面A點實測彎沉值； 標準軸載接地壓強； 標準軸載當量圓半徑； 土基回彈模量； 理論彎沉系數(shù)； 彎沉綜合修正系數(shù)。 以 確定厚度FEplcoA2Rl 實際路面是一個多層體系，此時為了應用理論公式需將多層體系換算成三層體系：FEplcoA2FEplcoA2FEplcoA2FEplcoA2FEplcoA2AlFEplcoA2RlFoEpFEplcoA2Al第58頁/共98頁4 . 2212EEhiHinie. 以 作為控制指示確定路面厚度。計算圖式式中： 最大拉應力 理

34、論拉應力系數(shù)。 使 將多層體系換算為三層體系： 將多層體系換算為三層體系： RmmpmmmR41xixiEEhih9 . 0111xinxiEEhih4221niniEEhih4 . 2212EEhiHinimmp4 . 2212EEhiHini41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHini9 . 0111xinxiEEhih41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHiniR9 . 0111xinxiEEhih41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHinimR9 . 0111xinxiEEhih41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHini

35、mmR9 . 0111xinxiEEhih41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHinimmmR9 . 0111xinxiEEhih41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHini4221niniEEhihmmmR9 . 0111xinxiEEhih41xixiEEhihmmp4 . 2212EEhiHini第59頁/共98頁f. 以 作為控制指標確定路面厚度。計算圖式 式中： 剪應力； 最大剪應力系數(shù)； 面層材料內摩擦角。 要求； 當有多層體系時，換算為三層體系的方法 同以 作為控制指標時的換算。 例3-1 指出如圖路面結構體系中路表彎沉值最大值點位及第3層底面彎拉

36、應力的最大值點位。并繪出各自的計算圖式。 RcosmfpmfRRcosmfpRcosmfpmfRcosmfpmfRcosmfpmfRcosmfpRmfRcosmfpRlRmfRcosmfpmfmfmfRmfmfmfmfRmfmfmfRmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmf第60頁/共98頁解：當求路表彎沉值時：將多層體系換算為當量二層體系如下： =1014.217.319.9 =61.4 雙輪輪隙中心A氣為彎沉最大值。 4 . 2252EEhiHii4 . 24 . 24 . 24 . 2800300308004502280060016800800104

37、. 2252EEhiHii第61頁/共98頁當求第3層底面彎拉應力時 4331EEhihii444600600166008001060012005= 5.910.716= 32.69 . 0454EEhiHii9 . 09 . 04503003045045022= 2219.1= 41.1最大值點C位于第三層底面雙輪輪隙中心處。 4331EEhihii4446006001660080010600120054331EEhihii9 . 0454EEhiHii4446006001660080010600120054331EEhihii9 . 09 . 045030030450450229 . 04

38、54EEhiHii4446006001660080010600120054331EEhihii第62頁/共98頁例3-2 確定如圖結構層路表彎沉和剪應力的最大值點位，并繪出計算圖式。層數(shù)層數(shù)模量（模量（Pa）厚度（）厚度（）11000428008365015440022528第63頁/共98頁解：當確定路表彎沉時：4.2252EEhiHii4 . 24 . 24 . 280040022800650158008008=812.5415.02=38.85 最大點A位于雙輪輪中心處。 當求最大剪應力值時： 最大值D點位于車輪中心行車方向后方離車輪中 心距離為0.9處。 4.2252EEhiHii4

39、. 24 . 24 . 280040022800650158008008第64頁/共98頁二、瀝青路面施工 1、瀝青表面處治： 層鋪法，將瀝青材料與礦質材料分層灑布與鋪撒分層碾壓成型。 拌和法； a.熱拌熱鋪法；按熱拌瀝青混合料路面的規(guī)定執(zhí)行。 b.冷拌冷鋪法：按乳化瀝青碎石混合料路面的規(guī)定執(zhí)行。 2、瀝青貫入式 撒料，撒鋪應均勻，并不斷檢查松鋪厚度和校驗路拱。 碾壓，先用68t 壓路機以2km/h的初碾速度壓34遍，使集料穩(wěn)定，無顯著推移；碾壓遍數(shù)一般為24遍。 澆灑第一遍瀝青 撒布第一層嵌縫料 再碾壓，立即用812t壓路機碾壓46遍，直到穩(wěn)定； 澆灑第二層瀝青撒布第二層嵌縫料碾壓 3、熱拌

40、瀝青混合料 混合料類型選擇；拌制及運輸；攤鋪；壓實及成型。第65頁/共98頁三、瀝青路面防滑 1、提高瀝青路面抗滑性能的措施 提高瀝青混合料的抗滑性能； a.礦質骨料采用硬質粒料； b.礦料級配采用升級配； c.選用裹覆力大的較硬瀝青； d.盡量減少瀝青用量。 采用防滑封面結構 a.在瀝青混合料碾壓完成后，立即鋪撒硬質礦料，并壓入混合料表面內； b.采用多孔瀝青混合料鋪成透水性面層，加速路面排水； 使用樹脂系高分子材料對路面進行防滑處理，將粘結力強的人造樹脂涂布在清規(guī)戒律路面上，然后鋪撒硬質粒料，在樹脂完全完全硬結之后，將未粘著的粒料的掃掉。 2、抗滑性能指標 高速、一級公路宜在竣工后第一個夏

41、季采用磨擦系數(shù)測定車，以（501）km/h的車速測定橫向力系數(shù)SFC。 路面宏觀構造深度 TD，在峻工后第一個夏季用鋪砂法或激光構造深度儀測定。 擺值Fb第66頁/共98頁3、評價路面抗滑能力指標的測定方法 鋪砂法測定 TD a.手工鋪砂法，將細砂鋪在路面上，計算嵌入凸凹不平的表面空隙中的砂的體積與覆蓋面積之比。將全部砂都填入凸凹不平空隙中。 b.電動鋪砂法，用50ml砂，在玻璃板上鋪50寬時，標定厚度與長度的關系。按同法在測試路面上鋪砂，測定攤鋪長度。TD為： 激光構造深度儀測定 TD 高速脈沖半導體激光器產(chǎn)生紅外線投射到路表面，從投射面散射光線由接受透鏡聚焦到以線性分布的光敏二級管上，按收

42、光線最多的二級管位置給出這一瞬間道路表面的距離，通過計算得出TD。攤鋪長度標定長度攤鋪長度標定長度TD第67頁/共98頁擺式儀測定 BPN 根據(jù)擺錘位能的損失等于擺錘擦過路面克服路面所做的功。磨擦系數(shù)測定車測SFC 承受恒定豎向荷載的測試輪與地面緊密接觸，并與車輛前進方向成20角，這樣當車輛前進時在測試輪上產(chǎn)生一個橫向摩阻力，由壓力傳感器測得，則豎向荷載橫向力SFC第68頁/共98頁第三節(jié) 水泥砼路面設計與施工一、水泥砼路面的類型 1、普通砼（or 無筋砼or素砼） 是指除局部或接縫外均不配筋。 2、鋼筋砼 是指板內配置縱、橫鋼筋或鋼筋網(wǎng)。 3、碾壓砼 是指水泥砼混合料經(jīng)攤鋪、碾壓成型。 4、

43、鋼纖維砼 是指在砼中摻入鋼纖維。 5、連續(xù)配筋砼 是指沿縱向配置連續(xù)鋼筋。第69頁/共98頁二、水泥砼路面特點 1、強度高； 2、穩(wěn)定性好； 3、耐久性好； 4、養(yǎng)護費用少，經(jīng)濟效益高； 5、利于夜間行車； 6、地水泥、水需要量大； 7、接縫產(chǎn)生不利影響； 8、開放交通遲； 9、修復困難。第70頁/共98頁q損壞模式v板的斷裂：包括橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、板角隅斷裂、破碎板。 原因：強度不足；未設置傳力桿和拉桿；板底脫空；荷載、溫度重復作用，達到疲勞極限；荷載過重。v接縫損壞：出現(xiàn)在接縫附近的損壞，如剝落、碎塊等。 v唧泥：泥漿、灰漿從板底擠出和噴射而出。 原因：基層材料不耐沖刷。 三、

44、水泥砼路面常見病害及原因三、水泥砼路面常見病害及原因第71頁/共98頁q損壞模式v錯臺:接縫或裂縫兩側出現(xiàn)高程差。 原因：唧泥等的存在是出現(xiàn)錯臺的主要原因：行車造成的水壓使泥灰漿從后載板向先載板遷移，造成先載高、后載板低的現(xiàn) 象，一般是有規(guī)律的出現(xiàn)；未設置傳力桿。v拱起:溫度引起的屈曲失穩(wěn)而向上隆起的現(xiàn)象，一般伴有橫向裂縫。 原因：溫度太高；脹縫間距太大；接縫、尤其是脹縫內填滿了雜物而失效；脹縫設置工藝不當而使其無法伸縮。第72頁/共98頁四、水泥砼路面的構造1、土基；2、墊層；3、基層；4、砼面板第73頁/共98頁填縫料防銹涂料拉桿填縫料拉桿防銹涂料h/2h/2h/2h/210cm10cm(

45、1/41/5)h38mm510mm34cm縱向縮縫構造（左圖）縱向施工縫構造（右圖）五、接縫設計 1、縱縫 縱向施工縫； 縱向縮縫；第74頁/共98頁(1/41/5)h38mm38mm傳力桿(1/41/5)h涂瀝青h/2h/2填縫料填縫料h假縫型（上圖）假縫加傳力桿型（左圖） 2、橫縫 橫向縮縫； 第75頁/共98頁填縫料傳力桿填縫板h/2h/22.02.5cm34cm填縫料傳力桿h/2h/2510mm34cm涂瀝青或加塑料套長10cm的小套子留 3cm空隙填以紗頭等涂瀝青脹縫構造（上圖）橫向施工縫構造（左圖）脹縫；橫向施工縫；第76頁/共98頁第77頁/共98頁 水泥混凝土路面設計規(guī)范JTJ

46、JTJ傳力桿尺寸和間距（mmmm）面層厚度（mm） 傳力桿直徑傳力桿最小長度傳力桿最大間距第78頁/共98頁六、水泥砼路面設計參數(shù) 1、標準軸載：B22-100 2、交通分級： 3、使用年限：t=2040年交通等級使用初期設計車道標準軸載作用次數(shù)NS（n/d)特重1500重2001500中等5200輕5交通等級設計使用年限（y）特重30重30中等20輕20第79頁/共98頁4、累計作用次數(shù) 是指設計使用年限內路面臨界荷位上所受到的標準軸載累計作用次數(shù)Ne。 臨界荷位： 后軸一側雙輪組輪載作用于橫縫邊緣中部； 后軸軸載作用于板中部。5、設計強度；以28彎拉強度為標準。6、彎拉彈性模量；以實測為宜。7、基層頂面當量回彈模量Et04. 113739otE式中：o 實測彎沉值。不應低于規(guī)定值。 o36511tSeNN第80頁/共98頁8、砼面板的最大溫度梯度 可按自然區(qū)劃P200表5.17取用。表 最大溫度梯度計算值 Tg公路自然區(qū)劃公路自然區(qū)劃、Tg(/)0.830.880.900.950.860.980.930.98第81頁/共98頁1、混凝土面板的厚度交通等級 特重 重 中 等輕初估厚度h(cm)2523-2521-2321注：混凝土面板的最小厚度為cm水泥混凝土路面設計規(guī)范JTJ01294（混凝土面板的初估厚度）七、板的平面尺寸及板厚的確定第82頁/共98頁水泥混凝