1、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),第一節(jié) 概述 第二節(jié) 損壞形式與設(shè)計(jì)控制指標(biāo) 第三節(jié) 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 第四節(jié) 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì) 第五節(jié) 瀝青路面改建設(shè)計(jì),第一節(jié) 概述,一、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求內(nèi)容：原材料的調(diào)查與選擇、瀝青混合料配合比以及基層材料配合比設(shè)計(jì)、各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)試與選定、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、路面結(jié)構(gòu)層厚度驗(yàn)算以及路面結(jié)構(gòu)方案的比選等。對(duì)于高速公路和一級(jí)

2、公路，除了行車(chē)道路面外，路面設(shè)計(jì)還包括路緣帶、匝道、硬路肩、加減速車(chē)道、緊急停車(chē)帶、收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)場(chǎng)面的設(shè)計(jì)，以及路面排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。要求：為汽車(chē)行駛提供快速、舒適、安全、穩(wěn)定的服務(wù)功能，并須滿足設(shè)計(jì)交通量下應(yīng)具有足夠的整體剛度（即承載能力）及各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力應(yīng)變的要求。,瀝青路面技術(shù)指標(biāo),現(xiàn)代高等級(jí)道路瀝青路面應(yīng)符合下表11-1的各項(xiàng)技術(shù)要求。,二、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則,瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則,,1、根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)

3、等自然條件密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，將路基路面作為一個(gè)整體考慮，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。,2、遵循“因地制宜、合理選材 等原則進(jìn)行路面設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,3、結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐基礎(chǔ)，積極推廣成熟的科研成果,4、充分考慮沿線環(huán)境的保護(hù)、自然生態(tài)的平衡，有利于施工、養(yǎng)護(hù)工作人員的健康與安全,6、對(duì)于地處不良地基的路段，路面結(jié)構(gòu)可以遵循“一次設(shè)計(jì)，分期修建”的方案,5、盡可能選擇有利于機(jī)械化、工廠化施工的設(shè)計(jì)方案,三、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)

4、計(jì)方法可分為經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法及解析（或理論）法兩大類(lèi)型。（一）經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法是以已往的修建和使用經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。如果路面結(jié)構(gòu)的材料、環(huán)境和受荷條件同經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法制定時(shí)所依據(jù)的相似，那么按此方法設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)可以得到滿意的使用效果。由于環(huán)境條件的差異、軸載和交通量的迅速增長(zhǎng)、新材料的涌現(xiàn)，不斷地提出把經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式外延的要求，經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)法就不再適用。,（二）解析（或理論）法解析法是以結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，按設(shè)計(jì)荷載所產(chǎn)生的應(yīng)

5、力、應(yīng)變和位移量不超過(guò)路面任意結(jié)構(gòu)層中材料所容許的范圍，來(lái)選擇和確定鋪面結(jié)構(gòu)層的組合及其尺寸。這類(lèi)設(shè)計(jì)方法的特征是：①選擇一個(gè)合適的力學(xué)模型來(lái)代替現(xiàn)實(shí)的路面結(jié)構(gòu)，尋求此模型中應(yīng)力、應(yīng)變和位移方程的解；②表征各結(jié)構(gòu)層中的材料在相應(yīng)的環(huán)境和加載條件下的力學(xué)性質(zhì)；③定義以基本的應(yīng)力、應(yīng)變和位移量表示的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（或指標(biāo)）；④用簡(jiǎn)便的方式表示設(shè)計(jì)體系和步驟。我國(guó)的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以解析法為的設(shè)計(jì)方法，然而，由于影響因素復(fù)雜、材料和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的

6、變異性大，對(duì)荷載和環(huán)境的影響認(rèn)識(shí)得還不夠充分，結(jié)構(gòu)分析和使用性能之間尚未建立起定量的內(nèi)在聯(lián)系，采用解析法設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)還存在著許多不足，需要依賴經(jīng)驗(yàn)予以補(bǔ)充。,第二節(jié) 損壞形式與設(shè)計(jì)控制指標(biāo),一、瀝青路面的損壞形式常見(jiàn)的瀝青路面破損類(lèi)型有如下四類(lèi)：①裂縫類(lèi)破損：包括龜裂、塊裂及各類(lèi)單根裂縫等；②變形類(lèi)破損：包括車(chē)轍、沉陷、擁包、波浪等；③松散類(lèi)破損：包括掉粒、松散、剝落、脫皮等引起的集料

7、 散失、坑槽等；④其他破損：包括泛油、磨光（抗滑性能差）等。,（一）裂縫,,裂縫,橫向裂縫,縱向裂縫,網(wǎng)狀裂縫,由單根裂縫發(fā)展而引起 ，春融期間反復(fù)的凍融交替等原因,,,荷載型裂縫,非荷載型裂縫,,,橫向裂縫的主要形式 ；形成原因復(fù)雜 ，最主要的是溫縮裂縫和半剛性基層開(kāi)裂引起的反射性裂縫,路面承載能力下降、強(qiáng)度不足以承擔(dān)車(chē)輛荷載或者反復(fù)循環(huán)荷載作用引起的疲勞所產(chǎn)生,產(chǎn)生的原因多種：荷載作用過(guò)大，承載能力不足 ，縱向

8、接縫沒(méi)有做好 ，車(chē)轍裂縫 等,,（二）車(chē)轍 車(chē)轍是渠化交通的高等級(jí)道路瀝青路面的主要損壞形式之一。在正常情況下，瀝青路面的車(chē)轍有三種類(lèi)型（或三種機(jī)理）。（1）第一種類(lèi)型是由路面基層及路基變形引起的。發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久性變形 ，寬度較大，兩側(cè)沒(méi)有隆起現(xiàn)象，橫斷面呈“V”形 （2）第二種類(lèi)型是在溫度較高的季節(jié)，經(jīng)車(chē)輛反復(fù)碾壓下產(chǎn)生永久變形和塑性流動(dòng)而逐漸形成的瀝青混凝土的側(cè)向流動(dòng)變形。出現(xiàn)側(cè)向隆起，成“W

9、”形車(chē)轍。 （3）第三種類(lèi)型是輪胎（冬季埋釘）形成的磨損性車(chē)轍，主要發(fā)生在冰雪嚴(yán)重的寒冷地區(qū)。,（三）水損害水損害是指瀝青路面在水的作用下，瀝青逐漸喪失與礦料的粘結(jié)力，從集料表面脫落，在車(chē)輛的作用下瀝青面層呈現(xiàn)松散狀態(tài)，以致集料從路面脫落形成坑槽。,造成瀝青路面的水損害的原因是多方面的，其主要表現(xiàn)為以下幾方面：（1）瀝青混合料的空隙率較大，施工時(shí)壓實(shí)不足，更使空 隙率變大。 （2）許多路面沒(méi)有考慮設(shè)置完善的路面內(nèi)

10、部排水結(jié)構(gòu)體系。 （3）使用了與瀝青粘附性不好甚至很差的中性或者酸性石 料，界面上容易為水浸入，降低粘附性。,（四）表面功能下降瀝青路面在使用過(guò)程中，在車(chē)輪反復(fù)滾動(dòng)摩擦的作用下，集料表面被逐漸磨光，有時(shí)還伴有瀝青的不斷上翻、泛油，導(dǎo)致瀝青面層表面光滑，尤其在雨季常會(huì)因此而釀成車(chē)禍。采用敏感性比較大的瀝青混合料級(jí)配類(lèi)型有關(guān)。（五）松散和坑槽由于面層材料組合不當(dāng)或施工質(zhì)量差，結(jié)合料含量太少或粘結(jié)力不足，使面層混合料的集料

11、間失去粘結(jié)而成片散開(kāi)，稱為松散。網(wǎng)裂的后期，碎塊被行車(chē)荷載繼續(xù)碾碎，并被帶離路面形成坑槽。原因：瀝青與礦料之間的粘附性較差，混合料加熱溫度過(guò)高 ，瀝青老化。,二、設(shè)計(jì)控制指標(biāo),由于瀝青路面損壞模式的多樣化，各種損壞對(duì)路面使用性能有不同性質(zhì)和程度的影響，瀝青路面設(shè)計(jì)不能像其他結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)那樣，僅選用一種損壞模式作為臨界狀態(tài)和選用單一的指標(biāo)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而必須是多種臨界狀態(tài)和多項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在瀝青路面的各項(xiàng)損壞模式中，有些損壞是由于面層

12、材料的組成不當(dāng)或者施工和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量欠佳所引起的（如松散和泛油等），它不屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮的范圍；有些損壞（如沉陷）在通常情況下，通過(guò)采用改善路基水溫狀況和加設(shè)墊層以減小路基應(yīng)力等結(jié)構(gòu)組合措施，完全可以避免出現(xiàn)；還有些損壞（如反射裂縫）則通過(guò)采取與荷載、溫度或材料特性相適應(yīng)的材料組成設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施可以使之避免出現(xiàn)或減輕其危害程度。通常認(rèn)為：疲勞開(kāi)裂、車(chē)轍（永久變形）和低溫開(kāi)裂是導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞的三項(xiàng)最主要的損壞模式，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)予著重考慮

13、。：,（一）疲勞開(kāi)裂,路面材料在出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂前所能承受的荷載重復(fù)作用次數(shù)，稱為疲勞壽命。疲勞壽命的大小，與組成材料的特性、環(huán)境條件（溫度）以及路面所受到重復(fù)應(yīng)變（或應(yīng)力）級(jí)位的大小有關(guān)。 以疲勞開(kāi)裂作為臨界狀態(tài)的設(shè)計(jì)，可以選用瀝青層底面的拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)軸載在當(dāng)量疲勞溫度時(shí)產(chǎn)生的瀝青層底面拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）不大于該材料在該溫度條件下的容許疲勞拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類(lèi)基層，由于

14、剛度較大（相對(duì)于墊層或土基）而易出現(xiàn)較大的徑向拉應(yīng)力，應(yīng)控制其底面的最大拉應(yīng)力不大于基層材料的容許疲勞拉應(yīng)力，以免產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂并導(dǎo)致面層斷裂。,（二）路表回彈彎沉路表面在荷載作用下的回彈彎沉量，反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度。彎沉的大小與路面的使用狀態(tài)（疲勞開(kāi)裂和塑性變形量）之間存在著一定的內(nèi)在關(guān)系；回彈彎沉量越大，相應(yīng)的塑性變形量也越大，而出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂的機(jī)率越高（亦即，能承受的軸載作用次數(shù)越?。?。根據(jù)路面使用狀態(tài)和使用年限的要求，可

15、以確定一次荷載（標(biāo)準(zhǔn)軸載）作用下路面的容許回彈彎沉量。 路面以回彈彎沉作為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，是以路基路面結(jié)構(gòu)表面在雙圓均布荷載作用下輪隙中心處的實(shí)測(cè)路表彎沉值小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值作為確定瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。,（三）車(chē)轍（永久變形）車(chē)轍是路基和路面各結(jié)構(gòu)層在荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生的塑性變形的累積。車(chē)轍的深度與重復(fù)應(yīng)力的大小、作用次數(shù)、路基和路面各結(jié)構(gòu)層材料的模量以及溫度狀況有關(guān)。 以車(chē)轍作為臨界狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法，選用車(chē)轍深或永久變形量作

16、為指標(biāo)，限定設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累積車(chē)轍深或永久變形量不超出行駛質(zhì)量和行車(chē)安全所容許的車(chē)轍深或永久變形量。（四）低溫開(kāi)裂與荷載因素?zé)o關(guān)、適用于寒冷地區(qū)。溫度下降時(shí)，面層材料因收縮受阻而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不大于該溫度下瀝青材料的抗拉強(qiáng)度。還應(yīng)在抗滑性和平整度方面另外提出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),第三節(jié) 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì),瀝青路面是多層次結(jié)構(gòu)物。結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，在設(shè)計(jì)之前必須進(jìn)行地質(zhì)、環(huán)境、氣候和水文狀況的調(diào)查。根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)

17、情況，確定滿足密實(shí)、抗滑、耐久的路面結(jié)構(gòu)方案，合理設(shè)計(jì)各層路面結(jié)構(gòu)，滿足使用要求。瀝青路面結(jié)構(gòu)層次的合理選擇和安排，是整個(gè)路面結(jié)構(gòu)是否能在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)承受行車(chē)荷載和自然因素的共同作用，同時(shí)又能發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的最大效能，使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理的關(guān)鍵。,一、瀝青路面典型結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)基層類(lèi)型，瀝青路面結(jié)構(gòu)可組合成四種典型結(jié)構(gòu)形式：（1）半剛性基層瀝青路面——在半剛性基層上設(shè)有較薄的瀝青層結(jié)構(gòu)。（2）柔性路面——各結(jié)構(gòu)層由瀝青混合料，或

18、瀝青貫入碎石、或冷拌瀝青混合料、級(jí)配碎石、砂礫等柔性材料組成，無(wú)半剛性材料層的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。（3）剛性基層瀝青路面——采用貧混凝土、混凝土等基層的瀝青路面。（4）混合基層瀝青路面——在半剛性材料或剛性材料層與瀝青面層之間設(shè)置柔性基層的路面結(jié)構(gòu)。,二、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析，結(jié)構(gòu)組合時(shí)宜考慮下述幾方面的原則：（1）按道路的等級(jí)及交通繁重程度選擇面層的類(lèi) 型和厚度；（2）滿足對(duì)各結(jié)構(gòu)層（面層、基層和墊層

19、）的相 關(guān)功能要求；（3）適應(yīng)各結(jié)構(gòu)層的荷載應(yīng)力分布特性；（4）要顧及各結(jié)構(gòu)層本身的結(jié)構(gòu)特性；（5）考慮當(dāng)?shù)厮臓顩r的不利影響；（6）選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)層數(shù)和層厚，以便利施工；（7）協(xié)調(diào)行車(chē)道與路肩部分的鋪面結(jié)構(gòu)，考慮表 面水和結(jié)構(gòu)內(nèi)部自由水的疏導(dǎo)和排放；（8）顧及當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)、已有習(xí)慣和施工技術(shù) 水平。,三、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)方法（一）按各結(jié)構(gòu)層功能及其使用要求選擇結(jié)構(gòu)層次 1、面層面層是直接

20、承受輪荷載反復(fù)作用和各種自然因素影響，并將荷載傳遞到基層以下的結(jié)構(gòu)層，面層應(yīng)滿足表而功能性和結(jié)構(gòu)性的使用要求。 面層一般為單層、雙層。雙層結(jié)構(gòu)稱為表面層、下面層；若采用三層結(jié)構(gòu)可稱表面層、中面層、下面層。瀝青路面表面層應(yīng)具有平整密實(shí)、抗滑耐磨、穩(wěn)定耐久的服務(wù)功能，同時(shí)應(yīng)具用高溫抗車(chē)轍、抗低溫開(kāi)裂、抗老化等品質(zhì)。舊路面可加設(shè)磨耗層以改善表面服務(wù)功能。中、下面層應(yīng)密實(shí)、基本不透水，并具有高溫抗車(chē)轍、抗剪切、抗疲勞的力學(xué)性能。瀝青面層

21、分為熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、瀝青貫入式、瀝青表面處治與稀漿封層等幾種類(lèi)型。,2、基層與底基層瀝青路面面層下設(shè)置基層的主要作用有以下幾個(gè)方面：①承受行車(chē)荷載的作用，它作為道路的主要承重層和面層一起將車(chē)輪荷載的反復(fù)作用傳布到底基層、墊層和土基；②增加道路整體強(qiáng)度和面層的疲勞抗力，防止或減輕面層裂縫的出現(xiàn)；③緩解土基不均勻凍脹或不均勻體積變形對(duì)面層的不利影響；④為面層施工機(jī)械提供穩(wěn)定的行駛面和工作面?；鶎右?具有足夠的強(qiáng)

22、度和穩(wěn)定性，在冰凍地區(qū)具有一定的抗凍性；高級(jí)路面下的半剛性基層應(yīng)具有較小的收縮變形和較強(qiáng)的抗沖刷能力；表面平整、密實(shí)，拱度與面層一致，高程符合要求。,底基層是設(shè)置在基層之下并與面層、基層一起承受車(chē)輪荷載反復(fù)作用的次要承重層，因此，對(duì)底基層材料的技術(shù)指標(biāo)要求可比基層材料略低，底基層也可分為上、下底基層。基層、底基層設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹就地取材、就近取材的原則，認(rèn)真做好當(dāng)?shù)夭牧系恼{(diào)查，根據(jù)交通量及其組成、氣候條件、筑路材料以及路基水文狀況等因素，選

23、擇技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)?；鶎涌蛇x用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類(lèi)或?yàn)r青混合料、粒料、貧混凝土等材料，底基層應(yīng)充分利用沿線地方材料，可采用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒士類(lèi)或粒料類(lèi)等?；鶎?、底基層厚度應(yīng)根據(jù)交通量大小、材料力學(xué)性能和擴(kuò)散應(yīng)力的效果，充分發(fā)揮壓實(shí)機(jī)具的功能，以及有利于施工等因素選擇各結(jié)構(gòu)層的厚度。各結(jié)構(gòu)層的材料變化不宜過(guò)于頻繁，應(yīng)有利于施工組織、管理與質(zhì)量控制。,3、墊層墊層是設(shè)置在底基層與土基之間的結(jié)構(gòu)層，起排水、隔水、防凍、防污及減下層

24、間模量比、降低半剛性底基層拉應(yīng)力的作用。為排除路面、路基中滯留的自由水，確保路面結(jié)構(gòu)處于干燥或中濕狀態(tài)。下列情況下的路基應(yīng)設(shè)置墊層：①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；②排水不良的土質(zhì)路塹，有裂隙水、泉眼盼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)防凍層的路段；基層或底基層可能受污染以及路基軟弱的路段。墊層材料可選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等粒料，以及水泥或石灰煤渣穩(wěn)定粗粒土

25、、石灰粉煤灰穩(wěn)定粗粒土等。為防止軟弱路基污染粒料底基層、墊層，或?yàn)楦魯嗟叵滤挠绊懀稍诼坊斆嬖O(shè)土工合成材料隔離層。墊層應(yīng)與路基同寬，其最小厚度為15cm。一般來(lái)說(shuō)，面層、基層（底基層）和墊層是路面結(jié)構(gòu)層的基本組成，各級(jí)道路應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)置必要的結(jié)構(gòu)層，但是，對(duì)三、四級(jí)公路最少也不得低于兩層，即面層和基層。,4、路（土）基 路（土）基，特別是路床部分，是路面結(jié)構(gòu)的支承體。路面對(duì)路（土）基的基本要求是密實(shí)、均勻和水穩(wěn)定。應(yīng)采取

26、各項(xiàng)技術(shù)措施，以減少土基的不均勻變形：（1）對(duì)于軟弱地基，應(yīng)進(jìn)行加固處理以減少工后沉降量（殘余沉降量）和不均勻沉降量；（2）對(duì)潮濕、過(guò)濕路基或軟弱路基的上部，采用低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料（石灰、水泥）穩(wěn)定或者換填砂（砂礫）、碎石等粒料，以保障路床部分土的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性；路床頂面的回彈模量值應(yīng)不小于30MPa或不小于25MPa；（3）選用優(yōu)質(zhì)填料，合理安排填筑順序，以避免或減輕膨脹和收縮引起的不均勻變形；（4）適當(dāng)控制壓實(shí)時(shí)的含水量，按要

27、求壓實(shí)度進(jìn)行充分壓實(shí)，以提供塑性變性小且支承均勻的土基；（5）充分考慮路基地表和地下排水，以改善土基的水文狀況。,（二）按各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力分布特性作用在路面上的行車(chē)荷載，通常包括垂直力和水平力。路面在垂直力作用下，內(nèi)部產(chǎn)生的力和應(yīng)變隨深度向下而遞減。水平力作用產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變，隨深度遞減的速率更快。因此，對(duì)各層材料的強(qiáng)度和剛度的要求也可隨深度的增大而相應(yīng)降低。路面各結(jié)構(gòu)層如按強(qiáng)度剛度自上而下遞減的方式組合，則既能充分發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層

28、材料的能力，又能充分利用當(dāng)?shù)夭牧铣洚?dāng)?shù)谆鶎踊蚧鶎?，從而降低造價(jià)，以使各結(jié)構(gòu)層材料的效能得到充分發(fā)揮。采用遞減規(guī)律組合路面結(jié)構(gòu)層次時(shí)，還須注意相鄰結(jié)構(gòu)層之間的剛度不能相差過(guò)大。上下兩層的相對(duì)剛度比過(guò)大時(shí)，上層底面將出現(xiàn)較大的彎拉應(yīng)力（或彎拉應(yīng)變）。此值一旦超過(guò)上層材料的抗拉強(qiáng)度（或抗拉應(yīng)變）時(shí)，上層將產(chǎn)生開(kāi)裂。根據(jù)應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，瀝青路面基層與面層之間的模量比不宜大于3；基層與底基層之間的模量比不宜大于2.5；底基層與土基之間模

29、量比不大于10。,（三）選用適當(dāng)?shù)膶雍窈蛯訑?shù),各類(lèi)結(jié)構(gòu)層，應(yīng)按所用材料的規(guī)格（公稱最大粒徑）和施工工藝（攤鋪、壓實(shí)和整修）的要求，有一最小厚度的規(guī)定，低于此厚度就不能形成穩(wěn)定而有效的結(jié)構(gòu)層次。各瀝青層的厚度應(yīng)與混合料的公稱最大粒徑相匹配，一般瀝青層的最小壓實(shí)厚度不宜小子混合料公稱最大粒徑的2.5~3倍，對(duì)斷級(jí)配或以粗集料為主的嵌擠型級(jí)配的瀝青混合料，其一層壓實(shí)最小厚度不宜小于公稱最大粒徑的2.5倍，以利于輾壓密實(shí)，提高其耐久性、水穩(wěn)性。

30、瀝青層最小厚度和適宜厚度應(yīng)符合教材表11—2的要求。為便于施工，路面結(jié)構(gòu)層的層數(shù)不宜過(guò)多。同時(shí)，各結(jié)構(gòu)層的適宜厚度應(yīng)按壓實(shí)機(jī)具所能達(dá)到的效果選定。適宜的結(jié)構(gòu)層厚度需結(jié)合材料供應(yīng)、施工工藝并按該表的規(guī)定確定，從強(qiáng)度要求和造價(jià)考慮，宜自上而下由薄到厚。,瀝青層厚度應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、交通量和交通組成、氣候條件以及所選路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型等因素?cái)M定：,（l）當(dāng)采用半剛性基層瀝青路面時(shí)，高速公路、一級(jí)公路的瀝青層厚度宜為120~180mm；二級(jí)公路的瀝

31、青層厚度宜為60~l20mm；三級(jí)公路的瀝青層厚度宜為30~50mm（拌和法）或l5~30mm（層鋪法表處）；四級(jí)公路的瀝青層厚度宜10~30mm。（2）當(dāng)采用柔性（基層）路面結(jié)構(gòu)時(shí)，面層宜設(shè)計(jì)100~l20mm雙層式，其下設(shè)瀝青混合料、貫入式碎石、級(jí)配碎石等柔性材料層。瀝青厚度應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、交通量等具體情況計(jì)算而定。（3）采用貧混凝土（剛性基層）瀝青路面時(shí)宜設(shè)計(jì)100~l80mm瀝青層，當(dāng)采取防止反射裂縫措施時(shí)，瀝青層可適當(dāng)減薄

32、。（4）當(dāng)采用混合式（基層）瀝青路面時(shí)，面層宜設(shè)計(jì)100~120mm雙層式，其下設(shè)柔性基層。柔性基層，可為單層或雙層，厚度宜為80~180mm。,（四）要考慮各類(lèi)結(jié)構(gòu)層的特點(diǎn)與相鄰層次之間的互相聯(lián)系,路面結(jié)構(gòu)層通常是用密實(shí)級(jí)配、嵌擠以及形成板體等方式構(gòu)成的，由于各類(lèi)結(jié)構(gòu)層材料具有不同的特性，因而如何構(gòu)成具有要求強(qiáng)度和剛度并且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層是設(shè)計(jì)和施工都必須注意的問(wèn)題。在組合時(shí)應(yīng)注意相鄰層次的互相影響，采取措施限制或消除所產(chǎn)生的不利影響

33、。如在半剛性基層上修建瀝青面層時(shí)，由于基層材料的干縮或低溫收縮而開(kāi)裂，會(huì)導(dǎo)致面層也相應(yīng)地出現(xiàn)反射裂縫。在潮濕的粉土或粘性土路基上，不宜直接鋪筑碎（礫）石等顆粒類(lèi)材料，以防止相互摻雜而污染基層，或?qū)е逻^(guò)大變形而使面層損壞。對(duì)半剛性基層宜采取以下措施減少低溫縮裂、防止反射裂縫：①選用骨架密實(shí)型半剛性基層，并嚴(yán)格控制細(xì)料含量、水泥劑量、含水量；②采用混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)；③在剛性基層上設(shè)置改性瀝青應(yīng)力吸收膜或應(yīng)力吸收層。,（五）墊層與

34、防凍層設(shè)計(jì) 當(dāng)路基處于潮濕、過(guò)濕路段，應(yīng)設(shè)置排水墊層 ；當(dāng)路線通過(guò)潮濕、軟弱地基，應(yīng)換填20~40cm厚的砂礫等透水材料，或摻入無(wú)機(jī)結(jié)合料固化劑等處理地基20~30cm厚使其加固穩(wěn)定，并根據(jù)實(shí)測(cè)資料適當(dāng)提高路基回彈模量設(shè)計(jì)值。在冰凍地區(qū)潮濕、過(guò)濕路段應(yīng)加設(shè)防凍層，進(jìn)行防凍層驗(yàn)算。墊層材料可選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等；粒料以及水泥或石灰煤渣穩(wěn)定類(lèi)，石灰粉煤灰穩(wěn)定類(lèi)等。（l）防凍墊層應(yīng)采用透水性好的粒料類(lèi)材料，通過(guò)0.075

35、mm篩孔顆粒含量不宜大于5%。采用煤渣時(shí)，小于2mm的顆粒含量不宜大于20%。墊層厚度視具體情況而定，一般l5~25cm，防凍層宜根據(jù)需要設(shè)計(jì)。（2）采用碎石和砂礫墊層時(shí)，最大粒徑應(yīng)與結(jié)構(gòu)層厚度相協(xié)調(diào)，一般最大粒徑應(yīng)不超過(guò)結(jié)構(gòu)層厚度的l/2，以保證形成骨架結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定'性。顆粒組成應(yīng)符合規(guī)定的要求。（3）為防止路基污染粒料墊層或?yàn)楦魯嗟叵滤挠绊?，可在路基頂面設(shè)土工合成材料的隔離層。,防凍層厚度檢驗(yàn),季節(jié)性冰凍地區(qū)

36、各級(jí)公路的中濕、潮濕路段，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行防凍厚度檢驗(yàn)。根據(jù)交通量計(jì)算結(jié)構(gòu)層總厚度應(yīng)不小于教材表11—7最小防凍厚度的規(guī)定。防凍厚度與路基潮濕類(lèi)型，路基土類(lèi)、道路凍深以及路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物性有關(guān)。若結(jié)構(gòu)層總厚度小于最小防凍層時(shí)，應(yīng)增加防陳層使其滿足最小防凍厚度的要求。,第四節(jié) 新建瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì),瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)是在結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)構(gòu)分析確定各結(jié)構(gòu)層所需的厚度，同時(shí)，利用結(jié)構(gòu)分析也可了解路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移狀

37、況，從而判斷結(jié)構(gòu)層組合的合理性，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。,一、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算圖式,我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范采用以下幾項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定路面結(jié)構(gòu)所需的厚度：（1）路面結(jié)構(gòu)表面在雙輪荷載作用下輪隙中心處的彎沉值不大于設(shè)計(jì)（容許）彎沉值；（2）瀝青混合料層底面的最大拉應(yīng)力不大于該層混合料的容許拉應(yīng)力；（3）半剛性基層或底基層底面的最大拉應(yīng)力不大于該層材料的容許拉應(yīng)力；,路面彎沉和拉應(yīng)力計(jì)算分析時(shí)，將路面結(jié)構(gòu)看成為多層彈性體系，體系頂面作用有相當(dāng)于

38、雙輪組（P=2×25kN）的雙圓均布荷載，各層面間的接觸條件按完全連續(xù)處理，計(jì)算圖式分別見(jiàn)圖11—2和圖11—3。在圖11—2中，彎沉計(jì)算A點(diǎn)的位置選在輪隙中心處。驗(yàn)算各結(jié)構(gòu)層底部拉應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力最大點(diǎn)在B和C兩點(diǎn)之間，可分別計(jì)算圖11—3中點(diǎn)B、D、C、E的應(yīng)力，然后取其中的最大值作為層底最大拉應(yīng)力。,11-2,11-3,國(guó)外的瀝青路面設(shè)計(jì)方法（如殼牌方法、美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)方法等）大多采用以下兩項(xiàng)或三項(xiàng)主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定路面結(jié)構(gòu)所

39、需的厚度：①瀝青面層底面的最大拉應(yīng)變不大于該層混合料的容許拉應(yīng)變；②土基頂面的豎向壓應(yīng)變不大于容許壓應(yīng)變；③采用半剛性基層時(shí)，水泥穩(wěn)定類(lèi)基層底面的最大拉應(yīng)力不大于該層材料的容許拉應(yīng)力。應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算分析時(shí)，將路面結(jié)構(gòu)看作三層彈性體系（瀝青面層、基層和土基）或四層彈性體系（瀝青面層、瀝青基層、粒料基墊層和土基），體系頂面作用有相當(dāng)于雙輪組（P=2×20kN）的雙圓均布荷載，各層面間的接觸條件按完全連續(xù)處理。,二、路面設(shè)計(jì)

40、彎沉和實(shí)際彎沉值計(jì)算,（一）路面設(shè)計(jì)彎沉車(chē)輪荷載作用下雙輪輪隙中心處的路表回彈彎沉值大小，反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)弱狀況，在相同車(chē)輪荷載下，路面的彎沉值愈大，則路面抵抗垂直變形的能力愈弱，反之則強(qiáng)。實(shí)踐表明，回彈彎沉值大的路面，在經(jīng)受了輪載不太多次的重復(fù)作用后，即呈現(xiàn)出某種形態(tài)的破壞；而回彈彎沉值小的路面，能經(jīng)受輪載較多次重復(fù)作用才能達(dá)到這種形態(tài)的破壞。在達(dá)到相同程度的破壞時(shí)，回彈彎沉大小同該路面的使用壽命即輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù)成

41、反比關(guān)系。找出路面達(dá)到某種破壞狀態(tài)時(shí)的重復(fù)荷載作用次數(shù)與此時(shí)彎沉值之間的關(guān)系，就可以根據(jù)對(duì)該種路面所要求的使用壽命來(lái)確定它所容許的最大彎沉值，這個(gè)彎沉值被稱作容許彎沉值。路面容許彎沉值的確切含義是：路面在使用期末的不利季節(jié)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。,容許彎沉值與路面使用壽命的關(guān)系可通過(guò)調(diào)查測(cè)定確定。選擇使用多年并出現(xiàn)某種破壞狀況的路面，測(cè)定彎沉值，調(diào)查累計(jì)交通量，進(jìn)行分析整理。我國(guó)對(duì)瀝青路面按外觀特征分為五個(gè)等級(jí)

42、，如下表所示，并把第四外觀等級(jí)作為路面臨界破壞狀態(tài)，以第四級(jí)路面的彎沉值的低限作為臨界狀態(tài)的劃界標(biāo)準(zhǔn)。 瀝青路面外觀等級(jí)描述表,從表中所列的外觀特征可知，這樣的臨界狀態(tài)相當(dāng)于路面已疲勞開(kāi)裂并伴有少量永久變形的情況。對(duì)相同路面結(jié)構(gòu)不同外觀特征的路段進(jìn)行測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，外觀等級(jí)數(shù)愈高，彎沉值愈大，并且外觀等級(jí)同彎沉值大小有著明顯的聯(lián)系。這樣，便可確定路面處于不同極限狀態(tài)的容許彎沉值，并將此彎沉值同該路面在以前使用期間的累計(jì)交通量建立關(guān)系。

43、國(guó)內(nèi)外的大量調(diào)查測(cè)定資料表明，路面達(dá)到某種臨界狀態(tài)時(shí)，累計(jì)交通量同容許彎沉值之間存在良好的雙對(duì)數(shù)關(guān)系。為了建立累計(jì)交通量和容許彎沉之間的關(guān)系，選擇有代表性路段進(jìn)行調(diào)查，將不同路面外觀狀態(tài)的實(shí)測(cè)路面彎沉值，分別計(jì)算其代表彎沉值。圖11—4是實(shí)測(cè)各路段的容許彎沉值與累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次的回歸結(jié)果：這種關(guān)系可普遍地表示為，式（11—4）：,,（11—4）,圖11—4累計(jì)交通量同容許彎沉關(guān)系,路面設(shè)計(jì)彎沉值是根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車(chē)道通過(guò)的累計(jì)當(dāng)

44、量軸次、道路等級(jí)、面層和基層類(lèi)型確定的，相當(dāng)于路面工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100kN作用下，測(cè)得的最大回彈彎沉值。路面設(shè)計(jì)彎沉和容許彎沉的關(guān)系實(shí)際上反映了路表彎沉在使用期間的變化，該變化過(guò)程是一個(gè)多方面因素綜合作用的復(fù)雜過(guò)程。路基路面結(jié)構(gòu)層的材料特性、壓實(shí)程度、干濕狀況、溫度環(huán)境、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、氣候條件、交通組成、檢測(cè)時(shí)的環(huán)境條件以及所使用的儀器設(shè)備等均將對(duì)彎沉的變化產(chǎn)生很大的影響。根據(jù)對(duì)已建成道路的多年實(shí)測(cè)資料分析，路表回彈彎

45、沉隨時(shí)間的推移而變化。圖11—5所示為半剛性基層上瀝青路面彎沉逐年變化曲線。,圖11—5 彎沉逐年變化的曲線,由圖（11—5）可看出，路表面的彎沉變化過(guò)程可分為三個(gè)階段：,第一階段：路面交工后的第一、二年。由于交通荷載的壓密作用以及半剛性基層材料的強(qiáng)度增長(zhǎng)，路表彎沉逐漸減少，大致在竣工后第二年達(dá)最小值。第二階段：路面交工后二至四年。由于交通荷載的重復(fù)作用，水溫狀況變化以及材料不均勻等因素影響下，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)微缺陷因局部范圍的應(yīng)力集

46、中而擴(kuò)展，形成小范圍的局部破損，使結(jié)構(gòu)整體剛度下降、彎沉增大。此階段以彎沉不斷增大為主要特征。第三階段：路面交工后三、四年至路面達(dá)到極限破壞狀態(tài)。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量，已通過(guò)前階段缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，形成新的能量平衡，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度達(dá)成較低水平的新的相對(duì)穩(wěn)定，路面彎沉進(jìn)入一個(gè)比較穩(wěn)定的緩慢變化階段，即結(jié)構(gòu)疲勞破壞的穩(wěn)定發(fā)展階段，一直延續(xù)至結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞。,我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，經(jīng)過(guò)大量的測(cè)試和分析，得到路面

47、設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算公式：路面設(shè)計(jì)彎沉值是根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)每個(gè)車(chē)道通過(guò)的累計(jì)當(dāng)量軸次、道路等級(jí)、面層和基層類(lèi)型確定的，相當(dāng)于路面工后第一年不利季節(jié)、路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載100kN作用下，測(cè)得的最大回彈彎沉值。,,,（二）路面實(shí)際彎沉值計(jì)算雙輪輪隙中心點(diǎn)的路表回彈彎沉值，可按式（10—9）利用計(jì)算機(jī)軟件求得。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，按上述層狀體系理論彎沉公式算得的彎沉值，同實(shí)測(cè)彎沉值之間存在一定的偏差，此偏差呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。當(dāng)路基剛

48、度較低時(shí)，由理論公式算得的面層厚度偏大；而當(dāng)路基剛度較高時(shí)，則由理論算得的面層厚度偏薄。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，主要是因?yàn)槁坊访娌牧喜⒎蔷€性彈性體，而所采用的評(píng)定材料剛度（回彈模量）的測(cè)定方法并不能反映它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)層內(nèi)的真實(shí)工作狀態(tài)。為使理論計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果相符，目前在設(shè)計(jì)規(guī)范中引入了一個(gè)綜合修正系數(shù)F，即：,,由此，路表回彈彎沉的計(jì)算公式便修正為：,式中：ls——路面實(shí)測(cè)彎沉值，0.01mm；p、δ——標(biāo)準(zhǔn)軸的輪胎接觸壓力（MPa）和當(dāng)量圓半徑

49、（cm）；αc——理論彎沉系數(shù)；,其中E0為土基回彈模量值（MPa），E1，E2，…En-1各層材料回彈模量（MPa），h1，h2,…，hn-1為各結(jié)構(gòu)層厚度（cm）。,三、拉應(yīng)力和容許拉應(yīng)力,（一）結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力計(jì)算面層或基（墊）層底面各計(jì)算點(diǎn)的拉應(yīng)力值利用計(jì)算機(jī)軟件求得。比較各點(diǎn)的應(yīng)力值，取最大值作為最大拉應(yīng)力。,,,式中：,——理論最大拉應(yīng)力系數(shù)，按下式計(jì)算：,可應(yīng)用括號(hào)內(nèi)的參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用通用軟件計(jì)算得到。,,（二）容許

50、拉應(yīng)力計(jì)算,我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范提出瀝青混凝土面層、半剛性基層、底基層以彎拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，路面材料的容許拉應(yīng)力計(jì)算公式：,式中：σR——路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力，MPa；σs——結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強(qiáng)度，MPa；Ks——結(jié)構(gòu)層材料的極限強(qiáng)度因疲勞而降低的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。,路面各結(jié)構(gòu)層材料的極限強(qiáng)度一般用規(guī)定尺寸的梁式試件三分點(diǎn)加載測(cè)定，或者通過(guò)劈裂試驗(yàn)測(cè)定。我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定采用劈裂強(qiáng)度σs代替抗彎拉強(qiáng)度。瀝

51、青混凝土的極限強(qiáng)度以15℃作為測(cè)試溫度。水泥穩(wěn)定類(lèi)材料的極限強(qiáng)度齡期規(guī)定為90d，二灰穩(wěn)定類(lèi)、石灰穩(wěn)定類(lèi)的極限強(qiáng)度齡期為180d。,表征結(jié)構(gòu)層材料的極限強(qiáng)度因疲勞而降低的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，根據(jù)荷載應(yīng)力與達(dá)到疲勞臨界狀態(tài)的荷載作用次數(shù)之間關(guān)系的疲勞方程可表示如下：,（1）瀝青混凝土面層： （2）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定中、粗粒土：

52、 （3）無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土：（4）貧混凝土：,,,,,四、瀝青路面設(shè)計(jì)荷載分析與交通等級(jí),1、瀝青路面設(shè)計(jì)年限 新建高速公路、一級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為15年，有特殊要求時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)設(shè)計(jì)年限。對(duì)改、擴(kuò)建的高速公路、一級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)年限宜為10~15年，大修加鋪工程可視具體情況確定設(shè)計(jì)年限。二級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為12年，有特殊使用要求時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)。三級(jí)公路的路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為6~12年。四級(jí)公路

53、的瀝青表處路面設(shè)計(jì)年限應(yīng)為8年，砂石路面可為5年。,,,,2、標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載當(dāng)量換算,路面設(shè)計(jì)時(shí)使用累計(jì)當(dāng)量軸次的概念，但在道路上行駛的車(chē)輛不會(huì)是同一種類(lèi)型，因此，進(jìn)行軸載累計(jì)作用次數(shù)計(jì)算時(shí)，須選定一種標(biāo)準(zhǔn)軸型，把各種不同類(lèi)型的軸載換算成這種標(biāo)準(zhǔn)軸載。根據(jù)道路運(yùn)輸實(shí)際車(chē)輛的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ—100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表11—9確定。,各種軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載，應(yīng)遵循原則：①

54、以達(dá)到相同的損壞狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，亦即，同一種路面結(jié)構(gòu)，甲軸作用了N1次后，路面達(dá)到某種損壞狀態(tài)，乙軸作用了N2次后，路面也達(dá)到同樣的損壞狀態(tài)，則此時(shí)甲軸和乙軸的作用是等效的；按此等效性建立兩種軸載作用次數(shù)間的換算關(guān)系； ②對(duì)于同一個(gè)交通組成，無(wú)論以其中哪一種軸載作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等效換算后所得到的路面厚度計(jì)算結(jié)果應(yīng)當(dāng)是相同的。根據(jù)上述原則，可以利用不同損壞狀態(tài)的疲勞方程和軸載與設(shè)計(jì)指標(biāo)間的關(guān)系，建立相應(yīng)的軸載換算公式。,（1）以設(shè)計(jì)彎沉作為臨

55、界損壞狀態(tài)及設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)的軸載換算公式：,另由大量彎沉測(cè)定結(jié)果可整理得到，不同軸載作用在同一個(gè)路面結(jié)構(gòu)上的彎沉值之間存在下述關(guān)系式：,,（2）以半剛性基層底面容許拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指 標(biāo)時(shí)的軸載換算關(guān)系式：,（3）對(duì)貧混凝土基層以拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，可按下式進(jìn)行軸載當(dāng)量換算：上述軸載換算公式僅適用于單軸軸載小于130kN的軸載換算。對(duì)于城市道路的路面設(shè)計(jì)，請(qǐng)參照城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行軸載換算。,,,3、設(shè)計(jì)年限

56、內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量軸次設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道沿一個(gè)方向通過(guò)的累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次數(shù) 公式：,,,,式中： ——為設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道沿一個(gè)方向通過(guò)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次（次）；T——設(shè)計(jì)年限（年）；N1——路面營(yíng)運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/日）； ——設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量平均增長(zhǎng)率（%）； ——為與車(chē)道數(shù)有關(guān)的車(chē)輛橫向分布系數(shù)，簡(jiǎn)稱車(chē)道系數(shù)，見(jiàn)表11-10所示。,,,,,,,,車(chē)道系數(shù)

57、 表10—10,4、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。各交通等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表。,五、土基和路面材料參數(shù),按彈性層狀體系理論求解路表彎沉或面層和基、墊層底面的彎拉應(yīng)力（應(yīng)變）時(shí)，必須知道路基土和各層路面材料的彈性模量值。無(wú)論是路基土還是路面材料，其應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系或多或少呈現(xiàn)非線性狀，因而表征其性狀的模量值都是應(yīng)力狀態(tài)（應(yīng)力級(jí)位和作用時(shí)間）的函數(shù)。與此同時(shí)，它們又是材料組成、壓實(shí)狀

58、態(tài)及環(huán)境（溫度和溫度）的函數(shù)。,（一）路基土的回彈模量值,土基回彈模量E0是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，其取值的大小對(duì)路面結(jié)構(gòu)厚度有較大影響，正確地確定E0是十分重要的。各類(lèi)路基土的回彈模量值除了受加荷方式和應(yīng)力狀態(tài)等因素影響外，還主要取決于土的濕度和密實(shí)度狀態(tài)。由于路基土的濕度在年內(nèi)發(fā)生季節(jié)性變化，因而各時(shí)期有不同的模量值。路面設(shè)計(jì)時(shí)，可按一年內(nèi)不同時(shí)期（如每個(gè)月）的濕度狀態(tài)測(cè)定相應(yīng)的彈性模量值后，通過(guò)加權(quán)平均確定其設(shè)計(jì)回彈模量；或者

59、，按一年內(nèi)最不利季節(jié)的濕度狀態(tài)試驗(yàn)確定路基土的設(shè)計(jì)回彈模量值。目前，確定土基回彈模量（E0）的常用方法有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法、室內(nèi)試驗(yàn)及換算法、查表預(yù)估法等幾種。,1、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法： （1）剛性承載板彎沉法； （2）貝克曼梁輪彎沉法； （3） 落錘式彎沉儀法。2、室內(nèi)試驗(yàn)及換算法：3、查表法：對(duì)于新建公路，路基尚未建成，無(wú)實(shí)測(cè)條件時(shí)，根據(jù)道路所處的公路自然區(qū)劃，沿線土質(zhì)及水文狀況，路基設(shè)計(jì)高度等條件，確定臨界高度，土的平均稠度，可

60、按下述步驟由查表法預(yù)估路基回彈模量，待路基建成之后，進(jìn)行實(shí)測(cè)，驗(yàn)證預(yù)估的準(zhǔn)確性。,（1）確定臨界高度臨界高度是指土基在不利季節(jié)，分別處于干燥、中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，路床表面距地下水位或積水水位的最小高度?？筛鶕?jù)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、氣候條件，按經(jīng)驗(yàn)確定。若缺乏實(shí)際資料時(shí)，干燥、中濕或潮濕狀態(tài)的路基臨界高度可參考教材表3—3選用。 （2）擬定土的平均稠度在新建公路設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)或路基臨界高度判斷各路段、路基的干濕類(lèi)型，利用教材表11—14和

61、表11—15論證各路段路基土的平均稠度Wc值。（3）預(yù)估路基回彈模量根據(jù)土類(lèi)和自然區(qū)劃以及擬定的路基土的平均稠度，參考教材表11—16預(yù)估路基回彈模量E0。當(dāng)采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，土基回彈模量值可較表列值提高20~35%。教材表11—17，還列出了瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中提出的常用碎（礫）石土類(lèi)土基的回彈模量值參考范圍。,（二）路面材料的設(shè)計(jì)參數(shù)路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)定是材料組成設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，路面設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)根據(jù)路面的損壞類(lèi)

62、型、受力模式采用不同測(cè)定方法測(cè)定相應(yīng)的參數(shù)。1、結(jié)構(gòu)層材料的回彈模量路面結(jié)構(gòu)層材料的回彈模量值是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。由于結(jié)構(gòu)層材料性質(zhì)的不同，測(cè)量回彈模量的試驗(yàn)方法也不一樣。通常在選擇試驗(yàn)方法和決定回彈模量取值時(shí)，應(yīng)考慮因素：①測(cè)試方法簡(jiǎn)便，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定；②測(cè)得的模量值應(yīng)較好地反映該結(jié)構(gòu)層在路面結(jié)層位中的工作狀態(tài)和力學(xué)特性；③設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)與設(shè)計(jì)方法能較好地匹配。,我國(guó)現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定瀝青路面結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)回彈

63、總彎沉和設(shè)計(jì)容許彎拉應(yīng)力兩個(gè)指標(biāo)控制厚度設(shè)計(jì)。當(dāng)采用回彈總彎沉設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，所有結(jié)構(gòu)層的回彈模量均采用抗壓回彈模量；當(dāng)采用層底拉應(yīng)力設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層厚度時(shí)，擬驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)層采用彎拉回彈模量，其他結(jié)構(gòu)層均采用抗壓回彈模量。半剛性材料的抗壓回彈模量、彎拉回彈模量按我國(guó)《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量與彎拉模量按我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。測(cè)定抗壓回彈模量時(shí)

64、，取標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為20℃；測(cè)定彎拉回彈模量時(shí)，取標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為15℃，以適應(yīng)不同設(shè)計(jì)控制指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的最不利環(huán)境溫度。無(wú)結(jié)合料粒料結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量測(cè)試，可以在工地現(xiàn)場(chǎng)鋪筑整層試槽，通過(guò)承載板測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)試。,2、結(jié)構(gòu)層材料的彎拉極限強(qiáng)度瀝青面層與有機(jī)結(jié)合料或無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料基層的彎拉極限強(qiáng)度，應(yīng)按照我國(guó)有關(guān)規(guī)程規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。我國(guó)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)條件受限制時(shí)，也可采用間接拉伸試驗(yàn)，即劈裂試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)構(gòu)層材料的彎拉極限強(qiáng)度。

65、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、抗彎拉回彈模量以及彎拉極限強(qiáng)度等原則上都應(yīng)該在確定原材料料源之后，配合工程，按規(guī)定取樣后在試驗(yàn)室完成測(cè)定工作。對(duì)于高速公路和一級(jí)公路，所有的設(shè)計(jì)參數(shù)必須通過(guò)試驗(yàn)室測(cè)定，其他等級(jí)公路若部分參數(shù)確實(shí)有困難無(wú)法實(shí)際測(cè)定時(shí)，可以參考教材表11—18和表11—19論證選定。,六、新建瀝青路面厚度設(shè)計(jì)步驟,（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求按設(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

66、計(jì)當(dāng)量軸次，確定交通量等級(jí)、面層類(lèi)型、并計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值ld和容許彎拉應(yīng)力σR。（2）按路基土類(lèi)與干濕類(lèi)型及路基橫斷面形式，沿線將路基劃分為若干路段，確定各路段的土基回彈模量Eo。（3）參考本地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，擬定若干個(gè)路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，根據(jù)選用的材料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，測(cè)定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、彎拉模量與抗彎拉強(qiáng)度，確定各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)Ei、σS。（4）計(jì)算路面結(jié)構(gòu)表面彎沉值lS以及結(jié)構(gòu)層層底彎拉應(yīng)力σm。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)指

67、標(biāo)，采用多層彈性體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層的厚度，即： （6）對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)，應(yīng)驗(yàn)算防凍層厚度是否滿足要求。若不能滿足，則可增加防凍層厚度，達(dá)到規(guī)定厚度，以滿足防凍要求。（7）進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選定最佳路面結(jié)構(gòu)方案。,,七、路面交工驗(yàn)收指標(biāo)瀝青路面交工驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收彎沉值是工程驗(yàn)收的重要指標(biāo)，它是以不利季節(jié)，BZZ—100標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，輪隙中心處實(shí)測(cè)路表彎沉代表值進(jìn)行評(píng)定的。即：路面交工驗(yàn)收彎沉值的取值分兩種

68、情況決定，當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值作為控制指標(biāo)設(shè)計(jì)路面時(shí)，路面設(shè)計(jì)彎沉值即為路面交工驗(yàn)收彎沉值，見(jiàn)教材式（11—6）；當(dāng)以彎拉應(yīng)力為控制指標(biāo)設(shè)計(jì)路面時(shí)，以最后確定的路面結(jié)構(gòu)層位，厚度和材料模量計(jì)算得到的彎沉值為路面交工驗(yàn)收彎沉值。,,式中： ——實(shí)測(cè)每公里路面的代表彎沉值（0.01mm）；——路面交工驗(yàn)收彎沉值。,,,,,路面的代表彎沉值檢測(cè)通常在交工后第一年的不利季節(jié)，用標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ—100的汽車(chē)實(shí)測(cè)路表彎沉值。檢測(cè)時(shí)，若不是在不利