第十三章第十三章 内容回顾内容回顾1. 1. 概述（概述（沥青路面优缺点、损坏类型及原因、对沥青路沥青路面优缺点、损坏类型及原因、对沥青路面的基本要求、气候分区）面的基本要求、气候分区）2. 2. 沥青路面材料的结构与力学特性（沥青路面材料的结构与力学特性（蠕变、松弛、时温蠕变、松弛、时温等效、劲度模量等效、劲度模量）3. 3. 沥青路面的稳定性与耐久性（沥青路面的稳定性与耐久性（高温稳定性、低温抗裂高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、耐疲劳性能、抗老化性能）性、水稳定性、耐疲劳性能、抗老化性能）4 4、沥青路面的原材料（、沥青路面的原材料（沥青标号沥青标号）5 5、沥青混合料组成设计（、沥青混合料组成设计（沥青混合料配合比设计程序沥青混合料配合比设计程序） 6 6、沥青路面施工与质量控制（、沥青路面施工与质量控制（沥青路面施工工序沥青路面施工工序）十四、沥青路面十四、沥青路面 设计设计 1. 1. 概述概述2. 2. 弹性层状体系理论简介弹性层状体系理论简介 3. 3. 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计4 4、我国沥青路面设计方法、我国沥青路面设计方法5 5、外国沥青路面设计方法、外国沥青路面设计方法问题：问题： 沥青路面设计的内容有哪些？沥青路面设计的内容有哪些？ 我国沥青路面设计采用什么设计指标？我国沥青路面设计采用什么设计指标？ 沥青路面应力分析主要采用什么方法？沥青路面应力分析主要采用什么方法？ 什么是设计弯沉？什么是设计弯沉？ 什么是计算弯沉？什么是计算弯沉？ 什么是容许拉应力？什么是容许拉应力？1 1. .概述概述沥青路面设计包括原材料的选择、混合料配合比设计和设沥青路面设计包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定，路面结构层厚度计算，以及路面结计参数的测试与确定，路面结构层厚度计算，以及路面结构的方案比选等内容。构的方案比选等内容。路面设计除行车道部分的路面外，对高速公路、一级公路路面设计除行车道部分的路面外，对高速公路、一级公路还应包括路缘带、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收还应包括路缘带、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区的场由设计以及路面排水系统的设计，对其费站和服务区的场由设计以及路面排水系统的设计，对其它各级公路应包括路肩加固、路缘石和路面排水设计。它各级公路应包括路肩加固、路缘石和路面排水设计。n n 沥青路面设计内容沥青路面设计内容1 1应根据路面使用要求与当地的自然条件，结合当地实应根据路面使用要求与当地的自然条件，结合当地实践经验，将路基路面作为整体进行设计。践经验，将路基路面作为整体进行设计。2 2应贯彻合理选材，方便施工，利于养护，节约投资的应贯彻合理选材，方便施工，利于养护，节约投资的 原则，结合当地经验进行路面结构方案的技术经济比较，原则，结合当地经验进行路面结构方案的技术经济比较， 选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。选择技术先进、经济合理、安全可靠的方案。 3 3结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果，积极结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果，积极 慎重地运用行之有效的新材料，新工艺和新技术。慎重地运用行之有效的新材料，新工艺和新技术。 4 4、考虑环境保护、生态平衡、有利施工、养护人员健康、考虑环境保护、生态平衡、有利施工、养护人员健康 5 5、尽可能选择有利机械化、工厂化施工的设计方案、尽可能选择有利机械化、工厂化施工的设计方案 6 6、应从技术经济上论证是否有必要分期修建。、应从技术经济上论证是否有必要分期修建。n n 沥青路面结构设计原则沥青路面结构设计原则1 1、以经验或试验为依据的经验法（实验路和实验观测）、以经验或试验为依据的经验法（实验路和实验观测）: : CBRCBR法、法、AASHTOAASHTO法法2 2、以力学分析为基础，考虑环境、交通条件以及材料特、以力学分析为基础，考虑环境、交通条件以及材料特 性为依据的力学性为依据的力学- -经验法。经验法。 基本思路是应用力学原理分析路面结构在荷载和环境下作基本思路是应用力学原理分析路面结构在荷载和环境下作 用下的力学响应量，建立力学响应量与路面使用性能之间用下的力学响应量，建立力学响应量与路面使用性能之间 的关系模型，路面设计按照使用要求，运用关系模型完成的关系模型，路面设计按照使用要求，运用关系模型完成 结构设计。结构设计。 AIAI法、法、SHELLSHELL法、我国现行沥青路面设计方法法、我国现行沥青路面设计方法n n 沥青路面结构设计理论与方法沥青路面结构设计理论与方法1 1、公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范(JTJ014-97)(JTJ014-97)中规定：沥青中规定：沥青 路面设计以双轮组单后轴载路面设计以双轮组单后轴载100kN100kN为标准轴载，以为标准轴载，以BZZ-BZZ-100100表示。标准轴载的计算参数按表表示。标准轴载的计算参数按表2-7-12-7-1确定，凡轴载大确定，凡轴载大 于于40kN40kN的各级轴载的各级轴载 ( (包括车辆的前轴和后轴包括车辆的前轴和后轴) )的作用次数的作用次数 均应换算成标准轴载均应换算成标准轴载P P的当量作用次数的当量作用次数( (简称当量轴次简称当量轴次) )。n n 轴载换算轴载换算弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定 厚度，最下一层为弹性半空间体：厚度，最下一层为弹性半空间体：(1)(1)各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的， 以及位移和形变是微小的；以及位移和形变是微小的； (2)(2)最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上 各层厚度为有限、水平方向为无限大；各层厚度为有限、水平方向为无限大； (3)(3)各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处， 其应力、形变和位移为零；其应力、形变和位移为零； (4)(4)层间接触情况，或者位移完全连续层间接触情况，或者位移完全连续( (称连续体系称连续体系) )，或，或 者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力( (称滑动体系称滑动体系) )； （5 5）不计自重。）不计自重。2. 2.弹性层状体系理论弹性层状体系理论双层弹性层状体系计算得到的圆面积均布荷载下轴线上垂双层弹性层状体系计算得到的圆面积均布荷载下轴线上垂 直位移（弯沉）为：直位移（弯沉）为：3. 3.沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计n n 沥青路面结构沥青路面结构沥青路面由沥青面层、基层、底基层、垫层等多层结构组沥青路面由沥青面层、基层、底基层、垫层等多层结构组 成，沥青路面结构层次的合理选择和安排，是整个路面结成，沥青路面结构层次的合理选择和安排，是整个路面结构是否能在设计使用年限里承受行车荷载和自然因素的共构是否能在设计使用年限里承受行车荷载和自然因素的共 同作用，同时又能发挥各结构层的最大效能，使整个路面同作用，同时又能发挥各结构层的最大效能，使整个路面 结构经济合理的关键。结构经济合理的关键。(1)(1)因地制宜，合理选材因地制宜，合理选材 路面各结构层所用的材料，尤其是用量大的基、垫层材料路面各结构层所用的材料，尤其是用量大的基、垫层材料，应充分利用当地的天然材料、加工材料或工业副产品，应充分利用当地的天然材料、加工材料或工业副产品， 以减少运输费用和降低工程造价。同时还要注意吸取和应以减少运输费用和降低工程造价。同时还要注意吸取和应 用当地路面设计在选择材料方面的成功经验。用当地路面设计在选择材料方面的成功经验。(2)(2)方便施工，利于养护方便施工，利于养护 选择各结构层时还应考虑机具设备和施工条件，在可能的选择各结构层时还应考虑机具设备和施工条件，在可能的 条件下，应尽量采用机械化施工、考虑建成通车后的养护条件下，应尽量采用机械化施工、考虑建成通车后的养护 问题。特别是对于高等级公路来说，要求平时养护工作量问题。特别是对于高等级公路来说，要求平时养护工作量 越少越好，以免影响大交通量的通行。越少越好，以免影响大交通量的通行。n n 沥青路面结构设计原则沥青路面结构设计原则(3)(3)分期修建，逐步提高分期修建，逐步提高 当资金不足时，一般应按近期使用要求进行路面设计当资金不足时，一般应按近期使用要求进行路面设计( (高高 速公路和一级公路除外速公路和一级公路除外) )，先以满足近期需要为主。建造，先以满足近期需要为主。建造 时必须注意使前期工程能为后期工程奠定基础，即能为后时必须注意使前期工程能为后期工程奠定基础，即能为后 期工程所充分利用。期工程所充分利用。(4)(4)整体考虑，综合设计整体考虑，综合设计 对土基、垫层、底基层、基层和面层都应看做是一个有机对土基、垫层、底基层、基层和面层都应看做是一个有机 的整体。按照土基稳定、基层坚实、面层耐久的要求，充的整体。按照土基稳定、基层坚实、面层耐久的要求，充 分发挥各结构层的作用，合理选用路面材料，确定适当的分发挥各结构层的作用，合理选用路面材料，确定适当的 结构层厚度，使路面设计既能在整体上满足强度和稳定性结构层厚度，使路面设计既能在整体上满足强度和稳定性 的要求，又能做到经济、合理和耐久。的要求，又能做到经济、合理和耐久。可为单层、双层（表面层、下面层），三层结构（表面层可为单层、双层（表面层、下面层），三层结构（表面层 、中面层、下面层）。、中面层、下面层）。表面层：要求平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久；表面层：要求平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久； 中下面层：密水性、抗剥离性、抗疲劳裂缝；中下面层：密水性、抗剥离性、抗疲劳裂缝；高速公路、一级公路一般选用三层沥青面层结构；高速公路、一级公路一般选用三层沥青面层结构； 二级、三级公路一般采用双层式沥青面层二级、三级公路一般采用双层式沥青面层n n 面层结构面层结构要求有较高的强度、稳定性和耐久性要求有较高的强度、稳定性和耐久性分为柔性基层（有机结合料稳定碎石、无机结合料稳定碎分为柔性基层（有机结合料稳定碎石、无机结合料稳定碎石）、半刚性基层（水泥、石灰、工业废渣等无机结合料石）、半刚性基层（水泥、石灰、工业废渣等无机结合料 稳定碎石）、刚性基层（低强度等级混凝土）稳定碎石）、刚性基层（低强度等级混凝土）各种基层结构厚度推荐值见表各种基层结构厚度推荐值见表14-714-7n n 基层结构基层结构主要适用于路基状况不良的情况下：主要适用于路基状况不良的情况下： 1 1）地下水位高、排水不良，路基常处于潮湿及过湿状态；）地下水位高、排水不良，路基常处于潮湿及过湿状态；2 2）排水不良的土质路堑）排水不良的土质路堑 3 3）季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段）季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段 4 4）基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。）基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。 分为：分为： 防水垫层；防水垫层； 排水垫层；排水垫层； 防污垫层；防污垫层； 防冻垫层。防冻垫层。n n 垫层结构垫层结构1 1）面层和基层之间设置透层沥青或粘层沥青；采用半刚）面层和基层之间设置透层沥青或粘层沥青；采用半刚 性基层时宜采用单层层铺法表处或稀浆封层表处进行封闭性基层时宜采用单层层铺法表处或稀浆封层表处进行封闭，当采用水泥混凝土刚性基层时，也应设粘层沥青。，当采用水泥混凝土刚性基层时，也应设粘层沥青。2 2）沥青面层由两层或三层组成，又不能连续摊铺时，则）沥青面层由两层或三层组成，又不能连续摊铺时，则 在铺上层之前彻底打扫有害物质，设粘层沥青；在铺上层之前彻底打扫有害物质，设粘层沥青；3 3）透层沥青、粘层沥青、单层表处下封层、稀浆封层下）透层沥青、粘层沥青、单层表处下封层、稀浆封层下 封层的材料规格，用量根据具体情况和规范要求选