第14章柔性路面設(shè)計(jì)

【本章要求】1.建立彈性層狀體系理論的基本概念，學(xué)會(huì)彈性三層體系表面豎直位移、最大剪應(yīng)力、各層底面彎拉應(yīng)力的實(shí)用求算方法。

2.熟悉柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的原則及應(yīng)用。

3．了解我國(guó)柔性路面設(shè)計(jì)規(guī)范的理論體系、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，掌握新建路面設(shè)計(jì)和改建路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的方法。第14章瀝青路面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)彈性層狀體系理論第三節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)第四節(jié)瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)第五節(jié)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法第六節(jié)國(guó)外瀝青路面設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介（自學(xué)）【本章目錄】

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)第一節(jié)概述一、瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容路基路面整體綜合設(shè)計(jì)原則密切結(jié)合自然條件及實(shí)踐基礎(chǔ)原則滿(mǎn)足交通與使用要求原則因地制宜、合理選材原則保護(hù)自然生態(tài)與沿線(xiàn)環(huán)境原則工廠及機(jī)械化施工、方便施工原則技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性并重原則分期修建、方便養(yǎng)護(hù)原則二、

瀝青路面設(shè)計(jì)的原則三、

瀝青路面設(shè)計(jì)的方法經(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(guó)設(shè)計(jì)方法。

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(shì)。典型結(jié)構(gòu)法：法國(guó)方法；中國(guó)八·五研究成果。

通過(guò)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(guò)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。四、

瀝青路面厚度設(shè)計(jì)的基本過(guò)程①確定交通量：如車(chē)型、軸重、輪胎壓力、各車(chē)型通過(guò)數(shù)及橫向分布；②路面結(jié)構(gòu)組合：確定材料品種及其它參數(shù)；③參數(shù)修正：④路面設(shè)計(jì)的指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)確定：⑤運(yùn)用基本關(guān)系式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算或驗(yàn)算1、標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載當(dāng)量換算①標(biāo)準(zhǔn)軸載

車(chē)輛的類(lèi)型不同，它們的軸載也不相同，在計(jì)算累計(jì)當(dāng)量軸次時(shí)，需將各級(jí)軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載。我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，各參數(shù)見(jiàn)下表。標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100各項(xiàng)參數(shù)表2標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱(chēng)BZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱(chēng)BZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（kN）100輪胎接地壓力p(MPa)0.7兩輪中心距(cm)1.5d單輪當(dāng)量圓直徑d(cm)21.3五、瀝青路面交通等級(jí)②軸載當(dāng)量換算

換算原則等破壞原則：作用在同一結(jié)構(gòu)上的A荷載使其破壞的次數(shù)為a；B荷

載使其破壞的次數(shù)為b，則（A-a）等效（B-b）等厚度原則：對(duì)某一種交通組成，不同標(biāo)準(zhǔn)軸載換算所得軸載作用

次數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定的路面厚度相同。按彎沉或彎拉應(yīng)力為指標(biāo)將不同車(chē)型、不同軸載的作用次數(shù)換算為與標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN相當(dāng)?shù)妮S載作用次數(shù)。當(dāng)量軸次2、瀝青路面設(shè)計(jì)的荷載換算方程1）當(dāng)以彎沉值和瀝青層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)式中：N——標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次/日；n1——被換算車(chē)輛的各級(jí)軸載作用次數(shù)，次/日；PS——標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN；Pi——被換算車(chē)輛的各級(jí)軸載，KN；k——被換算車(chē)輛的類(lèi)型數(shù)；C1——軸載系數(shù)，C1=1+1.2(m-1),m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，當(dāng)間距小于3米時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算。C2——輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38。適宜25～130KN2）當(dāng)進(jìn)行半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)——被換算車(chē)型各級(jí)軸載的軸數(shù)系數(shù)——被換算輪組系數(shù)，單輪組為1.85，雙輪組為1.0，四輪組為0.09當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，C1=1+2（m-1),m是軸數(shù)。3）對(duì)于貧混凝土基層以拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)適宜50～130KN3.設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載——車(chē)道系數(shù)公路無(wú)分隔時(shí)，路面窄取高值，路面寬取低值

由于車(chē)道數(shù)和車(chē)道寬度不同，車(chē)輪輪跡在橫向分布的頻率也不同，即路面橫向各點(diǎn)實(shí)際所受軸載重復(fù)作用次數(shù)也隨車(chē)道數(shù)、車(chē)道寬度增加而減少，所以引人車(chē)道系數(shù)η來(lái)考慮這一影響。所以，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次Ne可參照下式計(jì)算：車(chē)道系數(shù)表表3車(chē)道系數(shù)車(chē)道特征車(chē)道系數(shù)車(chē)道特征0.30~0.40雙向六車(chē)道1.00雙向單車(chē)道0.25~0.35雙向八車(chē)道0.60~0.70雙向兩車(chē)道0.40~0.50雙向四車(chē)道4、路面設(shè)計(jì)年限根據(jù)公路等級(jí)、公路在路網(wǎng)中的功能定位、當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求以及投資條件等因素，經(jīng)綜合論證后確定。公路等級(jí)及其功能設(shè)計(jì)年限（年）高速公路、一級(jí)公路15二級(jí)公路12三級(jí)公路8四級(jí)公路6各級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)年限表1-----至少城市道路設(shè)計(jì)年限（年）快速路、主干路20次干路15支路10~15城市道路設(shè)計(jì)年限表2練習(xí)題：

某雙向四車(chē)道高速公路，通過(guò)調(diào)查得到N1=2100次/日，前5年交通增長(zhǎng)率為9.14%，以后交通增長(zhǎng)率為8.39%

求：Ne。4.交通等級(jí)

路面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)年限內(nèi)承擔(dān)交通荷載的繁重程度以交通等級(jí)來(lái)劃分。我國(guó)瀝青路面分為輕交通、中等交通、重交通和特重交通四個(gè)等級(jí)，其劃分有兩種方法：第一種方法以設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次進(jìn)行劃分；第二種方法以營(yíng)運(yùn)車(chē)輛中大客車(chē)、中型貨車(chē)、大型貨車(chē)、拖掛車(chē)等車(chē)型在一個(gè)車(chē)道上的日平均車(chē)輛數(shù)(輛/d/車(chē)道)進(jìn)行劃分，取兩種方法得出的較高交通等級(jí)作為瀝青路面交通等級(jí)，見(jiàn)下表4.瀝青路面交通等級(jí)表41.00交通等級(jí)BZ-100累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次Ne(次/車(chē)道)大客車(chē)及中型以上各種貨車(chē)交通量Nn(輛/d/車(chē)道)輕交通<3×106<600中等交通3×106~1.2×107600~1500重交通3×106~1.2×1071500~3000特重交通>2.5×107>3000第二節(jié)

彈性層狀體系理論簡(jiǎn)介一、一般概念

1）各層是連續(xù)的、完全彈性的、均勻的、各向同性的，以及位移和形變是微小的；2）最下一層在水平方向和垂直向下方向?yàn)闊o(wú)限大，其上各層厚度為有限、水平方向?yàn)闊o(wú)限大；3）各層在水平方向無(wú)限遠(yuǎn)處及最下一層向下無(wú)限深處，其應(yīng)力、形變和位移為零；4）層間接觸情況，或者位移完全連續(xù)（稱(chēng)連續(xù)體系），或者層間僅豎向應(yīng)力和位移連續(xù)而無(wú)摩阻力（稱(chēng)滑動(dòng)體系）；5）不計(jì)自重。（一）基本假設(shè)ph1hiEiμiE1

μ1Enμn彈性層狀體系示意圖（二）力學(xué)圖式將路基路面看作彈性層狀體系。因?yàn)閷訝铙w系和豎直荷載都對(duì)稱(chēng)于荷載軸z，可以采用圓柱坐標(biāo)來(lái)簡(jiǎn)化計(jì)算。zzdzrσzσrτzθσθτθrτrθτzrτθzτrzθdθr

在圓柱坐標(biāo)中，體系的微分單元上作用有三個(gè)法向應(yīng)力σr(徑向）、σθ（切向）、σz（豎向）及三對(duì)剪應(yīng)力τrz=τzr，τrθ=τθr，τzθ=τθz。此外，單元體還有三個(gè)位移分量：U(徑向）、V（切向）、

W（豎向）。當(dāng)作用在層狀體系表面上的荷載為軸對(duì)稱(chēng)荷載時(shí)，各應(yīng)力、應(yīng)變和位移分量也對(duì)稱(chēng)于對(duì)稱(chēng)軸，即它們僅是r和z的函數(shù)，因而，τrθ=τθr=0，τzθ=τθz=0，三對(duì)剪應(yīng)力簡(jiǎn)化為一對(duì)；同理，切向位移V=0。

（三）應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系式：物理方程：體系內(nèi)任一點(diǎn)的主應(yīng)力可解下列一元三次方程求得：其中：I1

為第一應(yīng)力狀態(tài)不變量；I1=σr+σθ+σzI2

為第二應(yīng)力狀態(tài)不變量；I3

為第三應(yīng)力狀態(tài)不變量；解出三個(gè)實(shí)根σ1、σ2、σ3；且σ1>σ2>σ3，σ1為最大主應(yīng)力，σ3為最小主應(yīng)力；則最大剪應(yīng)力：

至于水平荷載作用下，屬非對(duì)稱(chēng)問(wèn)題，求解更復(fù)雜，但現(xiàn)國(guó)內(nèi)外都已求得其解，且求得了在豎向、水平荷載共同作用下的解。應(yīng)力函數(shù)

二、彈性雙層體系解—彈性層狀體系中最簡(jiǎn)單的情況

將路基看成彈性半無(wú)限體，路面結(jié)構(gòu)看成E、μ不同于路基的均質(zhì)彈性層。1、單圓圖式：zpE1、μ1E0、μ0δδr

當(dāng)求算路表面荷載中心處的彎沉W0時(shí)，r/δ=z/δ=0，彎沉系數(shù)可利用計(jì)算機(jī)求得μ0=0.35，μ1=0.25時(shí)的值，并繪制成諾謨圖（圖14-4），以便使用。h2、雙圓圖式：

實(shí)用上已繪出μ0=0.35，μ1=0.25時(shí)的zpE1、μ1E0、μ0δδδehr二、彈性三層體系解—將路基分為面層、基層和路基三個(gè)層次1、單圓圖式：zpE1、μ1E0、μ0δδrE2、μ2hHABC2、雙圓圖式：zpE1、μ1E0、μ0δδrE2、μ2hHABCδD層底拉應(yīng)力：上層表面最大剪應(yīng)力：路表輪跡中心A點(diǎn)彎沉：三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖三層體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖（上層、中層層間連續(xù)）三層體系表面最大剪應(yīng)力系數(shù)諾謨圖

四、應(yīng)力和位移狀況分析：2、路表彎沉

：豎向應(yīng)變的總和，70~90%系由路基提供。當(dāng)各層E定時(shí)，H、h>2δ時(shí)，厚度增加對(duì)彎沉無(wú)顯著影響。一般，基層厚度對(duì)彎沉的影響比面層大，E0影響比E2大得多，E0增大20%相當(dāng)于E2增大100%的效果。1、路基應(yīng)力：路基頂面的豎向應(yīng)力σz受路面面層和基層厚度、模量的影響。增加基層的厚度或模量（特別是模量），收效比增加面層的大。所以要彎沉減少，以提高E0為宜，其次才是E2和H。3、面層底面拉應(yīng)力σｒ1：E2對(duì)其影響極大，E2↑，σｒ1↓，H/δ↑，σｒ1↓

，當(dāng)H/δ<2時(shí)，σｒ1變化較大。4、基層底面拉應(yīng)力σｒ2：隨E2↑而↑

，隨E0增大而減小，在h/δ大約0.5時(shí)，σｒ2達(dá)最大。所以面層不宜h=0.5δ(約4-6cm）。5、路面表面最大剪應(yīng)力τmax：

與面層、基層、路基模量比和厚度比有關(guān)，但影響不大，應(yīng)主要提高面層抗剪能力，或采用

E2較大的基層。多層路面換算：

對(duì)于多層體系可用電子計(jì)算機(jī)求解，當(dāng)條件不具備時(shí)，可換算為三層（或雙層）體系計(jì)算。進(jìn)行等效換算。1、等效路表回彈彎沉的結(jié)構(gòu)層換算：E0HE2h1E1h2E2μ2h1E1μ1Hn-1En-1

μn-1E0μ0……2、等效上層底面拉應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層換算：E0H2Ej+1H1EjHn-1En-1

μn-1h2E2μ2h1E1μ1Hj+1Ej+1

μj+1E0μ0…………HjEj

μj3、等效中層底面彎拉應(yīng)力的結(jié)構(gòu)層換算：h2E2μ2h1E1μ1Hn-2En-2

μn-2E0μ0……Hn-1En-1

μn-1E0Hn-1En-1H1En-2例題：一五層體系，請(qǐng)換算成三層體系,以便計(jì)算路面彎沉值和第一、第二、第四層層底拉應(yīng)力，求h。層位五層體系表面彎沉第一層層底拉應(yīng)力第二層層底拉應(yīng)力第四層層底拉應(yīng)力E(MPa)h(cm)EhEhEhEh115006.515006.515006.5800?17.61500?29.8280010800?30.54800?21.42350010500?19.264250202502053535353535一、柔性路面結(jié)構(gòu)組合

結(jié)構(gòu)層的組合設(shè)計(jì)—按行車(chē)和自然因素對(duì)不同層位的要求，結(jié)合各類(lèi)結(jié)構(gòu)層本身的性質(zhì)進(jìn)行合理的安排。不同結(jié)構(gòu)組合會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，例如：

1、某重冰凍地區(qū)，地下水位深80cm，采用的路面結(jié)構(gòu)組合是：5cm瀝青混凝土面層，6cm瀝青碎石整平層，30cm爐渣石灰石基層，路面總厚度41cm。

經(jīng)使用多年路面保持良好狀態(tài)。2、某中冰凍地區(qū)，地下水位深大約2m，采用的路面結(jié)構(gòu)組合是：5cm瀝青混凝土面層，7cm瀝青碎石整平層，30cm天然砂礫基層，30cm石灰土底基層，路面總厚度72cm。

通車(chē)數(shù)月后，面層出現(xiàn)大量較寬的網(wǎng)裂，繼而出現(xiàn)坎坷不平，最后全部松散，需重新翻修。

？第三節(jié)

瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則③詳細(xì)組合原則④輕交通——中等交通結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則⑤重交通結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則2、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合3、瀝青路面設(shè)計(jì)要求瀝青混合料的最小壓實(shí)厚度與適宜厚度結(jié)構(gòu)層最小壓實(shí)厚度與適宜厚度最小防凍層厚度（cm）貧混凝土基層材料的強(qiáng)度要求公路等級(jí)瀝青層推薦厚度（cm）公路等級(jí)瀝青層推薦厚度（cm）高速公路12～18三級(jí)公路2～4一級(jí)公路10～15四級(jí)公路1～2.5二級(jí)公路5～10瀝青層推薦厚度4、瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)彎沉(我國(guó))第四節(jié)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法

我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法：雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性體系理論，以路表回彈彎沉值和瀝青混凝土層彎拉應(yīng)力、半剛性及剛性材料基層彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)。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)。我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法一、設(shè)計(jì)指標(biāo)與極限標(biāo)準(zhǔn)3）以彎沉作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的原因路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(chē)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(shí)，路面結(jié)構(gòu)即產(chǎn)生疲勞開(kāi)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(jiǎn)單地量測(cè)，操作簡(jiǎn)便；壓應(yīng)變、拉應(yīng)變指標(biāo)測(cè)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(píng)價(jià)手段。4）以層底拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的原因3.彎沉概念及測(cè)定相對(duì)彎沉變化系數(shù)，約為1.21）彎沉概念2）彎沉測(cè)定4.設(shè)計(jì)彎沉值的調(diào)查與分析連片嚴(yán)重龜（網(wǎng)）裂或伴有車(chē)轍、沉陷壞五無(wú)明顯變形，有較多縱橫向裂紋或局部網(wǎng)裂較壞四平整、無(wú)變形、有少量縱向或不規(guī)則裂紋中三平整、無(wú)變形、少量發(fā)裂較好二堅(jiān)實(shí)、平整、無(wú)裂紋、無(wú)變形好一路面表面外觀特征外觀狀況外觀等級(jí)瀝青路面按外觀劃分的外觀等級(jí)5.設(shè)計(jì)彎沉值相對(duì)彎沉變化系數(shù)，約為1.2（容許彎沉）6.路面結(jié)構(gòu)的彎沉計(jì)算路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)測(cè)彎沉取容許彎沉。即修正系數(shù)F回歸方程：彈性三層體系表面的回彈彎沉為：

由于上兩式中包含了F，而F又含有l(wèi)s，故計(jì)算時(shí)需用試算法。先定一個(gè)ls′,算出F，再按上式求出ls，如ls′與ls相差較大，則重新假定ls′反復(fù)計(jì)算，直到兩者相近為止。當(dāng)然也可將F代入上式，直接解出ls:7.容許彎拉應(yīng)力9.路面結(jié)構(gòu)的彎拉應(yīng)力計(jì)算二、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)方程式與設(shè)計(jì)參數(shù)

瀝青路面在結(jié)構(gòu)層材料選型、層位確定、結(jié)構(gòu)層厚度初步設(shè)定以后，路面設(shè)計(jì)驗(yàn)算階段主要參考擬定的路面結(jié)構(gòu)在經(jīng)受設(shè)計(jì)使用期當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載的反復(fù)作用之后，是否滿(mǎn)足彎沉和彎拉應(yīng)力兩項(xiàng)設(shè)計(jì)控制指標(biāo)的要求，即是否滿(mǎn)足：Ne,E0,u0,u1~un-1,h1~hi-1,hi+1~hn-1NeE0,u01、路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)2、路基回彈模量E0的確定3、結(jié)構(gòu)層回彈模量E1的確定以設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度并對(duì)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，各層材料的模量均采用抗壓回彈模量，瀝青混凝土和半剛性材料的抗拉強(qiáng)度采用劈裂試驗(yàn)測(cè)得的劈裂強(qiáng)度。

以路面設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算路面厚度時(shí)，采用20℃的抗壓模量，驗(yàn)算層底拉應(yīng)力以15℃的抗壓模量為計(jì)算值。1）半剛性結(jié)構(gòu)層

半剛性材料的抗壓回彈模量按我國(guó)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG057-94）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，并按規(guī)定齡期，測(cè)定各類(lèi)混合料的抗壓回彈模量值。水泥穩(wěn)定類(lèi)材料：90d;

石灰穩(wěn)定類(lèi)材料：180d；水泥粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)材料：120d。2）瀝青混合料結(jié)構(gòu)層

瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量按我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG052-2000）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。以路表彎沉為設(shè)計(jì)試驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，取標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為20℃；以層底彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)試驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，取標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為15℃

。4、結(jié)構(gòu)層材料的極限彎拉強(qiáng)度

我國(guó)規(guī)范規(guī)定采用間接拉伸試驗(yàn)，即劈裂試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。

路面結(jié)構(gòu)層的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，包括抗壓回彈模量和彎拉極限強(qiáng)度，原則上都應(yīng)該在確定原材料之后，配合工程，按規(guī)定取樣后在實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)定工作。a、b、c—路面結(jié)構(gòu)材料的熱物性系數(shù)、路面橫斷面填挖系數(shù)

和路基潮濕類(lèi)型系數(shù)。f—最近10年凍結(jié)指數(shù)平均值，即冬季負(fù)溫度累積值，

由氣象資料定。若結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍厚度，應(yīng)增加防凍墊層。

在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段要驗(yàn)算，與當(dāng)?shù)囟矩?fù)溫度的累積值、路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物性、路基潮濕類(lèi)型、路基土類(lèi)以及道路凍深有關(guān)。5、防凍厚度檢驗(yàn)6、新建路面厚度設(shè)計(jì)新建路面厚度設(shè)計(jì)E0Ne新建路面厚度設(shè)計(jì)程序?qū)嵗蝗鐖D所示路面結(jié)構(gòu)：

(1)設(shè)計(jì)彎沉值ld=0.6mm，求h2=?(2)若h2=250mm，求ls=？實(shí)例一三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖實(shí)例二1、以路表彎沉為設(shè)計(jì)指標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：第1步已知設(shè)計(jì)彎沉ld，求H=？(求解過(guò)程見(jiàn)實(shí)例一（1）)

第2步由h3=?

H=?E2=700先求2、以瀝青面層(和基層)層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：第1步已知容許拉應(yīng)力，求H=？

第2步由h3=?

先求H=?E=7002、以(瀝青面層和)基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：第1步已知容許拉應(yīng)力，求H1=？

第2步由h3=?

E1=700H1=?E2=250H2=?先求

甲乙兩地之間計(jì)劃修建一條四車(chē)道的一級(jí)公路，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為10%。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(cè)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)。新建路面的厚度設(shè)計(jì)實(shí)例1、交通分析

1）軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應(yīng)力分析時(shí)）2）軸載換算（半剛性層彎拉應(yīng)力分析時(shí)）注：軸載小于50KN的軸載作用可以不計(jì)。作彎沉計(jì)算及瀝青層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)

作半剛性基層層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)3）累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)（累計(jì)當(dāng)量軸次）1）設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車(chē)道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為900萬(wàn)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)面層采用如下形式：2、初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選取4cm細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土6cm中粒式密級(jí)配瀝青混凝土8cm粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土20cm水泥穩(wěn)定碎石基層？cm石灰土E0路基3、各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度材料名稱(chēng)抗壓回彈模量（MPa）劈裂強(qiáng)度（MPa）20℃15℃細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土140020001.4中粒式密級(jí)配瀝青混凝土120018001.0粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土100012000.8水泥碎石150035500.5石灰土55014800.225以彎沉為設(shè)計(jì)驗(yàn)算指標(biāo)時(shí)以層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)驗(yàn)算指標(biāo)時(shí)該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，查表“二級(jí)自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)”得土基回彈模量為40MPa。4、土基回彈模量的確定本公路為一級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)AC取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類(lèi)型系數(shù)AS取1.0，半剛性基層，路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型系數(shù)AB取1.0。設(shè)計(jì)彎沉值為：5、設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定——計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值6、設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定-容許拉應(yīng)力1）細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土:2）中粒式密級(jí)配瀝青混凝土:3）粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土:4）水泥碎石:5）石灰土:7、設(shè)計(jì)資料匯總【設(shè)計(jì)彎沉值為23.5（0.01mm）】8、確定石灰土層厚度通過(guò)程序設(shè)計(jì)計(jì)算得到，石灰土的厚度為40.29cm，瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力，水泥碎石層底的最大拉應(yīng)力為0.2429MPa，石灰土層底最大拉應(yīng)力0.085MPa。上述設(shè)計(jì)結(jié)果滿(mǎn)足指標(biāo)要求，底基層厚度40cm。瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件Fd2006簡(jiǎn)介新建瀝青路面厚度計(jì)算示例1、基本資料（1）自然地理?xiàng)l件新建高速公路地處Ⅱ2區(qū)，為雙向四車(chē)道，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，沿線(xiàn)土質(zhì)為中液限黏性土，填方路基高1.8m，地下水位距路床2.4m，屬中濕狀態(tài)；年降雨量為620mm，最高氣溫35℃，最低氣溫為-31℃，多年最大凍深為175cm，平均凍結(jié)指數(shù)為882℃，最大凍結(jié)指數(shù)為1225℃。

（2）交通條件車(chē)型分類(lèi)代表車(chē)型數(shù)量（輛/d）小客車(chē)桑塔納20002280中客車(chē)江淮AL6600220大客車(chē)黃海DD680450輕型貨車(chē)北京BJ130260中型貨車(chē)東風(fēng)EQ140660中型貨車(chē)黃河JN163868鉸接掛車(chē)東風(fēng)SP9250330近期交通組成及交通量

根據(jù)工程可行性研究報(bào)告可知：路段近期交通組成如下表，預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)率前五年為8.0%，之后五年為7.0%，以后為5.0%.2308求解步驟：1、確定土基回彈模量E0；2、計(jì)算累計(jì)軸載Ne，確定交通等級(jí)；3、初擬路面結(jié)構(gòu)方案；方法1：按計(jì)算法確定某一路面結(jié)構(gòu)層厚度方法2：按驗(yàn)算法驗(yàn)算所擬路面結(jié)構(gòu)層厚度4、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定；確定材料的抗壓回彈模量E

確定路面材料劈裂強(qiáng)度5、按設(shè)計(jì)彎沉值和彎拉應(yīng)力計(jì)算或是驗(yàn)算路面結(jié)構(gòu)層厚度；6、驗(yàn)算防凍層厚度4cm細(xì)粒式瀝青混凝土6cm中粒式瀝青混凝土8cm粗粒式瀝青混凝土38cm水泥穩(wěn)定碎石基層？cm水泥石灰砂粒土層4cm細(xì)粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土15cm粗粒式瀝青混凝土？cm水泥穩(wěn)定碎石基層18cm水泥石灰砂粒土層4cm細(xì)粒式瀝青混凝土8cm中粒式瀝青混凝土10cm密級(jí)配瀝青碎石10cm密級(jí)配瀝青碎石35cm級(jí)配碎石初擬路面結(jié)構(gòu)方案方法1：按計(jì)算法確定某一路面結(jié)構(gòu)層厚度方法2：按驗(yàn)算法驗(yàn)算所擬路面結(jié)構(gòu)層厚度E0路基E0路基E0路基新建瀝青路面厚度設(shè)計(jì)1、根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求按設(shè)計(jì)回彈彎沉和容許彎拉應(yīng)力兩個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)分別計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次Ne，確定交通等級(jí)、面層類(lèi)型，并計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值和容許彎拉應(yīng)力；①當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次N1

（1）當(dāng)以彎沉值和瀝青層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)小于25KN的軸載可忽略不計(jì)（3）對(duì)于貧混凝土基層以拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)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(chē)型的軸載換算。（2）當(dāng)進(jìn)行半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)小于50KN的軸載可忽略不計(jì)②設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次①當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次N1③路面設(shè)計(jì)完成值④結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力2、按路基土類(lèi)與干濕類(lèi)型及路基橫斷面形式，沿線(xiàn)將路基劃分為若干路段，確定各路段的路基回彈模量E0；3、參考本地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，擬定若干個(gè)路面組合和厚度方案，確定Ei和；4、計(jì)算路表彎沉ls和結(jié)構(gòu)層層底彎拉應(yīng)力；5、根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，采用多層彈性層狀體系理論計(jì)算/驗(yàn)算路面結(jié)構(gòu)層厚度；6、對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)，驗(yàn)算防凍層厚度；7、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最佳路面結(jié)構(gòu)方案。一、改建設(shè)計(jì)原則 1．當(dāng)原有路面需要提高等級(jí)時(shí)，對(duì)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的路段，應(yīng)先進(jìn)行線(xiàn)形改善，使其符合交通部頒發(fā)的(公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn))的規(guī)定。2．改線(xiàn)路段應(yīng)按新建路面設(shè)計(jì)。加寬路面、提高路基、調(diào)整縱坡的路段應(yīng)視具體情況按新建或改建路面設(shè)計(jì)。在原有路面上補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，按改建路面設(shè)計(jì)。六、

瀝青路面的改建設(shè)計(jì)2．原路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性基本符合要求時(shí)，可視表面狀況選用以下方法改善：1）路拱不符合要求或嚴(yán)重松散、坑槽和搓板的路段，可將原有路面翻松或加鋪整平層，調(diào)整路拱。2）路拱基本符合要求，路面局部有坑槽或松散的路段，可作局部處理。3）原有路面的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、路拱、平整度均符合要求時(shí)，可直接鋪筑瀝青路面。二、中、低級(jí)路面改建為瀝青路面1．原路面的水穩(wěn)性不良時(shí)，不宜直接加鋪瀝青面層，而應(yīng)將原路面翻松，摻入石灰或增加粒料以改善其水穩(wěn)性，并做好排水設(shè)計(jì)。三、瀝青路面的改建1．瀝青路面因整體強(qiáng)度不足需加鋪補(bǔ)強(qiáng)層時(shí)，原有瀝青面層除回收再生利用外，一般可不鏟除，但應(yīng)對(duì)局部的松散、坑槽進(jìn)行修補(bǔ)，裂縫嚴(yán)重的路段應(yīng)在采取防止反射裂縫產(chǎn)生的措施后，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。2．瀝青路面的整體強(qiáng)度符合要求，但平整度差，或路面產(chǎn)生車(chē)轍，或?yàn)r青老化開(kāi)裂等可進(jìn)行瀝青罩面；當(dāng)路面光滑屬交通事故多發(fā)路段，可通過(guò)加鋪抗滑表層等措施，恢復(fù)和改善路面的使用性能．四、原有路面加寬鋪筑路面以前應(yīng)檢查加寬部分路基土的密實(shí)度，并視情況采取措施，使加寬部分的整體強(qiáng)度與原有路面的整體強(qiáng)度相同，然后再進(jìn)行全幅補(bǔ)強(qiáng)。五、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)步驟1．對(duì)原有公路進(jìn)行技術(shù)調(diào)查，掌握設(shè)計(jì)資料。2．按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求或調(diào)查交通量的有關(guān)資料，確定公路等級(jí)、面層與基層類(lèi)型，計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值與各補(bǔ)強(qiáng)層的容許拉應(yīng)力。3．按本規(guī)范規(guī)定的方法確定改建路段中原路面的當(dāng)量回彈模量。4．?dāng)M定幾種可能的結(jié)構(gòu)組合與設(shè)計(jì)層，并確定各補(bǔ)強(qiáng)層的材料參數(shù)。5．根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度。對(duì)季節(jié)性冰凍地區(qū)的潮濕、過(guò)濕路段還應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度。6．根據(jù)各方案的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用的補(bǔ)強(qiáng)方案。六、原有公路的路況調(diào)查原路面的改建工程，除按《公路路線(xiàn)勘測(cè)規(guī)程》(JTJ061)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行調(diào)查外，還應(yīng)補(bǔ)充下列內(nèi)容；1．年平均雙向日交通量，交通組成與交通量增長(zhǎng)率等。2．公路新建和養(yǎng)護(hù)的有關(guān)技術(shù)資料、現(xiàn)有路況、病害種類(lèi)與程度、排水與積水狀況以及有無(wú)積雪、積沙等。3．路面結(jié)構(gòu)、寬度、各層厚度。對(duì)瀝青混合料和基層、底基層應(yīng)按層取樣試驗(yàn)，判斷其結(jié)構(gòu)層或材料是否可以利用。4．路床范圍內(nèi)路基土的壓實(shí)度、分層含水量與土質(zhì)類(lèi)型等．七、原路面的分段在確定原路面的計(jì)算彎沉值時(shí)，應(yīng)將全線(xiàn)分段。分段時(shí)，應(yīng)考慮下列因素：1．同一路段路基的干濕類(lèi)型與土質(zhì)基本相同。2．在同一路段內(nèi)，各測(cè)點(diǎn)的彎沉值比較接近。若局部路段彎沉值很大，應(yīng)先進(jìn)行修補(bǔ)處理，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。3．各路段的最小長(zhǎng)度應(yīng)與施工方法相適應(yīng)，除改建路面外，一般不應(yīng)小于500m，機(jī)械化施工時(shí)不應(yīng)小于1km。在水文、土質(zhì)條件復(fù)雜或需要特殊處理的路段，其分段長(zhǎng)度可視實(shí)際情況確定。八、不同軸載的彎沉值換算在對(duì)原有路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)時(shí)，每一車(chē)道、每路段的測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于20點(diǎn)，且應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)軸載汽車(chē)測(cè)定。如采用非標(biāo)準(zhǔn)軸載(軸載60kN～130kN)的汽車(chē)測(cè)定時(shí)，則宜按下式將非標(biāo)準(zhǔn)軸載測(cè)得的