1、 第四章 瀝青路面設計第一節第一節 行車荷載分析行車荷載分析一、車輛和類型和軸型一、車輛和類型和軸型路面設計中，以軸重作為荷載標準，重型貨車與大客車起決定作用。評路面設計中，以軸重作為荷載標準，重型貨車與大客車起決定作用。評定路面表面特征時，如路面的平整度、防滑性，應考慮小客車的安全性定路面表面特征時，如路面的平整度、防滑性，應考慮小客車的安全性和可靠性。和可靠性。（一）車輛的種類（一）車輛的種類(bus) (bus) 客車客車小客車小客車車速高，自重和滿載重量小車速高，自重和滿載重量小120km/h120km/h以上以上中客車中客車6 62020個座位個座位大客車大客車2020個座位以上，長

2、途客運和城市公共交通個座位以上，長途客運和城市公共交通貨車貨車(truck) (truck) 整車整車貨箱與汽車發動機一體。貨箱與汽車發動機一體。牽引式掛車牽引式掛車牽引車與掛車分離牽引車與掛車分離牽引式半掛車牽引式半掛車牽引車與掛車分離，鉸接。牽引車與掛車分離，鉸接。整整車車2軸軸(4輪輪)牽牽引引式式掛掛車車4軸軸2軸軸(4輪輪)5軸軸3軸軸5軸軸4軸軸5軸軸牽牽引引半半掛掛車車3軸軸6軸軸4軸軸6軸軸5軸軸6軸軸4軸軸7軸軸（二）車輛的軸型（二）車輛的軸型不同軸型的貨車示意圖不同軸型的貨車示意圖二、汽車輪載對道路的影響二、汽車輪載對道路的影響（一）輪載對道路的靜態壓力（一）輪載對道路的靜

3、態壓力1.輪載靜態壓力影響因素輪載靜態壓力影響因素1）輪載的大小）輪載的大小2）汽車輪胎的內壓力）汽車輪胎的內壓力3）輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀）輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀我國載貨汽車常用我國載貨汽車常用TB11.0020接地面中心點處接地面中心點處橫斷面壓力分布橫斷面壓力分布-100 -80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8接 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸（ m m ）圖圖22 成重高速剪應力等值線圖成重高速剪應力等值線圖圖圖23 京津塘高速剪應力等值線圖京津塘高速剪應力等值線圖不同剛度路面雙輪組荷載壓力

4、的分布不同剛度路面雙輪組荷載壓力的分布2.輪載靜態壓力的簡化輪載靜態壓力的簡化簡化為單圓簡化為單圓簡化為雙圓簡化為雙圓單圓當量圓直徑單圓當量圓直徑雙圓當量圓直徑雙圓當量圓直徑3.路面設計的標準軸載路面設計的標準軸載標標 準準 軸軸 載載BZZ100 標準軸載標準軸載P（kN）100 輪胎接地壓強輪胎接地壓強p（MPa）0.70 單輪傳壓面當量圓直徑單輪傳壓面當量圓直徑d（cm）21.30 兩輪中心距（兩輪中心距（cm）1.5d（二）輪載對道路的動態影響（二）輪載對道路的動態影響由于車身自身的震動和路由于車身自身的震動和路面的不平整，車輪實際上面的不平整，車輪實際上是以一定的頻率和振幅在是以一定

5、的頻率和振幅在路面上跳動。其偏離靜荷路面上跳動。其偏離靜荷載的機會是均等的，設計載的機會是均等的，設計時仍然按照靜荷載考慮。時仍然按照靜荷載考慮。1.動態輪載不均勻性動態輪載不均勻性2.輪載作用的瞬時性輪載作用的瞬時性由于路面結構中應力出現的時間很短，來不及傳遞分布，其變形特性不能像靜由于路面結構中應力出現的時間很短，來不及傳遞分布，其變形特性不能像靜載那樣呈現得那樣完全載那樣呈現得那樣完全 ，試驗表明：隨著車速的提高，路基路面變形比停車，試驗表明：隨著車速的提高，路基路面變形比停車狀態要小很多，這個影響量在設計中要予以考慮（可以考慮為路面結構剛度的狀態要小很多，這個影響量在設計中要予以考慮（

6、可以考慮為路面結構剛度的相對提高相對提高 ）。對于彈縮性材料，由于應力）。對于彈縮性材料，由于應力作用的瞬時性，允許按彈性結構分析。作用的瞬時性，允許按彈性結構分析。3.輪載作用的重復性輪載作用的重復性彈性路面材料在重復荷載作用下，呈現出材料的疲勞性質；彈塑性材料，如土彈性路面材料在重復荷載作用下，呈現出材料的疲勞性質；彈塑性材料，如土基和柔性路面，呈現出變形的累計。在設計中要予以考慮?；腿嵝月访?，呈現出變形的累計。在設計中要予以考慮。（三）輪載對路面的水平力（三）輪載對路面的水平力縱向水平力縱向水平力橫向水平力橫向水平力水平力：水平力：QmaxP ，P輪載重量，輪載重量，路面附著系數路面附

7、著系數 的最大值一般不超過的最大值一般不超過0.70.8 ，車速提高時，車速提高時， 將減小將減小水平力在路面產生的剪應力只分布水平力在路面產生的剪應力只分布 在最上層，向下迅速衰減。設計時應予在最上層，向下迅速衰減。設計時應予考慮考慮三、交通分析三、交通分析（一）交通量統計（一）交通量統計 一定時間間隔內各類車輛通過某一道路橫斷面的數量。一定時間間隔內各類車輛通過某一道路橫斷面的數量。年平均日交通量年平均日交通量N1:36511365iinn不計小型貨車、小型客車、拖不計小型貨車、小型客車、拖拉機和非機動車拉機和非機動車 （二）軸載譜調查（二）軸載譜調查 單軸單輪單軸單輪單軸雙輪單軸雙輪雙軸

8、雙軸三軸三軸單軸單輪單軸單輪 單軸雙輪單軸雙輪雙軸雙軸三軸三軸（三）軸載的等效換算（三）軸載的等效換算1.換算原則換算原則等效疲勞：作用在同一結構上的等效疲勞：作用在同一結構上的A荷載使其破壞的次數為荷載使其破壞的次數為a； B荷載使其破壞的次數荷載使其破壞的次數為為b，則（，則（A-a）等效（）等效（B-b）2.瀝青路面設計的荷載換算方程瀝青路面設計的荷載換算方程1）當以彎沉進行厚度設計及瀝青層層底拉應力驗算時）當以彎沉進行厚度設計及瀝青層層底拉應力驗算時4.3511211kiSPNC C nP式中：式中：N標準軸載的當量軸次，次標準軸載的當量軸次，次/日；日；n1被換算車輛的各級軸載作用次

9、數，次被換算車輛的各級軸載作用次數，次/日；日；PS標準軸載標準軸載100KN； Pi被換算車輛的各級軸載，被換算車輛的各級軸載，KN；k被換算車輛的類型數；被換算車輛的類型數；C1軸載系數，軸載系數， C1=1+1.2(m-1),m是軸數。當軸間距大于是軸數。當軸間距大于3米時，按單獨米時，按單獨的一個軸載計算，當間距小于的一個軸載計算，當間距小于3米時，按雙軸或多軸計算。米時，按雙軸或多軸計算。C2輪組系數，單輪組為輪組系數，單輪組為6.4，雙輪組為，雙輪組為1，四輪組為，四輪組為0.38。不計不計25KN以下軸載以下軸載2）當進行半剛性基層層底拉應力驗算時）當進行半剛性基層層底拉應力驗算

10、時811211kiSPNC C nP 不計小于不計小于50KN的軸載的軸載1C軸載系數，軸載系數， C1=1+2（m-1),m是軸數是軸數輪組系數，單輪組為輪組系數，單輪組為1.85，雙輪組為，雙輪組為1.0，四輪組為，四輪組為0.09C（四）累計當量軸次（四）累計當量軸次11365(1)1365(1)1(1)tettetNNNN或或車道系數車道系數單車道單車道1.0四車道四車道0.40.5雙車道雙車道有分隔有分隔0.5六車道六車道0.30.4無分隔無分隔0.60.7公路無分隔時，路面窄取高值，路面寬取低值公路無分隔時，路面窄取高值，路面寬取低值第二節第二節 彈性層狀體系理論概述彈性層狀體系理

11、論概述 一、基本假設與解題方法一、基本假設與解題方法 ph1hiEi iE1 1En n彈性層狀體系示意圖 1）各層是連續的、完全彈性的、均勻的、各）各層是連續的、完全彈性的、均勻的、各向同性的，以及位移和形變是微小的；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為無）最下一層在水平方向和垂直向下方向為無限大，限大， 其上各層厚度為有限、水平方向為無限其上各層厚度為有限、水平方向為無限大；大；3）各層在水平方向無限遠處及最下一層向下）各層在水平方向無限遠處及最下一層向下無限深處，其應力、形變和位移為零；無限深處，其應力、形變和位移為零；4）層間接觸情況，或者位移完全連

12、續（稱連）層間接觸情況，或者位移完全連續（稱連續體系），或者層間僅豎向應力和位移連續而續體系），或者層間僅豎向應力和位移連續而無摩阻力（稱滑動體系）；無摩阻力（稱滑動體系）；5）不計自重。）不計自重。求解時，將車輪荷載簡化為圓形均布荷載（垂直荷載與水平荷載），并在圓柱坐標求解時，將車輪荷載簡化為圓形均布荷載（垂直荷載與水平荷載），并在圓柱坐標體系中分析各分量。體系中分析各分量。 （一）基本假設（一）基本假設（二）解題方法（二）解題方法 p h E1 ，1 r E0 ，0 z圖 14 3 雙層連續體系受圓面積均布荷載計算圖式20pE1414120122222201EELehMehMLMeL eJ

13、hdhhhh:第三節第三節 瀝青路面的破壞狀態與設計指標瀝青路面的破壞狀態與設計指標當路基土的承載能力較低，不能承受從路面傳至路基表面的車輪壓力，便產當路基土的承載能力較低，不能承受從路面傳至路基表面的車輪壓力，便產生較大的垂直變形即沉陷。生較大的垂直變形即沉陷。 一、路面局部沉陷一、路面局部沉陷（一）表現（一）表現在車輪作用下表面產生的較大在車輪作用下表面產生的較大凹陷變形，有時凹陷兩側伴有凹陷變形，有時凹陷兩側伴有隆起現象隆起現象 （二）起因（二）起因（三）設計指標（三）設計指標zz00z0路基表面由車輪荷載作用產生的垂直應力，可用彈性層狀體系理論求得路基表面由車輪荷載作用產生的垂直應力，

14、可用彈性層狀體系理論求得 z0路基土的容許垂直壓應力，其數值同土基的彈性模量和車輪荷載作用次數路基土的容許垂直壓應力，其數值同土基的彈性模量和車輪荷載作用次數有關有關 二、車二、車 轍轍（一）表現（一）表現（二）起因（二）起因（三）設計指標（三）設計指標路面的縱向帶狀凹陷，是高級瀝青路路面的縱向帶狀凹陷，是高級瀝青路面的主要破壞型式面的主要破壞型式 是路面的結構層及土基在行車重復荷載是路面的結構層及土基在行車重復荷載作用下的補充壓實，以及結構層材料的作用下的補充壓實，以及結構層材料的側向位移產生的累積永久變形，同荷載側向位移產生的累積永久變形，同荷載應力大小，重復作用次數以及結構層和應力大小，

15、重復作用次數以及結構層和土基的性質有關土基的性質有關 。rereLLreL路面的計算總殘余變形，由殘余變形經驗公式確定路面的計算總殘余變形，由殘余變形經驗公式確定 reL容許總殘余變形，由使用要求確定容許總殘余變形，由使用要求確定 00EE或或路基表面的垂直應變，可由彈性層狀體系理論求得路基表面的垂直應變，可由彈性層狀體系理論求得 0E0E路基表面容許垂直應變路基表面容許垂直應變 ，由路基殘余變形和荷載應力、，由路基殘余變形和荷載應力、 應力重復次數及路基彈性模量之間經驗關系確定。應力重復次數及路基彈性模量之間經驗關系確定。三、疲勞開裂三、疲勞開裂 （一）表現（一）表現（二）起因（二）起因（三

16、）設計指標（三）設計指標路面無顯著的永久變形，最初在路面無顯著的永久變形，最初在荷載作用部位形成細而短的橫向荷載作用部位形成細而短的橫向開裂，繼而逐漸擴展成網狀開裂，繼而逐漸擴展成網狀 較厚的瀝青結構層受車輪荷載的反復彎曲作用，較厚的瀝青結構層受車輪荷載的反復彎曲作用，使結構層底面產生的拉應變（或拉應力）值超使結構層底面產生的拉應變（或拉應力）值超過材料的疲勞強度，底面便開裂，并逐漸向表過材料的疲勞強度，底面便開裂，并逐漸向表面發展。穩定類整體性基層也會產生出疲勞開面發展。穩定類整體性基層也會產生出疲勞開裂，甚至導致面層破壞。與重復應變（或應力）裂，甚至導致面層破壞。與重復應變（或應力）大小和

17、路面的環境因素有關大小和路面的環境因素有關 。rRrR或或結構層底面的拉應變和拉應力結構層底面的拉應變和拉應力rr、結構層材料的容許疲勞拉應變和拉應力結構層材料的容許疲勞拉應變和拉應力RR、四、推四、推 移移（一）表現（一）表現（二）起因（二）起因（三）設計指標（三）設計指標車輪荷載引起的垂直力和水平力的綜合作用，使結構層內產生的剪應力超過材料車輪荷載引起的垂直力和水平力的綜合作用，使結構層內產生的剪應力超過材料的抗剪強度。同時也與行駛車輪的沖擊、振動有關。的抗剪強度。同時也與行駛車輪的沖擊、振動有關。受到較大的車輪水平荷載受到較大的車輪水平荷載作用時，路面表面出現推作用時，路面表面出現推移和

18、擁起移和擁起 maxRmax車輪的垂直力和水平力的共同作用下，面層中可能產車輪的垂直力和水平力的共同作用下，面層中可能產 生的最大剪應力生的最大剪應力 R材料的容許剪應力材料的容許剪應力 五、低溫縮裂五、低溫縮裂（一）表現（一）表現（二）起因（二）起因橫向間隔性的裂縫，嚴重時發展橫向間隔性的裂縫，嚴重時發展為縱向裂縫為縱向裂縫 路面結構中某些整體性結構層在低溫（通路面結構中某些整體性結構層在低溫（通常為負溫度）時由于材料收縮受限制而產常為負溫度）時由于材料收縮受限制而產生較大的拉應力，當它超過材料相應條件生較大的拉應力，當它超過材料相應條件下的抗拉強度時便產生開裂下的抗拉強度時便產生開裂 （三

19、）設計指標（三）設計指標rttRrt低溫時結構層材料因收縮受約束而產生的溫度應力低溫時結構層材料因收縮受約束而產生的溫度應力 tR某種溫度下材料的容許拉應力某種溫度下材料的容許拉應力 第四節第四節 瀝青路面結構組合設計瀝青路面結構組合設計 一、一般考慮一、一般考慮（一）路線、路基和路面要做總體設計（一）路線、路基和路面要做總體設計路基穩定、基層堅實、面層耐用路基穩定、基層堅實、面層耐用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設計年限年限設計年限內累計標準設計年限內累計標準軸次（萬次軸次（萬次/一車道）一車道）高速、一級公路高速、一級公路高級路面高級路面瀝青混凝土、瀝青混凝土、SMA

20、15400二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、SMA12200次高級路面次高級路面熱拌瀝青石、瀝青貫入式熱拌瀝青石、瀝青貫入式10100200三級公路三級公路次高級路面次高級路面熱拌瀝青石、瀝青貫入式熱拌瀝青石、瀝青貫入式810100四級公路四級公路中級路面中級路面水結碎石、泥結碎石、級配水結碎石、泥結碎石、級配碎（礫）石、半整齊石塊碎（礫）石、半整齊石塊510低級路面低級路面粒料改善土粒料改善土5（二）因地制宜、合理選材（二）因地制宜、合理選材（三）方便施工、便于養護（三）方便施工、便于養護（四）分期修建、逐步提高（四）分期修建、逐步提高（無）注意與排水設計相結合（無）注

21、意與排水設計相結合二、瀝青路面結構組合的原則二、瀝青路面結構組合的原則（一）適應行車荷載作用的要求（一）適應行車荷載作用的要求 各結構層應按強度和剛度自上而下遞減的規律安排，以使各結構層材料的效各結構層應按強度和剛度自上而下遞減的規律安排，以使各結構層材料的效能得到充分發揮。能得到充分發揮。結構層數既要體現強度和剛度沿深度遞減的規律結構層數既要體現強度和剛度沿深度遞減的規律 ，又要考慮施工工藝、材料，又要考慮施工工藝、材料規格和強度形成原理規格和強度形成原理 根據公路等級、交通量大小、重車所占的比例、選用瀝青質量等因素，綜合考根據公路等級、交通量大小、重車所占的比例、選用瀝青質量等因素，綜合考

22、慮確定瀝青層厚度慮確定瀝青層厚度 基層、底基層厚度應根據交通量大小、材料力學性能和擴散應力的效果，發揮基層、底基層厚度應根據交通量大小、材料力學性能和擴散應力的效果，發揮壓實機具的功能以及有利于施工等因素選擇壓實機具的功能以及有利于施工等因素選擇 各類結構層具有滿足施工要求的最小厚度和適宜厚度各類結構層具有滿足施工要求的最小厚度和適宜厚度 （二）適當的層數和層厚（二）適當的層數和層厚 zE、z半無限體的應變半無限體的應變容許應變容許應變Z( )Zf z( )Zf z公公 路路 等等 級級瀝青層推薦厚度（瀝青層推薦厚度（cm）公公 路路 等等 級級瀝青層推薦厚度（瀝青層推薦厚度（cm）高速公路高

23、速公路1218三級公路三級公路24一級公路一級公路1015四級公路四級公路12.5二級公路二級公路510結構層類型結構層類型施工最小厚度（施工最小厚度（cm）結構層的適宜厚度（結構層的適宜厚度（cm）瀝青混凝土瀝青混凝土熱拌瀝青碎石熱拌瀝青碎石粗粗 粒粒 式式5.068中中 粒粒 式式4.046細細 粒粒 式式2.52.54瀝青石屑瀝青石屑1.51.525瀝青砂瀝青砂1.01.01.5瀝青貫入式瀝青貫入式4.048瀝青上拌下貫式瀝青上拌下貫式6.0610瀝青表面處治瀝青表面處治1.0層鋪層鋪13，拌和，拌和24水泥穩定類水泥穩定類15.01620石灰穩定類石灰穩定類15.01620石灰工業廢渣

24、類石灰工業廢渣類15.01620級配碎、礫石級配碎、礫石81015泥結碎石泥結碎石81015填隙碎石填隙碎石101012（三）考慮水溫狀況的影響（三）考慮水溫狀況的影響 1.潮濕路段及中濕路段瀝青路面的基層一般應選擇水穩定性好的材料潮濕路段及中濕路段瀝青路面的基層一般應選擇水穩定性好的材料 2.在季凍地區，當凍深較大，路基土為易凍脹土時，路面結構中應設置防在季凍地區，當凍深較大，路基土為易凍脹土時，路面結構中應設置防止凍脹和翻漿的墊層。路面總厚度的確定，除滿足強度要求外，還應滿足止凍脹和翻漿的墊層。路面總厚度的確定，除滿足強度要求外，還應滿足下表防凍厚度的要求下表防凍厚度的要求 路基路基類型類

25、型路路 基基 土土 質質粘粘 性性 土、細土、細 亞亞 粘粘 土土粉粉 性性 土土 基墊層類型基墊層類型道路凍深道路凍深(cm)砂石類砂石類穩定土類穩定土類工工 業業廢料類廢料類砂砂 石石 類類穩定土類穩定土類工工 業業廢料類廢料類中中濕濕50100404535403035455040453040100150455040453540506045504045150200506045554050607050604550大于大于20060705565505570756070506560100455540503545506045554050潮潮濕濕100150556050554550607055655

26、060150200607055655055708065706065大于大于20070806575557080100709065803.基層易于沖刷或路基路面排水不良應在面層中最少使用一層不透水的瀝青基層易于沖刷或路基路面排水不良應在面層中最少使用一層不透水的瀝青混合料。混合料。（四）適應復雜受力條件（四）適應復雜受力條件 5）基層與面層的模量比應不小于）基層與面層的模量比應不小于0.3，土基與基層或底基層的模量比宜，土基與基層或底基層的模量比宜為為0.080.40。1）提高基層模量和厚度可以顯著降低路基壓應力，模量的影響大于厚）提高基層模量和厚度可以顯著降低路基壓應力，模量的影響大于厚度度2）

27、對路面彎沉的影響，路基模量）對路面彎沉的影響，路基模量基層模量基層模量基層厚度基層厚度 面層模量面層模量面面層厚度層厚度3）采用大的基層模量、好的層間聯結以及控制基層厚度大于）采用大的基層模量、好的層間聯結以及控制基層厚度大于2，面層，面層厚度避開厚度避開0.51.0 可以減小面層層底拉應力?？梢詼p小面層層底拉應力。4）基層底面拉應力隨著基層模量的相對增大而增大，隨著路基模量的）基層底面拉應力隨著基層模量的相對增大而增大，隨著路基模量的增大而減小。面層厚度在增大而減小。面層厚度在0.5 左右（左右（46cm）時，基層底面拉應力最時，基層底面拉應力最大；基層厚度在大；基層厚度在23 （2540c

28、m）時）時基層底面拉應力趨于穩定。基層底面拉應力趨于穩定。6）只有面層本身抗剪強度高和采用較高模量的基層才對控制剪切破壞）只有面層本身抗剪強度高和采用較高模量的基層才對控制剪切破壞有效，其他因素影響甚微。有效，其他因素影響甚微。（五）顧及各結構層本身的結構特性及其與相鄰層次的互相影響（五）顧及各結構層本身的結構特性及其與相鄰層次的互相影響1.在冰凍地區和氣候干燥地區，無機結合料穩定類基層的收縮常會在瀝青路在冰凍地區和氣候干燥地區，無機結合料穩定類基層的收縮常會在瀝青路面上產生反射裂縫，可在層間加設一層柔性聯結層，或者適當加厚面層面上產生反射裂縫，可在層間加設一層柔性聯結層，或者適當加厚面層 。

29、2.在潮濕的粉土或粘性土路基上，不宜直接鋪筑碎（礫）石等顆粒類材料。在潮濕的粉土或粘性土路基上，不宜直接鋪筑碎（礫）石等顆粒類材料。必要式，可在路基頂面設土工布隔離層，以防止基層污染或路面變形過大。必要式，可在路基頂面設土工布隔離層，以防止基層污染或路面變形過大。3.層間結合應盡量緊密，避免產生滑移，以保證結構的整體性和應力分布的層間結合應盡量緊密，避免產生滑移，以保證結構的整體性和應力分布的連續性連續性4.瀝青面層與基層間應設置瀝青透層或瀝青粘層，必要時使用下封層。瀝青面層與基層間應設置瀝青透層或瀝青粘層，必要時使用下封層。三、典型瀝青路面結構組合三、典型瀝青路面結構組合1530cm石灰土、

30、二灰土、水泥石灰土或與上層相同的石灰土、二灰土、水泥石灰土或與上層相同的 材料材料418cm一至三層一至三層AC或或AC+AM或或SMA+AC1530cm水泥穩定集料、二灰穩定集料、水泥二灰穩定集料水泥穩定集料、二灰穩定集料、水泥二灰穩定集料15？cm粗砂粗砂 、砂礫、碎石、煤渣、礦渣、砂礫、碎石、煤渣、礦渣、412cm一至三層一至三層AC或或AC+AM或或SMA+AC820cm一至二層瀝青碎石一至二層瀝青碎石1540cm級配碎石或瀝青穩定碎石級配碎石級配碎石或瀝青穩定碎石級配碎石15？cm粗砂粗砂 、砂礫、碎石、煤渣、礦渣、砂礫、碎石、煤渣、礦渣、典型半剛性基層瀝青路面典型半剛性基層瀝青路面

31、典型柔性基層瀝青路面典型柔性基層瀝青路面 第五節第五節 新建瀝青路面的結構厚度計算新建瀝青路面的結構厚度計算 一、瀝青路面厚度設計的基本方法一、瀝青路面厚度設計的基本方法（一）經驗法（一）經驗法CBR法、法、AASHTO法為代表法為代表（二）理論法（二）理論法Shell法、法、AI法、前蘇聯運輸工程部方法以及我國瀝青路面設計方法為代表法、前蘇聯運輸工程部方法以及我國瀝青路面設計方法為代表二、我國瀝青路面厚度設計方法概述二、我國瀝青路面厚度設計方法概述（一）力學模型（一）力學模型雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系 （二）路面整體剛度設計指標（二）路面

32、整體剛度設計指標設計彎沉值設計彎沉值 （三）路面抗彎拉驗算指標（三）路面抗彎拉驗算指標層底容許拉應力層底容許拉應力 （四）路面抗剪驗算指標（四）路面抗剪驗算指標面層容許剪應力面層容許剪應力 ph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0AAph1hnEn-1 n-1E1 1E0 0B DECCEDB路表彎沉值計算圖式路表彎沉值計算圖式層底拉應力計算圖式層底拉應力計算圖式2h1hnEn-1 n-1E1 1E0 02DD0.9剪應力計算圖式剪應力計算圖式三、以設計彎沉三、以設計彎沉Ld進行厚度設計進行厚度設計（一）路面臨界破壞狀態（一）路面臨界破壞狀態外外 觀觀 等等 級級外外 觀觀 狀狀 況況路路

33、面面 表表 面面 外外 觀觀 特特 征征一一好好堅實、平整、無裂紋、無變形堅實、平整、無裂紋、無變形二二較較 好好平整、無變形、少量發裂平整、無變形、少量發裂三三中中平整、無變形、有少量縱向或不規則裂紋平整、無變形、有少量縱向或不規則裂紋四四較較 壞壞無明顯變形，有較多縱橫向裂紋或局部網裂無明顯變形，有較多縱橫向裂紋或局部網裂五五壞壞連片嚴重龜（網）裂或拌有車轍、沉陷連片嚴重龜（網）裂或拌有車轍、沉陷（二）路面彎沉變化規律（二）路面彎沉變化規律Ne104105106107竣工后第一年不利季節竣工后第一年不利季節臨界破壞臨界破壞區間區間LR路面在使用期末的不利季節，在設計標準軸載作用下容許出現的

34、最大回彈路面在使用期末的不利季節，在設計標準軸載作用下容許出現的最大回彈彎沉值彎沉值 （三）容許彎沉與設計彎沉（三）容許彎沉與設計彎沉 容許彎沉與累計軸載次數的關系容許彎沉與累計軸載次數的關系Ld路面竣工后第一年不利季節、路面在設計標準軸載作用下，測得的最大回路面竣工后第一年不利季節、路面在設計標準軸載作用下，測得的最大回彈彎沉值彈彎沉值 dRTLLAAT相對彎沉變化系數，基于路面彎沉變化統計相對彎沉變化系數，基于路面彎沉變化統計0.2600dRTecsbLLANA A A（四）路面設計狀態下的計算彎沉（四）路面設計狀態下的計算彎沉1.路面設計狀態路面設計狀態最大剛度狀態最大剛度狀態半剛性基層

35、材料的齡期達到半剛性基層材料的齡期達到6個月，相當于設計彎沉個月，相當于設計彎沉Ld對應的對應的使用時間。使用時間。2.彎沉修正彎沉修正36. 038. 0200063. 1PELFossSLLFL3.計算彎沉計算計算彎沉計算FEpLcos21000P、 標準車型的輪胎接地壓強（標準車型的輪胎接地壓強（MPa）和當量圓半徑；）和當量圓半徑； c理論彎沉系數；理論彎沉系數；301221211,ncnhEEhhEfEEE （五）應用（五）應用1.計算彎沉與設計彎沉的計算狀態現同，取計算彎沉與設計彎沉的計算狀態現同，取LdLs，反推，反推c ，由，由c求求取結構組合（材料、取結構組合（材料、模量和厚

36、度組合）；模量和厚度組合）；2. 驗算驗算Ld與與Ls的關系。的關系。四、層底拉應力驗算四、層底拉應力驗算應用條件應用條件結構中含有一般情況下呈現整體性或板體性，受荷時在底結構中含有一般情況下呈現整體性或板體性，受荷時在底部產生拉應力的結構層（高速公路、一級公路、二級公路瀝青混合料面部產生拉應力的結構層（高速公路、一級公路、二級公路瀝青混合料面層和半剛性基層材料的基層、底基層）層和半剛性基層材料的基層、底基層）mRm計算彎拉應力；計算彎拉應力；mmp301221211,nmnhEEhhEfEEEm理論最大拉應力系數理論最大拉應力系數;R材料容許疲勞拉應力；材料容許疲勞拉應力；spRsKsp材料

37、極限劈裂抗拉強度；材料極限劈裂抗拉強度；抗拉強度結構系數；抗拉強度結構系數； sK無機結合料穩定集料類無機結合料穩定集料類:KNASeC 0350 11.瀝青混凝土面層瀝青混凝土面層 ：KANASaec0090 22.無機結合料穩定土類：無機結合料穩定土類： KNASeC 0450 11.Aa瀝青混合料級配的系數瀝青混合料級配的系數 Ac公路等級系數公路等級系數 五、面層剪應力驗算五、面層剪應力驗算R計算剪應力，由車輪垂直和水平荷載確定計算剪應力，由車輪垂直和水平荷載確定 1212131313cossinc13mtanc m1213最大剪應力最大剪應力 mmcossin11mmp11p其中：其

38、中：查圖或借助計算機查圖或借助計算機求解求解查圖進行上式計算時，圖中數據選取摩擦系數為查圖進行上式計算時，圖中數據選取摩擦系數為0.3時得到，實際的計算要依實際摩時得到，實際的計算要依實際摩擦系數對其修正擦系數對其修正mfmffpfp0 311 0 3130304603.R材料容許疲勞剪應力材料容許疲勞剪應力ctg對于緊急制動情況，采用動載測定粘聚力對于緊急制動情況，采用動載測定粘聚力c 2c2ctgRTK考慮疲勞：考慮疲勞：停車站、停車站、交叉路口等緩慢制動處：交叉路口等緩慢制動處：KANTct0350 15.緊急制動時：緊急制動時： KATc0 512.Nt 停車站在設計年限內停車的標準軸

39、累計數。對交叉路口考慮到停車時車種的不同，停車站在設計年限內停車的標準軸累計數。對交叉路口考慮到停車時車種的不同，每一次紅燈停車軸數應按入交叉口等待通過的車軸數與車道內車種比例情況確定每一次紅燈停車軸數應按入交叉口等待通過的車軸數與車道內車種比例情況確定 六、土基回彈模量六、土基回彈模量E0和路面材料參數的確定和路面材料參數的確定（一）土基回彈模量值的確定（一）土基回彈模量值的確定 1. 現場實測法現場實測法 200141000iiLpDE1）剛性承載板測定）剛性承載板測定2）由回彈彎沉測定）由回彈彎沉測定20021000(1)oLopEL1/ KSZEEaoosEoL某點土基回彈模量；某點土

40、基回彈模量；Eos某路段土基回彈模量設計值；某路段土基回彈模量設計值； 、 S分別為該路段實測土基回彈模量平均值與標準差；分別為該路段實測土基回彈模量平均值與標準差；Za保證率系數，高速公路、一級公路為保證率系數，高速公路、一級公路為2，二三級公路為，二三級公路為1.648，四級公路為，四級公路為1.5；K1不利季節影響系數，可根據當地經驗選用。不利季節影響系數，可根據當地經驗選用。oE2.室內實驗法室內實驗法 取代表性土樣在室內測定最佳含水量條件下小承載板（頂面法）取代表性土樣在室內測定最佳含水量條件下小承載板（頂面法）的回彈模量的回彈模量E0值，考慮不利季節，不利年份的影響對其折減。值，考

41、慮不利季節，不利年份的影響對其折減。 3.由由CBR、壓實度或地基反應模量、壓實度或地基反應模量K值換算值換算換算關系來自試驗數據統計。換算關系來自試驗數據統計。4.由土質、干濕類型和公路所處的自然區劃查表由土質、干濕類型和公路所處的自然區劃查表數據來源于全國大范圍的數據統計。數據來源于全國大范圍的數據統計。（二）路面材料設計參數的確定（二）路面材料設計參數的確定 1.抗壓回彈模量抗壓回彈模量Ei2.瀝青混合料和穩定類基層材料抗彎拉強度瀝青混合料和穩定類基層材料抗彎拉強度3.瀝青混合料抗剪強度參數瀝青混合料抗剪強度參數c、1）由室內試驗測定）由室內試驗測定三軸試驗或室內小承載板試驗（水泥穩定類

42、要達到三個三軸試驗或室內小承載板試驗（水泥穩定類要達到三個月齡期，石灰穩定類要達到六個月齡期，標準試驗溫度為月齡期，石灰穩定類要達到六個月齡期，標準試驗溫度為20，瀝青混合料增加，瀝青混合料增加15試驗用于層底拉應力驗算。）試驗用于層底拉應力驗算。）2）可行性研究階段或二級以下公路的初步設計可以引用經驗抗壓回彈模量（規）可行性研究階段或二級以下公路的初步設計可以引用經驗抗壓回彈模量（規范列表）范列表）1）由劈裂試驗確定；）由劈裂試驗確定；2）可行性研究階段或二級以下公路的初步設計）可行性研究階段或二級以下公路的初步設計可以引用經驗抗彎拉強度（規范列表）可以引用經驗抗彎拉強度（規范列表） 。由三

43、軸壓縮試驗通過繪制莫爾應力圓由三軸壓縮試驗通過繪制莫爾應力圓確定，試驗溫度為當地高溫月份路表確定，試驗溫度為當地高溫月份路表實際溫度的平均值。實際溫度的平均值。c七、季凍區路面防凍總厚度驗算七、季凍區路面防凍總厚度驗算6580709080100557065757080大于大于200 cm606565707080505555656070150200 cm506055656070455050555560100150 cm潮潮濕濕40504555506035454050455560100 cm506560707075505555656070大于大于200 cm45505060607040504555

44、5060150200 cm404545505060354040454550100150 cm30404045455030353540404550100 cm中中濕濕工工 業業廢料類廢料類穩定土穩定土類類砂砂 石石 類類工工 業業廢料類廢料類穩定土類穩定土類砂石類砂石類粉粉 性性 土土粘粘 性性 土、細土、細 亞亞 粘粘 土土 土質土質 基、墊基、墊 層類型層類型 道路凍深道路凍深路路基基類類型型道路凍深：道路凍深：dhabcfa路面結構層材料的熱物性系數路面結構層材料的熱物性系數b路面橫斷面（填挖）系數路面橫斷面（填挖）系數c路基潮濕類型系數路基潮濕類型系數f最近最近10年凍結指數平均值（冬季

45、負溫度累積值）年凍結指數平均值（冬季負溫度累積值）1. 根據設計任務書的要求，確定路面等級和面層類型，計算設計根據設計任務書的要求，確定路面等級和面層類型，計算設計年限內一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。年限內一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。2. 按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段（在一般情況按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段（在一般情況下路段長度不宜小于下路段長度不宜小于500，若為大規模機械化施工，不宜小于，若為大規模機械化施工，不宜小于1km），確定各路段土基回彈模量值。），確定各路段土基回彈模量值。3. 根據已有經驗和規范推薦的路面結構，擬定幾種可能的路面結根據已

46、有經驗和規范推薦的路面結構，擬定幾種可能的路面結構組合與厚度方案，根據選用的材料進行配合比試驗及測定各結構構組合與厚度方案，根據選用的材料進行配合比試驗及測定各結構層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結構層材料設計參數。層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結構層材料設計參數。4. 根據設計彎沉值計算路面厚度。對高速公路、一級公路、二級根據設計彎沉值計算路面厚度。對高速公路、一級公路、二級公路瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基層、底基層，應驗算拉公路瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基層、底基層，應驗算拉應力是滯滿足容許拉應力的要求。如不滿足要求，或調整路面結構應力是滯滿足容許拉應力的要求。如

47、不滿足要求，或調整路面結構層厚度，或變更路面結構組合，或調整材料配合比，提高材料極限層厚度，或變更路面結構組合，或調整材料配合比，提高材料極限抗拉強度，再重新計算。上述計算應采用彈性多層體系理論編制的抗拉強度，再重新計算。上述計算應采用彈性多層體系理論編制的程序進行。程序進行。5.對于季節性冰凍地區的高級和次高級路面，尚應驗算防凍厚度對于季節性冰凍地區的高級和次高級路面，尚應驗算防凍厚度是否滿足要求。是否滿足要求。八、新建公路瀝青路面結構設計程序八、新建公路瀝青路面結構設計程序搜集調查交通量并搜集調查交通量并計算累計標準軸次計算累計標準軸次根據交通、道路設計等級根據交通、道路設計等級等資料計算

48、設計彎沉等資料計算設計彎沉氣象資料、材料調氣象資料、材料調查及混合料試驗查及混合料試驗確定土基干濕類型、確定土基干濕類型、回彈模量回彈模量擬擬 定定 路路 面面 結結 構構 方方 案案確定材料抗壓回彈模量確定材料抗壓回彈模量按設計彎沉計算路面厚度按設計彎沉計算路面厚度是否驗算拉力是否驗算拉力確定路面材料抗拉強度確定路面材料抗拉強度確定容許疲勞拉應力確定容許疲勞拉應力R R計算層底拉應力計算層底拉應力mmR R？是否增加厚度是否增加厚度是否調整材料是否調整材料是否驗算防凍厚度是否驗算防凍厚度是否有其他方案是否有其他方案技術經濟比選，確技術經濟比選，確定采用的路面結構定采用的路面結構總厚度總厚度防

49、防凍厚度？凍厚度？否否否否否否驗算驗算合格合格不不合合格格有有不滿足不滿足滿足滿足否否是是是是九、例題九、例題甲乙兩地之間計劃修建一條四車道的一級公路，在使用期內交通量的年平均增長率甲乙兩地之間計劃修建一條四車道的一級公路，在使用期內交通量的年平均增長率為為10%。該路段處于。該路段處于IV7區，為粉質土，稠度為區，為粉質土，稠度為1.00，沿途有大量碎石集料，并有石，沿途有大量碎石集料，并有石灰供給。預測該路竣工后第一年的交通組成如下表所示，試進行路面結構設計?；夜┙o。預測該路竣工后第一年的交通組成如下表所示，試進行路面結構設計。 車型車型前軸重前軸重 (KN)后軸重后軸重 (KN)后軸數后

50、軸數后軸輪組數后軸輪組數后軸距后軸距交通量交通量(次次/日日)三菱三菱T653B29.348.01雙輪組雙輪組300黃河黃河JN16358.6114.01雙輪組雙輪組400江淮江淮HF15045.1101.51雙輪組雙輪組400解放解放SP920031.378.03雙輪組雙輪組3m300湘江湘江HQP4023.173.22雙輪組雙輪組3m400東風東風EQ15526.556.72雙輪組雙輪組3m400第六節第六節 瀝青路面改建設計瀝青路面改建設計 舊砂石路面或瀝青路面加鋪瀝青結構層舊砂石路面或瀝青路面加鋪瀝青結構層 一、舊路面結構狀況調查與評定一、舊路面結構狀況調查與評定1.1.交通調查交通調查對于當前的交通量和車型組成進行實地觀測。通過調查分析預估交通量增長趨勢，對于當前的交通量和車型組成進行實地觀測。通過調查分析預估交通量增長趨勢，確定年平均增長率；確定年平均增長率；2.2.路基狀況調查路基狀況調查調查沿線路基土質、填挖高度、地面排水情況、地下水位，以確定路基土組和干調查沿線路基土質、填挖高度、地面排水情況、地下水位，以確定路基土組和干濕類型；濕類型；3.3.路面狀況調查路面狀況調查調查路面結構類型、組合和各層厚度，為此需開挖試坑進行量測和取樣試驗。量調查路面結構類型、組合和各層厚度，為此