公路工程概论第6.2节沥青路面设计

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1、第六章路面设计与施工6.2沥青路面设计本节主要内容：一、路面设计理论(应力应变求解)二、沥青路面结构组合设计三、沥青路面厚度设计（方法）四、路面设计参数五、旧沥青路面补强设计一、路面设计理论(应力应变求解）1．古典设计方法1)麻省公式它假定汽车是一个集中荷载P，荷载以４５角通过碎石基层分布于边长为碎石层厚2倍的正方形面积的土基上一、路面设计理论(应力应变求解）1．古典设计方法2）Ｄｏｗｎｓ公式夹角θ不为45°；圆形分布一、路面设计理论(应力应变求解）1．古典设计方法3)Ｇｒａｙ公式a为路表面的压力半

2、径一、路面设计理论(应力应变求解）2、弹性层状体系理论概述由不同材料和土基组成的沥青路面结构，在荷载作用下其应力——应变关系大多呈非线形特性，并且应变随应力作用时间而变，应力卸除后有一部分塑性变形不可恢复。但考虑到运动车轮作用于路面的瞬时性，路面结构在瞬间产生的塑性变形很小。因此在进行路面结构计算和分析时，对于厚度较大、强度较高的高等级路面，将其视为线弹性体，并应用弹性层状体系理论进行分析计算是合适的。一、路面设计理论(应力应变求解）2、弹性层状体系理论概述图6-2弹性层状体系示意图一、路面设计理论(

3、应力应变求解）2、弹性层状体系理论概述弹性层状体系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，如图6-2所示。并假设：（1）各层由均质、连续的、均匀的、各向同性的线弹性材料组成的弹性材料组成，用弹性模量Ei和泊松比μi表征其弹性参数；（2）最下一层为水平方向和竖直向下方向无限延伸的半无限体。其上各层在水平方向为无限大，但竖向具有一定厚度；（3）各层分界面上的应力和位移完全连续（称连续体系），或者仅竖向应力和位移连续，而层间无摩擦力（称滑动体系）；（4）各层在水平方向无限远处及最下

4、层无限深处的应力、应变和位移为零；（5）不计各层材料自重。二、沥青路面结构组合设计1、沥青路面结构类型在半刚性基层上设30mm~150mm薄沥青层的结构，称半刚性基层沥青路面；在半刚性基层或底基层上，设160mm~260mm厚沥青层的结构，称混合式沥青路面；旧水泥混凝土路面做基层（或碾压混凝土、贫混凝土、低标号混凝土基层），其上一般设70mm~220mm沥青层厚度，称为刚性基层沥青路面（或复合式路面）；采用沥青混合料与（无结合料的集料）柔性基层组成的结构，称柔性路面；在路基上或处治了的路基上铺筑约40

5、0mm~550mm的全厚式沥青混合料结构层，称全厚式沥青混凝土结构路面。二、沥青路面结构组合设计2、路面结构组合原则①根据道路等级确定面层类型和等级确定路面等级应以政治、经济、国防、旅游以及经济发展的需要和设计交通量为主要依据。交通量越大，道路等级越高，面层等级应越高，厚度也越大，相应的面层层次也越多。在选择路面类型时，特别应考虑当地的气候特征。二、沥青路面结构组合设计2、路面结构组合原则②适应行车荷载作用的要求根据理论分析和经验，一般基层与相邻面层的回弹模量比不应小于0.3，土基与相邻基层或底基层的

6、模量比以0.08~0.4为宜。l半刚性基层沥青路面与此不符l粗粒式、中粒式、细粒式沥青混凝土的划分；l标称最大粒径的概念；l最小厚度与标称最大粒径的关系二、沥青路面结构组合设计2、路面结构组合原则③考虑结构层自身特征各结构层材料具有不同的特性，在组合时，应注意相邻层次的相互影响，采取措施限制或消除所产生的不利影响。例如：A、沥青路面不宜直接铺筑在碎（砾）石基层上，而宜在其间设置沥青碎石过渡层，以防止由于基层的松动造成面层不平整或变形开裂；B、在半刚性基层上铺筑沥青混凝土，为防止和缓减基层干缩或温缩开裂

7、而引起面层反射裂缝，通常宜适当加厚面层，或者设置沥青碎石、级配碎石等联结层；C、此外，在软弱潮湿的路基上，不宜直接铺筑碎砾石基层，以防止基层产生过大的变形。二、沥青路面结构组合设计2、路面结构组合原则④考虑不利水温状况的影响在中湿或潮湿路段上铺筑沥青路面，由于沥青面层不透气，使得路基和基层中因温度和湿度坡差向上积聚的水分无法通过面层排除，如果基层水稳定性不好，例如含泥量较多，塑性指数较大，一旦遇水变软，强度刚度急剧下降，致使路面破坏。因此，一般应选择水稳定性好的材料作沥青路面的基层，特别是中湿和潮湿路

8、段。此外，除加强路基排水外，可采用低剂量石灰稳定路基土上层或加设粒料垫层等技术措施进行综合处理，以改善路基水温状况。并保证处理后土基回弹模量不小于25MPa。二、沥青路面结构组合设计2、路面结构组合原则④考虑不利水温状况的影响在冻深较大的季节性冰冻地区，路面总厚度的确定，除应满足力学强度的要求外，还应满足防冻层厚度的要求，以避免路基内出现较厚的聚冰带，导致路面不均匀冻胀和开裂等破坏。路面防冻的最小厚度可参照表6-5确定。当按力学计算路面总厚度小于表列厚度