aA瀝青路面設(shè)計(jì)

1、路基路面工程Pavement Engineering國家精品課程 1主要內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 瀝青路面的分類與特性第三節(jié) 瀝青路面的使用性能和分區(qū)第四節(jié) 彈性層狀體系理論第五節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2主要內(nèi)容第七節(jié) 我國瀝青路面厚度設(shè)計(jì)第八節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計(jì)第九節(jié) 瀝青路面改（擴(kuò)）建設(shè)計(jì)第十節(jié) 國外主要瀝青路面設(shè)計(jì)方法概述3第一節(jié) 概述核心內(nèi)容瀝青路面的基本特性瀝青路面的損壞類型及其成因?qū)r青路面的性能要求瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法41、瀝青路面的基本特性瀝青路面的工程特點(diǎn)優(yōu)良的力學(xué)性能變形性能與強(qiáng)度良好的抗滑性雨天的行駛安全性施工方便強(qiáng)度形成速

2、度和維修經(jīng)濟(jì)耐久使用壽命有利于分期修建瀝青路面結(jié)構(gòu)受力示意圖5（1）表面平整無接縫、行車較舒適；（2）結(jié)構(gòu)較柔，振動小，行車穩(wěn)定性好；（3）車輛與路面的視覺效果好；（4）施工期短、施工成型快，能夠迅速交付使用 （在機(jī)場跑道、高速公路上尤其需要） ；（5）易于維修，可再利用；（6）強(qiáng)度和穩(wěn)定性受基層、土基影響較大；（7）瀝青混合料力學(xué)性能受溫度影響大；（8）瀝青會老化，瀝青結(jié)構(gòu)層易出現(xiàn)老化破壞。 1、瀝青路面的基本特性瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)（與普通水泥路面相比）61）裂縫2、瀝青路面的損壞類型及其成因Top-down CrackDown-top crack7表觀形態(tài)分有：橫裂、縱裂、網(wǎng)裂、塊裂、不規(guī)則

3、裂鋒等產(chǎn)生原因：橫向裂縫：分荷載型和非荷載型，非荷載型又分為瀝青面層縮裂和基層反射裂縫。荷載型因拉應(yīng)力超過材料疲勞極限引起，從下向上發(fā)展；非荷載型瀝青面層縮裂因冬季瀝青材料收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于材料強(qiáng)度引起，反射裂縫因基層收縮開裂向面層延伸引起?？v向裂縫：路面分幅攤鋪時，接縫未處理好；路基原因等引起失穩(wěn)。網(wǎng)裂：上述裂縫未及時處理，水滲入所致；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足；瀝青老化等1）裂縫 cracking2、瀝青路面的損壞類型及其成因82）車轍 rut定義： 路面結(jié)構(gòu)及路基在行車荷載作用下的補(bǔ)充壓實(shí)，或結(jié)構(gòu)層及路基中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。車轍還包括輪胎磨耗引起的材料缺省。 車轍是瀝青路面的主要破壞型

4、式 ，對于半剛性基層瀝青路面，車轍主要發(fā)生在中面層或?yàn)r青表層。原因： 1）瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足，塑性變形累積； 2）路面結(jié)構(gòu)及路基材料的變形累積； 3）車輛渠化交通的荷載磨耗 磨耗型車轍。 2、瀝青路面的損壞類型及其成因93）松散剝落 Ravelling and Stripping定義： 瀝青從礦料表面脫落，在荷載作用下面層呈現(xiàn)的松散現(xiàn)象。瀝青層出現(xiàn)松散剝落將會繼而出現(xiàn)坑槽破壞。原因： 1）瀝青與礦料黏附性差（瀝青黏性差、集料黏附等級低、集料潮濕、瀝青老化后性能下降、凍融等）； 2）水的作用； 3）瀝青在施工中的過度加熱老化。2、瀝青路面的損壞類型及其成因104）表面抗滑不足 surfac

5、e skid resistance定義： 瀝青路面在使用過程中，表面集料被逐漸磨光，或者出現(xiàn)瀝青層泛油，使得瀝青表層出現(xiàn)抗滑能力不足。原因： 1）集料軟弱，宏觀紋理和微觀構(gòu)造小； 2）粗集料抵抗磨光的能力差（由磨光值、棱角性、壓碎值等表征）； 3）級配不當(dāng)，粗料少、細(xì)料多； 4）用油量偏大，或出現(xiàn)水損害； 5）瀝青稠度太低； 6）車輪磨耗太嚴(yán)重。2、瀝青路面的損壞類型及其成因11強(qiáng)度與剛度(開裂、變形)穩(wěn)定性(高、低溫、水穩(wěn)定性)耐久性(疲勞、老化)平整性(舒適、動荷)抗滑性(安全)少塵性(環(huán)保)Transportation College, Southeast University3、對瀝青

6、路面的基本要求12高溫穩(wěn)定性-高溫下抵抗永久變形的能力；低溫抗裂性-抵抗低溫抗裂的能力；水穩(wěn)定性-抵抗水損害的能力，密級配路面抗?jié)B和排水路面透水；耐久性抵抗老化與荷載重復(fù)作用的能力；抗滑能力保證不利情況下車輛安全形勢的能力。3、對瀝青路面的基本要求13瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 材料組成設(shè)計(jì) 厚度設(shè)計(jì)驗(yàn)算 結(jié)構(gòu)方案比選 路肩構(gòu)造設(shè)計(jì) 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法14瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法種類 經(jīng)驗(yàn)法：AASHTO法；CBR法。 依據(jù)調(diào)查或大型試驗(yàn)總結(jié)得到的設(shè)計(jì)方法，其特點(diǎn)是符合試驗(yàn)地的實(shí)際，但是不能結(jié)合不同地方的實(shí)際。 力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法（M-E）：AI法；SHELL法；我國設(shè)計(jì)方法。

7、 依據(jù)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)構(gòu)響應(yīng)，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行參數(shù)的確定，其特點(diǎn)是理論聯(lián)系實(shí)際，是目前設(shè)計(jì)方法發(fā)展的總趨勢。 典型結(jié)構(gòu)法：法國方法；中國八五研究成果。 通過調(diào)查，總結(jié)得到的與交通量等參數(shù)有關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，特點(diǎn)是減少了設(shè)計(jì)的隨意性，具有結(jié)構(gòu)使用性能明確，結(jié)構(gòu)圖統(tǒng)一。 優(yōu)化設(shè)計(jì)法 通過目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化，使其具有性能與費(fèi)用的最優(yōu)性，但尚不成熟。4、瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法15第二節(jié) 瀝青路面的分類與特性核心內(nèi)容瀝青路面的分類瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能瀝青混合料的力學(xué)特性瀝青混合料的黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型瀝青混合料的變形特征瀝青混合料的強(qiáng)度特性16瀝青混凝土（Asphalt Concrete）熱拌瀝青碎石（Asph

8、alt Macadam）乳化瀝青碎石（Emulsion Asphalt Macadam)瀝青貫入式瀝青表面處治瀝青瑪碲脂碎石SMA （Stone Mastic Asphalt）排水性瀝青混凝土（Porous Asphalt Concrete）開級配抗滑磨耗層（ Open Graded Friction Course ） 3）按瀝青路面材料的技術(shù)特點(diǎn)：1、瀝青路面的分類級配示意圖級配示意圖171、瀝青路面的分類181、瀝青路面的分類191、瀝青路面的分類201、瀝青路面的分類211）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系瀝青混合料是一種由集料、瀝青和空氣組成的三相空間體系。2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能22

9、2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系232、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系242、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系25 瀝青混合料壓實(shí)度及其控制：瀝青混合料的壓實(shí)度直接決定著其成型后的強(qiáng)度，在一定范圍之內(nèi)（沒有出現(xiàn)過壓時），壓實(shí)度越大越好。壓實(shí)度表征的三種方式與實(shí)際控制方法： （1）理論密度的壓實(shí)度； （2）馬歇爾密度的壓實(shí)度； （3）試驗(yàn)段密度的壓實(shí)度。區(qū)別：分母不一樣，分別是：真密度、馬歇爾試件密度和試驗(yàn)段取芯試件密度。控制標(biāo)準(zhǔn)：93%、97%、99%。 2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能2）瀝青混合料的壓實(shí)性能26瀝

10、青混合料壓實(shí)影響因素： 壓實(shí)溫度、壓實(shí)速度、壓實(shí)應(yīng)力（功）、瀝青用量等。2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實(shí)性能瀝青混合料壓實(shí)可行性區(qū)域27瀝青混合料是由集料、瀝青和空氣組成的三相空間體系。強(qiáng)度取決于集料顆粒間的摩擦力和嵌擠力、瀝青膠結(jié)料的黏結(jié)性以及瀝青與集料之間的黏附性。影響：集料的類型、空間布型以及膠結(jié)料的類型、用量、與集料的黏附程度影響著瀝青混合料的力學(xué)特性。類型：按密實(shí)原則和嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的典型結(jié)構(gòu)類型有三種：密實(shí)懸浮結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)3、瀝青混合料的力學(xué)特性283、瀝青混合料的力學(xué)特性1）瀝青混合料力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)三軸試驗(yàn)（摩爾庫侖理論）如何求瀝青混合料的黏結(jié)力C和內(nèi)摩擦

11、角？建立極限平衡條件29直剪試驗(yàn)確定： 通過不同壓力的直接剪切試驗(yàn)確定3、瀝青混合料的力學(xué)特性簡單拉壓試驗(yàn)確定： 通過簡單抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和間接抗拉試驗(yàn)確定30蠕變 蠕變是應(yīng)力不變，變形隨時間而增加的現(xiàn)象。這一過程在應(yīng)力不變情況下，取決于其作用時間。瀝青材料在不同應(yīng)力及時間下表現(xiàn)：應(yīng)力小，時間短： 主要表現(xiàn)為彈性性質(zhì)，在應(yīng)力施加后變形瞬時出現(xiàn)，應(yīng)力撤除后變形迅速恢復(fù)。這種變形叫做純彈性變形（瞬時彈性變形），在該范疇內(nèi)，應(yīng)力應(yīng)變呈直線關(guān)系；應(yīng)力較大，時間較才： 主要表現(xiàn)為黏彈性性質(zhì)，應(yīng)力施加后瞬時出現(xiàn)變形，然后變形仍逐漸增加，當(dāng)應(yīng)力撤除后，一部分變形瞬時恢復(fù)（彈性變形部分），另一部分變形隨時間緩慢恢

12、復(fù)，這部分變形是黏彈性變形（滯后彈性變形）。應(yīng)力大，時間長： 主要表現(xiàn)為塑性性質(zhì)，除包含黏彈性性質(zhì)外，還有較大一部分變形無法恢復(fù)，稱為塑性變形。 注意：瀝青混合料的實(shí)際變形彈性、黏性、塑性三種都包含，不過根據(jù)應(yīng)力大小和作用時間不同而表現(xiàn)出以上各種不同性質(zhì)為主的特點(diǎn)。1）蠕變與松弛特性 creep and relaxation4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型蠕變示意圖31應(yīng)力松弛(relaxation time ) 應(yīng)力松弛是應(yīng)力恒定不變，應(yīng)力隨時間減小的現(xiàn)象。應(yīng)力降低到初始數(shù)值（初始應(yīng)力值的1/e）(e=2.718) ，稱為松弛時間。 瀝青混合料主要呈現(xiàn)為彈性或黏塑性，與應(yīng)力作用時間與松弛時

13、間的比值有關(guān)：作用時間松弛時間，以黏塑性為主； 作用時間與松弛時間相近，為彈-黏-塑性。 冬季氣溫低，瀝青混合料黏滯度高，松弛時間長，顯示彈性性質(zhì)；夏季黏滯度低，松弛時間大大降低，則為彈、黏、塑性，取決于作用時間；4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型綜合32黏彈性材料的基本性質(zhì)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的曲線性及不可逆性；對加載速度（時間效應(yīng)）和試驗(yàn)溫度（溫度效應(yīng)）的依賴性，服從時間溫度換算法則；具有十分明顯的蠕變與應(yīng)力松弛特性；線黏彈性材料服從Boltzmann線性疊加原理和復(fù)數(shù)模量原理；2）瀝青混合料的彈-黏-塑性瀝青混合料是一種彈-黏-塑性材料，不同外部（溫度與荷載）條件下，表現(xiàn)出不同的性質(zhì):低溫小變形

14、時：線彈性性質(zhì)高溫大變形時：黏塑性性質(zhì)在過渡范圍內(nèi)：黏彈性性質(zhì)4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型334、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型瀝青混凝土常溫下加載并反向加載的典型曲線344、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型瀝青混凝土溫度恒定時間變化、時間恒定溫度變化的典型曲線試驗(yàn)溫度的升高相當(dāng)于慢速加載、加載時間的延長：時間溫度轉(zhuǎn)化法則35瀝青路面蠕變規(guī)律4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型第一階段：遷移期，蠕變（永久）變形在瞬間迅速增大，但應(yīng)變速率隨時間迅速減??；第二階段：穩(wěn)定期，蠕變（永久）變形呈直線形穩(wěn)定增長，應(yīng)變速率保持穩(wěn)定，該過程占總過程的主要部分；第三階段：破壞期，蠕變（永久）變形和應(yīng)變速率均

15、急劇增大，直至破壞。 36基本流變模型及其組合3）瀝青混合料的流變學(xué)模型 瀝青混合料是一種彈-黏-塑性材料，彈、黏、塑性是其力學(xué)特性的基本單元，需要用一定的力學(xué)模型及本構(gòu)關(guān)系來表達(dá)，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)的組合形成復(fù)雜的組合模型來模擬材料真實(shí)的力學(xué)特性。4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型彈簧、黏壺及滑塊及其組合彈簧元件黏性元件塑性元件37Van Der Pool模型及其蠕變曲線 基本力學(xué)元件的組合 通過對基本元件的串連或并聯(lián)組合，可形成新的力學(xué)模型來表征不同的黏彈塑性材料。元件串連：總應(yīng)力等于各分應(yīng)力，總應(yīng)變等于各分應(yīng)變之和；元件并聯(lián)：總應(yīng)力等于各分應(yīng)力之和，總應(yīng)變等于各分應(yīng)變。常用的簡單組合

16、模型有下列幾種4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型381）勁度（勁度模量）Stiffness 反映瀝青和瀝青混合料在給定溫度和加荷時間條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的參數(shù)，稱勁度S。應(yīng)力作用時間、溫度、應(yīng)力大小都會對瀝青和瀝青混合料的應(yīng)力應(yīng)變特性造成影響，因此，勁度（模量）表達(dá)式中必須考慮這些因素。 C.范德甫（Vander Poel）提出表征彈-黏塑材料勁度（模量）的表達(dá)式：施加的應(yīng)力，MPa；總應(yīng)變； t荷載作用時間，s；T材料的溫度，。問：與彈性模量的區(qū)別？5、瀝青混合料的變形特性39瀝青的勁度5、瀝青混合料的變形特性405、瀝青混合料的變形特性范得保瀝青勁度確定諾模圖41由圖中曲線可以看出：（1

17、）加荷時間短時，曲線接近水平，表明材料處于彈性性狀；加荷時間很長時，便表現(xiàn)為黏滯性性狀；處于二者之間時則兼有彈-黏性性狀。（2）各種溫度下的S-t關(guān)系曲線具有相似的形狀，如果將曲線作水平向移動，則將可將它們近似重合在一起。這意味著溫度對勁度的影響同一定量的加載時間對勁度的影響效果相當(dāng)。（3）溫度和加載時間對勁度的影響具有互換性，是瀝青材料的一個重要性質(zhì)。利用這一性質(zhì)，可以通過采用變換試驗(yàn)溫度的方法，把在有限時間范圍內(nèi)得到的試驗(yàn)結(jié)果擴(kuò)大到很長的時段。5、瀝青混合料的變形特性瀝青的勁度42瀝青混合料的勁度 C范德甫對一系列密級配瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)后確認(rèn)，瀝青混合料的勁度模量是瀝青的勁度模量和混合料

18、中集料數(shù)量的函數(shù)。 瀝青混合料的勁度模量，MPa； 瀝青的勁度模量，MPa； 混合料中集料的集中系數(shù)適用于瀝青混合料的空隙率等于0.70.9的情況，若空隙率大于3，修正為：為3，5、瀝青混合料的變形特性435、瀝青混合料的變形特性瀝青混合料的勁度44（1）概念：強(qiáng)度是指材料達(dá)到極限狀態(tài)或出現(xiàn)破壞時所能承受的最大荷載（或應(yīng)力）。構(gòu)成公路路面各結(jié)構(gòu)層的材料，一般都具有較高的抗壓強(qiáng)度，而抗拉或抗剪強(qiáng)度較弱（這在顆粒材料中或結(jié)合料黏結(jié)力較低的結(jié)構(gòu)中尤為突出）?？刂坡访娌牧蠘O限破壞狀態(tài)的往往不是抗壓強(qiáng)度，可能出現(xiàn)的強(qiáng)度破壞通常為： （1） 因剪切應(yīng)力過大而在材料層內(nèi)部出現(xiàn)沿某一滑動面的滑移或相對變位；

19、（2） 因拉應(yīng)力或彎拉應(yīng)力過大而引起的斷裂。 6、瀝青混合料的強(qiáng)度特性45抗剪強(qiáng)度礦料特性 酸堿性：（如：石灰?guī)r為堿性，玄武石為酸性）決定了石料與瀝青的黏附性，由差到好：花崗巖、片麻巖、玄武巖、安山巖、砂巖、石英巖、石灰?guī)r的黏結(jié)力由小到大。 比表面積：（單位：cm2/g），能與瀝青相互作用的面積，越大則黏結(jié)力越大。顆粒越小，比表面積越大，所以決定于混合料的礦粉含量。 級配、顆粒形狀：決定內(nèi)摩阻力大小。瀝青特性 用油量：決定瀝青膜厚度及自由瀝青含量，存在最佳含量。 黏滯度：越大，黏結(jié)力也越大。影響瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的因素：6、瀝青混合料的強(qiáng)度特性46抗拉強(qiáng)度 在氣候寒冷地區(qū)，冬季氣溫下降，特別是

20、急驟降溫時，瀝青混合料發(fā)生收縮，如果收縮受阻，就會產(chǎn)生拉應(yīng)力；車輛緊急制動后輪下混合料表面出現(xiàn)拉應(yīng)力；瀝青混合料底面由于車輛荷載、基層裂縫導(dǎo)致的拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度時，路面就會產(chǎn)生抗拉不足開裂。 抗拉強(qiáng)度主要由混合料中結(jié)合料的黏結(jié)力提供，其大小可采用直接拉伸或間接拉伸試驗(yàn)確定。 劈裂試驗(yàn)傳遞荷載的兩端墊條，對試件中的應(yīng)力分布和極限強(qiáng)度有顯著影響，通常墊條寬為12.7mm，大試件為19mm。6、瀝青混合料的強(qiáng)度特性476、瀝青混合料的強(qiáng)度特性直接拉伸間接拉伸試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度48瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度同瀝青的性質(zhì)、瀝青含量、礦質(zhì)混合料的級配、測試時的溫度、加載速度等因素有關(guān)。試驗(yàn)表明

21、：1）瀝青的黏滯度大，或?yàn)r青含量較大，瀝青混合料具有較高的抗拉強(qiáng)度；2）密級配混合料的抗拉強(qiáng)度較開級配混合料高；3）隨施荷速率增大而增加，隨溫度的增加而下降； 6、瀝青混合料的強(qiáng)度特性影響瀝青混合料抗拉強(qiáng)度的因素49抗彎拉強(qiáng)度 瀝青路面在行車重復(fù)荷載作用下，往往因路面彎曲而產(chǎn)生開裂破壞，必須驗(yàn)算瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度； 試驗(yàn)方法：小梁彎曲試驗(yàn)：梁式試件的高和寬應(yīng)不小于礦料最大粒徑的四倍，梁的跨徑為高的三倍。最大粒徑達(dá)3.5cm的粗粒式瀝青混合料、穩(wěn)定類材料和水泥混凝土的試驗(yàn) ：150150550mm的大梁，跨徑為450mm；最大粒徑為2.5cm的穩(wěn)定類材料或者中、細(xì)粒式瀝青混合料：100100

22、400mm的中梁，跨徑為300mm；石灰(或水泥)穩(wěn)定土或者砂質(zhì)瀝青混合料：5050240mm的小梁，跨徑為150mm；6、瀝青混合料的強(qiáng)度特性50影響瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度的因素： 瀝青的性質(zhì)、瀝青的用量、礦料的性質(zhì)、混合料的均勻性、荷載重復(fù)次數(shù)、加載速度、溫度狀況等。 我國瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ053-2014）中標(biāo)準(zhǔn)彎曲實(shí)驗(yàn)試件為250mm30mm35mm的棱柱體小梁，跨徑2000.5mm。試驗(yàn)溫度采用150.5，評價低溫拉伸性能時，宜采用-100.5。 6、瀝青混合料的強(qiáng)度特性抗彎拉強(qiáng)度彎曲實(shí)驗(yàn)有切口的彎曲實(shí)驗(yàn)51第三節(jié) 瀝青路面使用性能和分區(qū)核心內(nèi)容瀝青路面的高溫穩(wěn)定性瀝青路

23、面的低溫抗裂性瀝青路面的水穩(wěn)定性瀝青路面的抗疲勞性能瀝青路面的耐老化性能瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)52 高溫穩(wěn)定性是高溫下抵抗永久變形的能力。 高溫穩(wěn)定性不足：有車轍、推移、擁包、搓板、泛油等病害（1）車轍的類型失穩(wěn)性車轍結(jié)構(gòu)性車轍磨耗性車轍（2）車轍的形成過程初始階段的壓密過程瀝青混合料的側(cè)向流動集料的重新分布及集料骨架的破壞（3）影響車轍的主要因素瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下，內(nèi)部材料流動，產(chǎn)生橫向位移，在輪跡處出現(xiàn)變形路面結(jié)構(gòu)在交通荷載作用下產(chǎn)生整體永久變形主要是由于路基變形傳遞到面層引起路面結(jié)構(gòu)頂層材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素作用下不斷損失而形成的永久變形1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性53

24、（4）瀝青混合料高溫評價方法現(xiàn)場試驗(yàn)路試驗(yàn)：AASHTO試驗(yàn)路，WestTrack環(huán)道試驗(yàn)大型足尺試驗(yàn)：室內(nèi)環(huán)道、室內(nèi)直道、重復(fù)加載試驗(yàn)（ALF）、重車 加載試驗(yàn)等；室內(nèi)小型試驗(yàn)：單軸壓縮試驗(yàn)：測定高溫抗壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)；馬歇爾試驗(yàn)：馬歇爾穩(wěn)定度、流值；蠕變試驗(yàn)：單軸三軸靜載重復(fù)加載（動載）連續(xù)動態(tài)加載間歇重復(fù)加載靜載重復(fù)加載（動載）連續(xù)動態(tài)加載間歇重復(fù)加載簡單剪切試驗(yàn)：輪轍試驗(yàn)：1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性54 簡單剪切試驗(yàn)：試件尺寸根據(jù)混合料最大粒徑選定；試驗(yàn)溫度為4 ，20 ，40。1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性55（5）瀝青路面高溫穩(wěn)定性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)瀝青路面容許車轍深度：發(fā)展歷程：路基頂面容許豎向壓

25、應(yīng)變?yōu)r青層容許永久變形路面容許車轍深度1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性561、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性輪轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)57i)從集料方面：集料破碎面多，石質(zhì)堅(jiān)硬，具有良好的表面紋理和粗糙度； 集料級配良好，有足夠數(shù)量粗集料形成空間骨架結(jié)構(gòu)； 配合比設(shè)計(jì)合理，注重壓實(shí)；ii)從瀝青方面：使用黏度高的改性瀝青或添加纖維； 提高瀝青材料的黏稠度； 控制瀝青與礦粉的比值，嚴(yán)格控制瀝青用量。（6）提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性措施 我國瀝青路面一般采用半剛性基層瀝青面層，基層強(qiáng)度高，因此一般不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性車轍；由于面層集料一般采用玄武巖，因此磨耗性車轍也少見；所以一般為失穩(wěn)性車轍，因此必須提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，即

26、提高黏結(jié)力和內(nèi)摩阻力。即：1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性581、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性59 低溫抗裂性是抵抗低溫開裂的能力 瀝青路面低溫時強(qiáng)度增大，但變形能力降低。急驟降溫產(chǎn)生溫度梯度，面層受到下部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，降溫也使得瀝青混合料勁度增加，導(dǎo)致混合料拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度而開裂。瀝青路面存在兩類低溫開裂形式： （1）低溫縮裂： 降溫時瀝青混合料的體積收縮，溫度應(yīng)力超過混合料極限抗拉強(qiáng)度，裂縫由上而下發(fā)展； （2）溫度疲勞裂縫： 路面在低于極限抗拉強(qiáng)度的溫度應(yīng)力反復(fù)作用下開裂，發(fā)生在溫度頻繁變化的地區(qū)；2、瀝青路面的低溫抗裂性60把瀝青混合料假設(shè)為一根彈性梁，由于降溫而產(chǎn)生的累計(jì)應(yīng)力為： 累計(jì)溫度應(yīng)力與

27、極限抗拉強(qiáng)度相等時的溫度，即為開裂溫度。1）低溫開裂機(jī)理2、瀝青路面的低溫抗裂性612）瀝青混合料低溫抗裂評價間接拉伸試驗(yàn)低溫劈裂試驗(yàn)：標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件（ 101.60.25mm、高63.5 1.3mm）， 0 或更低，加載速率1mm/min； 直接拉伸試驗(yàn)試件38.1mm38.1mm101.6mm，緩慢拉伸速率；2、瀝青路面的低溫抗裂性彎曲實(shí)驗(yàn)62應(yīng)力松弛試驗(yàn)：直接應(yīng)力松弛試驗(yàn)；彎曲應(yīng)力松弛試驗(yàn)等2、瀝青路面的低溫抗裂性632、瀝青路面的低溫抗裂性低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)64影響因素：瀝青性質(zhì)、氣溫狀況、瀝青老化程度、路基的種類和路面層次的厚度、面層與基層的黏結(jié)狀況、基層所用材料的特性、行車的

28、狀況等可采取的預(yù)防措施： 1）使用稠度較低、溫度敏感性低的瀝青； 2）使用含臘量低的瀝青，使用應(yīng)力松弛性能好的改性瀝青，摻加纖維； 3）使用較細(xì)的混合料類型，設(shè)置應(yīng)力吸收層。3）瀝青路面低溫開裂的預(yù)防措施2、瀝青路面的低溫抗裂性652、瀝青路面的低溫抗裂性662、瀝青路面的低溫抗裂性低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)67水穩(wěn)定性是瀝青混合料在水或凍融循環(huán)的作用下保持其原有性質(zhì)的能力。 水損害是瀝青路面在水或凍融循環(huán)的作用下，由于汽車車輪動態(tài)荷載的作用，進(jìn)入路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水份逐漸進(jìn)入瀝青與集料界面上，使瀝青黏附性降低并逐漸喪失黏結(jié)力，瀝青膜從集料表面剝離，瀝青

29、混合料松散導(dǎo)致路面松散、剝落、坑槽病害。水損害是水穩(wěn)定性不足的主要表現(xiàn)。1）水穩(wěn)定性作用機(jī)理黏附理論：水降低了瀝青的黏附性、對瀝青形成沖刷，水進(jìn)入瀝青與集料間、隔離了瀝青與集料的黏結(jié)；3、瀝青路面的水穩(wěn)定性683、瀝青路面的水穩(wěn)定性瀝青與集料剝離示意圖692）瀝青路面水穩(wěn)定性評價方法煮沸試驗(yàn)： 評價瀝青與粗集料的黏附性；浸水馬歇爾試驗(yàn)： 兩組馬歇爾試件，一組在60恒溫水槽中保養(yǎng)30min40min，另一組在60恒溫水槽中保溫48h，測馬歇爾穩(wěn)定度的比值。凍融劈裂試驗(yàn)： 將馬歇爾試件以標(biāo)準(zhǔn)的飽水試驗(yàn)方法真空飽水，放入塑料袋中加入約10ml水，扎緊袋口，將試件放入-18的冰箱保持16h，后撤去塑料

30、袋，放入60的恒溫水槽中保持24h，再將試件浸入溫度25的恒溫水槽中至少2h，測試劈裂強(qiáng)度比。（年最低氣溫低于-21.5的寒冷地區(qū)）浸水車轍試驗(yàn)：3、瀝青路面的水穩(wěn)定性703、瀝青路面的水穩(wěn)定性浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)的水穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)3）瀝青路面水穩(wěn)定性評價標(biāo)準(zhǔn)713、瀝青路面的水穩(wěn)定性輪轍板的滲水試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)72 抗疲勞性能是瀝青路面在循環(huán)加載下抵抗疲勞破壞的能力1）瀝青路面的受力特性4、瀝青路面的抗疲勞性能732）瀝青混合料疲勞力學(xué)模型 疲勞破壞是指在低于材料強(qiáng)度極限的循環(huán)加載作用下，材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象。 疲勞壽命材料在疲勞破壞時所作用的應(yīng)力（應(yīng)變）循環(huán)次數(shù)。現(xiàn)象學(xué)模型：重復(fù)荷載作用下瀝青混

31、合料強(qiáng)度衰減累積引起的破壞（傳統(tǒng)疲勞 理論）；可建立瀝青路面層底拉應(yīng)力與重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系；斷裂力學(xué)模型：認(rèn)為疲勞是材料初始裂縫在荷載作用下擴(kuò)展至破壞的過程； 研究了材料開裂機(jī)理及擴(kuò)散規(guī)律；能耗模型：混合料在應(yīng)力應(yīng)變作用下吸收能量引起的疲勞損傷；可建立能量與 重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系；4、瀝青路面的抗疲勞性能743）瀝青混合料疲勞試驗(yàn)方法現(xiàn)場疲勞破壞試驗(yàn)：AASHTO、WESTRACK試驗(yàn)路；足尺結(jié)構(gòu)模擬破壞試驗(yàn)：大型環(huán)道、直道試驗(yàn)；試板試驗(yàn)法：室內(nèi)小型試件試驗(yàn)：三分點(diǎn)小梁試驗(yàn)、中點(diǎn)加載小梁試驗(yàn)、懸臂梯形梁試驗(yàn)等i）應(yīng)力控制：每次對試件施加的荷載為常量，隨著荷載作用次數(shù)增多，試件不斷受到損傷

32、，勁度隨之而降低，實(shí)際的彎曲應(yīng)變則不斷增大；ii）應(yīng)變控制：測試過程中保持每次荷載下應(yīng)變值不變，則應(yīng)力隨施加荷載次數(shù)的增加而不斷減小。4、瀝青路面的抗疲勞性能75 取決于瀝青混合料組成和特性的系數(shù)； 坡度因素。通常 ，對大多數(shù)瀝青混合料 =56 4、瀝青路面的抗疲勞性能4）瀝青混合料疲勞方程英國諾丁漢大學(xué)疲勞方程 SHRP疲勞方程 764、瀝青路面的抗疲勞性能瀝青混合料疲勞方程圖775）瀝青路面疲勞性能影響因素 1）加載條件：加載大小、加載方式、加載速度、加載間隔試件、加載波形； 2）材料性質(zhì)： 影響瀝青混合料勁度的因素（瀝青種類、用量，集料級配類型、性質(zhì)），混合料的孔隙率、壓實(shí)度等； 3）環(huán)

33、境溫度：4、瀝青路面的抗疲勞性能78 瀝青老化是指瀝青在儲存、運(yùn)輸、加工、施工及使用過程中在空氣、熱、光照和碾壓作用下產(chǎn)生性能下降的現(xiàn)象。分施工中的短期老化和使用中的長期老化。老化原因： 膠質(zhì)、芳香分和飽和分（揮發(fā)）含量減小，瀝青質(zhì)含量增加；空氣的氧化作用，使瀝青組分發(fā)生變化；瀝青分子結(jié)構(gòu)的硬化（聚合作用）。導(dǎo)致瀝青使用性能變壞，從而影響了路面的耐久性。2）瀝青的老化1）主要影響因素 瀝青性能、環(huán)境情況（光，氧，水，荷載）、混合料形態(tài)（空隙率等）5、瀝青路面的耐老化性能 抗老化特性是瀝青路面在環(huán)境因素作用下保持其原有特性能力795、瀝青路面的耐老化性能80瀝青的老化過程5、瀝青路面的耐老化性能

34、瀝青生產(chǎn)到路面攤鋪的過程81瀝青的老化特性5、瀝青路面的耐老化性能瀝青針入度隨時間變化823）老化試驗(yàn)及評價瀝青：旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)(RTFOT) （短期）、壓力容器老化試驗(yàn)(PAV)（長期）瀝青混合料短期老化：針對松散混合料，采取烘箱老化法、延時拌和法、微波加熱法瀝青混合料長期老化：針對壓實(shí)成型試件，采取加壓氧化法、延時烘箱法、紅外/紫外線處理5、瀝青路面的耐老化性能83分區(qū)目的： 全國各地區(qū)氣候條件差異很大，對瀝青提出的要求也不盡相同，為保證瀝青路面對氣候的適應(yīng)性，提出了瀝青及瀝青路面的氣候分區(qū)。分區(qū)方法： 根據(jù)高溫-低溫-雨量三個主要因素的30年氣象統(tǒng)計(jì)資料來劃分。即： （1）瀝青路面特性

35、與高、低溫指標(biāo)及降雨有關(guān)； （2）瀝青及瀝青混合料分區(qū)：高、低溫及降雨指標(biāo)。6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)84高溫指標(biāo)： 最近30年設(shè)計(jì)周期的最熱月的平均日最高溫度的平均值。低溫指標(biāo)：最近30年的極端最低氣溫的最小值 6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)分區(qū)指標(biāo)：降雨指標(biāo)：最近30年的年平均降雨量的平均值 856、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)86氣候型型 號溫度(C)七月平均最高氣溫年極端最低氣溫1-11-21-31-4夏炎熱，冬寒夏炎熱，冬寒夏炎熱，冬冷夏炎熱，冬溫30-92-12-22-32-4夏熱，冬寒夏熱，冬寒夏熱，冬冷夏熱，冬溫2030-93-2夏涼，冬寒20-37-21.5瀝青路面氣候分區(qū)

36、6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)876、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)886、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)89第四節(jié) 彈性層狀體系理論核心內(nèi)容基本假設(shè)與解題方法主應(yīng)力計(jì)算90瀝青路面設(shè)計(jì)基本理論層狀彈性體系理論 1、層狀彈性體系理論的圖式第四節(jié) 彈性層狀體系理論911）各層連續(xù)、彎曲彈性、均質(zhì)、各向同性，位移、形變微?。?）結(jié)構(gòu)層厚度有限，最下一層（路基）水平和垂直方向無限大，水平方向無限；3）各層在水平方向無限遠(yuǎn)處，及最下層向下無限深處，應(yīng)力、形變、位移為零；4）層間接觸情況：或完全連續(xù)（連續(xù)體系） 或僅豎向應(yīng)力和位移連續(xù)而無摩阻力（滑動體系）；5）不計(jì)自重。軸對稱課題，將車輪荷載簡化為圓形均布荷載

37、。第四節(jié) 彈性層狀體系理論2、層狀彈性體系理論的假定3、層狀彈性體系理論的求解過程92第五節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容瀝青路面的破壞路面破壞與設(shè)計(jì)指標(biāo)主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求我國瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求路面彎沉設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)93 路基表面的垂直壓應(yīng)變或垂直壓應(yīng)力 反映路基在重復(fù)荷載作用下的永久變形，主要原因是路面結(jié)構(gòu)土基承載能力低引起土基的較大垂直塑性變形。 要求： z 0 z 0 或 z 0 z 0結(jié)構(gòu)殘余變形的累積（車轍）： 要求： RD r e RD r e 第五節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn) 3、主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求94結(jié)構(gòu)疲勞開裂（整體性材料結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂）： 要求

38、： r R 或 r R面層抗剪切推移： 要求： max R （應(yīng)使用高溫時的彈模）結(jié)構(gòu)低溫縮裂： 要求： r t t R （應(yīng)使用低溫時的彈模）路面彎沉： 要求： ls l d 第五節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn) 3、主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求954、我國瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求 我國公路瀝青路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論，以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 對瀝青混凝土面層和整體性材料的基層、底基層應(yīng)進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗(yàn)算，城市道路尚須進(jìn)行瀝青面層的剪應(yīng)力驗(yàn)算。 設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)算指標(biāo)必須小于其極限標(biāo)準(zhǔn)。第五節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn) max R96 路

39、面總變形表征路面各結(jié)構(gòu)層的變形與路基頂面變形之和，反映了路面整體剛度的強(qiáng)弱。當(dāng)路面在車輛荷載反復(fù)作用下不斷地彎曲使變形積累、增大到某種程度時，路面結(jié)構(gòu)即產(chǎn)生疲勞開裂，從而可在一定程度上建立起路面損壞與彎沉、彎沉與軸載作用次數(shù)間的關(guān)系。路表彎沉值可以簡單地量測，操作簡便；壓應(yīng)變、拉應(yīng)變指標(biāo)測試較困難。彎沉指標(biāo)既可作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，又可以作為質(zhì)量檢驗(yàn)、路面養(yǎng)護(hù)的評價手段。第五節(jié) 瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)5、 以彎沉作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的原因97第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)核心內(nèi)容瀝青面層結(jié)構(gòu)瀝青路面基層結(jié)構(gòu)瀝青路面墊層結(jié)構(gòu)瀝青路面層間結(jié)合981、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基本原則總原則： 面層耐久、基層

40、堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定 具體要求：1）適應(yīng)行車荷載作用的要求 從上至下，從壓到拉，從抗車轍到抗疲勞，表層抗滑、抗磨耗2）在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好 具有很好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性3）考慮結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn) 上下層匹配，總體上強(qiáng)度足夠而不過多浪費(fèi)4）考慮防凍、防水要求第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)99第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)彎拉應(yīng)力分布不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力分布不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)組合的彎拉應(yīng)力分布100應(yīng)力分布第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)垂直應(yīng)力剪切應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)力分布101第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1）面層路用性能要求102第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)2）面層抗滑性能要求103第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合

41、設(shè)計(jì)3、瀝青層最小厚度要求104第六節(jié) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)4、基層最小厚度和適宜厚度要求105第七節(jié) 我國瀝青路面厚度設(shè)計(jì)核心內(nèi)容我國瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)要求新建路面厚度設(shè)計(jì)新建瀝青路面厚度計(jì)算實(shí)例路面交工驗(yàn)收指標(biāo)未來基于使用性能的設(shè)計(jì)方法1062、設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求：1）輪隙中間路表面 （A點(diǎn)）計(jì)算彎沉值小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值 2）輪隙中心下（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 (C E G)ccpEn=E0rAAE1E2En-1hn-1h2h1B1、我國瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)1、設(shè)計(jì)理論-層狀彈性體系理論DEFGB D F107回彈彎沉：路基或路

42、面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生垂直變形，卸載后能恢復(fù)的那一部分變形。殘余彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生的卸載后不能恢復(fù)的那一部分變形?？倧澇粒郝坊蚵访嬖谝?guī)定荷載作用下產(chǎn)生的總垂直變形（回彈彎沉+殘余彎沉）。容許彎沉：路面設(shè)計(jì)使用期末不利季節(jié),標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下雙輪輪隙中間容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。 （代表值嗎？）設(shè)計(jì)彎沉：是指路面竣工驗(yàn)收時、不利季節(jié)、在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下,標(biāo)準(zhǔn)軸載雙輪輪隙中間的最大彎沉值。 （代表值嗎？）1、我國瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)3） 彎沉概念108我國把第四外觀等級作為路面臨界破壞狀態(tài)，以第四外觀等級路面的彎沉值的低限作為臨界狀態(tài)的劃界標(biāo)準(zhǔn)，從表中所列的外觀特征可知，這樣的臨界

43、狀態(tài)相當(dāng)于路面已疲勞開裂并伴有少量永久變形的情況。對相同路面結(jié)構(gòu)不同外觀特征的路段進(jìn)行測定后發(fā)現(xiàn)，外觀等級數(shù)愈高，彎沉值愈大，并且外觀等級同彎沉值大小有著明顯的聯(lián)系。因此可以在彎沉值與不同時期的累計(jì)交通量間建立關(guān)系。 瀝青路面按外觀劃分的性能等級1、我國瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)5） 設(shè)計(jì)彎沉的調(diào)查與分析109 設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個車道累計(jì)當(dāng)量軸次； 公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2； 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0；熱拌和冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1。 基層類型系數(shù)，半剛性基層取1.0，柔性

44、基層取1.6 設(shè)計(jì)彎沉值是路面峻工驗(yàn)收時、最不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下測得的最大(代表)回彈彎沉值?？筛гO(shè)計(jì)年限內(nèi)每個車道通過的累計(jì)當(dāng)量軸次、 公路等級、 面層和基層類型確定的路面彎沉設(shè)計(jì)值。1、我國瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)6）設(shè)計(jì)彎沉值110 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(MPa); 瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對瀝青混凝土的極限劈裂強(qiáng)度，系指15時的極限劈裂強(qiáng)度；對水泥穩(wěn)定類材料齡期為90d的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料系指齡期為180d的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)，水泥粉煤灰穩(wěn)定類120d的極限劈裂強(qiáng)度(MPa) 。無機(jī)結(jié)合料

45、穩(wěn)定集料類：瀝青混凝土層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：1、我國瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)7）容許彎拉應(yīng)力111彎沉修正系數(shù)彈性層狀理論是在一定假設(shè)條件下（半無限空間體、材料各向同性、均質(zhì)體且不計(jì)自重）經(jīng)過復(fù)雜的力學(xué)、數(shù)學(xué)推演的理論體系，假設(shè)條件與路面實(shí)際不完全相符合，這是導(dǎo)致理論與實(shí)際不一致的原因。因此引入彎沉修正系數(shù)F，將理論彎沉值進(jìn)行修正，使計(jì)算彎沉與實(shí)測彎沉值趨于接近。 2、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)要求8）路面結(jié)構(gòu)的彎沉計(jì)算1122、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)要求113理論最大拉應(yīng)力系數(shù) ：實(shí)際設(shè)計(jì)時，該值通過程序計(jì)算得到。2、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)要求9）路面結(jié)構(gòu)的彎拉應(yīng)力計(jì)算1141）設(shè)計(jì)要求：交

46、通量已知，各層材料模量、泊松比、抗拉應(yīng)力已知，除待設(shè)計(jì)層外各層厚度已知，需計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度：2）設(shè)計(jì)過程： 根據(jù)擬定的結(jié)構(gòu)層材料，確定設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算公式中各參數(shù)，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值； 目標(biāo)：交工驗(yàn)收時輪隙中心實(shí)測路表彎沉小于等于設(shè)計(jì)彎沉； 通過諾模圖或電算程序，查圖或電算求出待設(shè)計(jì)層的厚度； 通過彎拉應(yīng)力驗(yàn)算； 抗凍層厚度驗(yàn)算 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 3、新建路面的厚度設(shè)計(jì)1153、新建路面的厚度設(shè)計(jì)3）新建路面的厚度設(shè)計(jì)程序1163、新建路面的厚度設(shè)計(jì)4）新建路面的厚度設(shè)計(jì)117 需要得到的設(shè)計(jì)參數(shù)：其中： 是標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)； 是土基的回彈模量和泊松比；其它參數(shù)為土基以上結(jié)構(gòu)層材料的模量和泊松比，其泊松

47、比一般可取為0.250.35（強(qiáng)度高時取小值），彈性模量可取規(guī)范推薦值，或試驗(yàn)確定。規(guī)范要求：3、新建路面的厚度設(shè)計(jì)5） 路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)1183、新建路面的厚度設(shè)計(jì)6）土基回彈模量設(shè)計(jì)值的規(guī)定1193、新建路面的厚度設(shè)計(jì)7） 土基回彈模量室內(nèi)試驗(yàn)的要求1203、新建路面的厚度設(shè)計(jì)8）土基回彈模量室內(nèi)試驗(yàn)的要求121現(xiàn)場測試法：承載板測試法：采用直徑30cm的剛性承載板，在現(xiàn)場土基表面，通過承載板對土基逐級加載、卸載的方法，測出每級荷載下相應(yīng)的土基回彈變形值，采用1mm線性歸納法按下式計(jì)算測點(diǎn)處路基回彈模量值：回彈彎沉測試：落錘式彎沉儀：3、新建路面的厚度設(shè)計(jì)9）土基回彈模量取值方法承載板測

48、試法：122查表法：1）確定臨界高度（根據(jù)自然區(qū)劃、土質(zhì)）；2）擬定土的平均稠度（根據(jù)路基設(shè)計(jì)高度與臨界高度的關(guān)系，確定路基頂面以下80cm范圍內(nèi)不同深度的含水量，計(jì)算平均稠度；3）預(yù)測土基回彈模量（根據(jù)平均稠度、土質(zhì)、自然區(qū)劃查表）室內(nèi)試驗(yàn)法：根據(jù)室內(nèi)小承載板測得回彈模量，乘以折減系數(shù)。換算法：通過回歸分析，確定特定地區(qū)、土質(zhì)的CBR等現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)與回彈模量的關(guān)系；3、新建路面的厚度設(shè)計(jì)10）土基回彈模量取值方法1233、新建路面的厚度設(shè)計(jì)11）土基回彈模量的參數(shù)124 以路表彎沉值為設(shè)計(jì)指標(biāo)時，設(shè)計(jì)參數(shù)采用抗壓回彈模量。對瀝青混凝土試驗(yàn)溫度為20；以彎拉應(yīng)力（應(yīng)變）為設(shè)計(jì)指標(biāo)時，整體性材料

49、擬驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)層采用彎拉驗(yàn)算時的抗壓回彈模量（對瀝青混凝土試驗(yàn)溫度為15）取值方法 ；其它結(jié)構(gòu)層采用抗壓回彈模量。2） 計(jì)算層底拉應(yīng)力時，計(jì)算層以下各層的模量應(yīng)采用式（1）計(jì)算其設(shè)計(jì)值；計(jì)算層及以上各層模量應(yīng)采用式（2）計(jì)算其設(shè)計(jì)值：1 ）計(jì)算路表彎沉值時，抗壓回彈模量應(yīng)按下式計(jì)算其設(shè)計(jì)值：考慮到模量取值的不利組合，回彈模量的設(shè)計(jì)值取值：3、新建路面的厚度設(shè)計(jì)12）結(jié)構(gòu)層的回彈模量的要求1253、新建路面的厚度設(shè)計(jì)13）瀝青結(jié)構(gòu)層的回彈模量參數(shù)1263、新建路面的厚度設(shè)計(jì)14）半剛性基層結(jié)構(gòu)層的回彈模量參數(shù)127 甲乙兩地之間計(jì)劃修建一條四車道的一級公路，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長率為10%。

50、該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，沿途有大量碎石集料，并有石灰供給。預(yù)測該路竣工后第一年的交通組成如表所示，試進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例1）新建路面的厚度設(shè)計(jì)實(shí)例128注：軸載小于25KN的軸載作用可以不計(jì)。 軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應(yīng)力分析時）4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例2）交通分析129注：軸載小于50KN的軸載作用可以不計(jì)。 4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例軸載換算（半剛性層彎拉應(yīng)力分析時）2）交通分析1304、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例2）交通分析累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)（累計(jì)當(dāng)量軸次）作彎沉計(jì)算及瀝青層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時Ne1=1.09*107作半剛性基層層底彎拉應(yīng)力

51、驗(yàn)算時Ne2=9.9*106131設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個行車道上累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為900*105次左右。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層用瀝青混凝土(18cm)，基層用水泥穩(wěn)定碎石（厚度取20cm），底基層用石灰土（厚度待定）。采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土(厚度4cm)，中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)，下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度8cm)。 4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例3）初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選取132查表得到各層材料的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度?？箟夯貜椖Ａ咳?0的模量，得到20的抗壓回彈模量：細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為14

52、00MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為1200MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為1000MPa，水泥碎石為1500MPa，石灰土550MPa。拉應(yīng)力驗(yàn)算時抗壓回彈模量（瀝青層取15的值），分別為2000MPa、 1800MPa、1200MPa、3550MPa、1480MPa。 各層材料的劈裂強(qiáng)度：細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為1.4MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為1.0MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8MPa，水泥碎石為0.5MPa，石灰土0.225MPa。4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例4）各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度133該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，查表 “二級自然區(qū)劃各土組土基回彈

53、模量參考值(MPa)”得土基回彈模量為40MPa。本公路為一級公路，公路等級系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，基層類型系數(shù)取1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：Ld=0.6*AC*AS*AB/Ne10.2=0.0235cm4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例5）土基回彈模量的確定6）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-設(shè)計(jì)彎沉值134細(xì)粒式密級配瀝青混凝土；R= SP/ (0.09*Ne10.22/AC)=0.4402 Mpa中粒式密級配瀝青混凝土； R= SP/ ( 0.09*Ne10.22/AC)=0.3144 Mpa粗粒式密級配瀝青混凝土； R= SP/ ( 0.09*N

54、e10.22/AC)=0.2515 Mpa4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例7）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-容許拉應(yīng)力R= SP/Ks135水泥碎石：R= SP/ ( 0.35*Ne20.11/AC)=0. 2429Mpa石灰土： R= SP/ ( 0.35*Ne20.11/AC)=0. 0850 Mpa4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例7）設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-容許拉應(yīng)力R= SP/Ks136設(shè)計(jì)彎沉值為23.5（0.01mm） 4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例8）設(shè)計(jì)資料匯總137通過程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到，石灰土的厚度為40.29cm，實(shí)際路面結(jié)構(gòu)的路表實(shí)測彎沉值為23.5(0.01mm)，瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力，水泥碎石層

55、底的最大拉應(yīng)力為0.2429MPa，石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.085MPa。上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿足指標(biāo)要求，底基層厚度40cm。4、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例8）設(shè)計(jì)資料匯總9）確定石灰土層厚度 1384、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例設(shè)計(jì)程序fd2006READ(NIN,*)NSYSNSYS-結(jié)構(gòu)體系數(shù)READ(NIN,*)NLAYS,KD,KC,NETYNLAYS -結(jié)構(gòu)層數(shù) KD-彎拉驗(yàn)算要求 2：要驗(yàn)算彎拉應(yīng)力 1：不要驗(yàn)算彎拉應(yīng)力KC-設(shè)計(jì)層位NETY-交通量輸入類型 1：輸入設(shè)計(jì)第一年的軸次（彎沉 TN1 及彎拉 TN2）設(shè)計(jì)年限 （YEAR） 交通量增長率（GAMA）橫向分布系數(shù)（AITA）2

56、：輸入累計(jì)軸次（彎沉 TNE1 及彎拉 TNE2） IF(KD.EQ.2)THENREAD(NIN,*)NCHECKNCHECK-彎拉驗(yàn)算點(diǎn)數(shù)READ(NIN,1089)FMM(I)FMM（I）-各驗(yàn)算點(diǎn)的材料類型 LQ-瀝青混凝土WJ-穩(wěn)定集料類 WT-穩(wěn)定土類1394、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例設(shè)計(jì)程序fd2006 READ(NIN,*)(LAYEC(I),AXC(I),AYC(I),I=1,NCHECK)LAYEC-驗(yàn)算點(diǎn)的層位 （AXC，AYC）-驗(yàn)算點(diǎn)的坐標(biāo)位置READ(NIN,*)(SL(I),I=1,NCHECK)SL（I）-各驗(yàn)算點(diǎn)的材料劈裂強(qiáng)度 MPA READ(NIN,*)(

57、EL(I),I=1,NLAYS-1)IF(NETY.EQ.1)THENREAD(NIN,*)TN1,TN2,YEAR,GAMA,AITA輸入設(shè)計(jì)第一年的軸次（彎沉 TN1 及彎拉 TN2）設(shè)計(jì)年限 （YEAR） 交通量增長率（GAMA）橫向分布系數(shù)（AITA）READ(NIN,*)TNE1,TNE2輸入累計(jì)軸次（彎沉 TNE1 及彎拉 TNE2）ENDIF1404、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例設(shè)計(jì)程序fd2006READ(NIN,*)AC,AS,ABAC-公路等級系數(shù)：高速公路、一級公路為1.0,二級公路為1.1,三、四級公路為1.2AS-面層類型系數(shù),瀝青混凝土為1.0,瀝青碎石為1.1,瀝青表

58、處為1.2AB-基層類型系數(shù)：半剛性基層厚度大于15厘米時為1.0,級配碎石層小于15厘米,可取1.0, 其它取1.6。RDEL=0.6*AC*AS*AB/TNE1*0.2READ(NIN,*)EY(I),NU(I),THICK(I),AK(I)E（I）- 各層模量 MPANU（I）-各層泊松比THICK（I）-各層厚度AK（i）-界面接觸系數(shù) 0-完全連續(xù) 1-完全光滑 0-1-非連續(xù)非光滑1414、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例設(shè)計(jì)程序fd2006 10 READ(NIN,*)E(NLAYS),NU(NLAYS)E（I）- 土基模量 MPANU（I）-土基泊松比 READ(NIN,*)NLOAD

59、,NSHEARNLOAD-垂直荷載數(shù)NSHEAR-水平荷載數(shù)READ(NIN,*)LDSTRS(I),RADIUS(I),X(I),Y(I)LDSTRS（I）-荷載單位壓力 MPARADIUS（I）-荷載圓半徑 CM（X，Y）-荷載位置1424、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例設(shè)計(jì)程序fd2006 數(shù)據(jù)文件16,2,5,210LQLQLQLQLQLQWJWJWTWT1,0.,0.1,15.975,0.2,0.,0.2,15.975,0.3,0.,0.3,15.975,0.4,0.,0.4,15.975,0.5,0.,0.5,15.975,0.1.4,1.4,1.0,1.0,0.8,0.8,.5,.5,

60、.225,.2252000.,1800.,1200.,3550.,1480.1.09E7,9.9E61.,1.,1.1400.,0.25,4.,0.1200.,0.25,6.,0.1000.,0.25,8.,0.1500.,0.25,20.,0.550.,0.25,20.,0.40.,0.352,00.7,10.65,0.,0.0.7,10.65,31.95,0.1434、新建瀝青路面厚度計(jì)算示例結(jié)果文件結(jié)構(gòu)組合： 1 層位 層間條件 回彈模量 彎拉驗(yàn)算模量 泊桑比 厚度 層間系數(shù) 1 完全連續(xù) 1400.000 2000.000 .250 4.000 .000 2 完全連續(xù) 1200.000