第七章沥青铺面结构设计
一、 引言
1、路面设计方法不过是对一些基本知识的集成，对路面理解的不同获侧重点的不同，
可以有不同的集成方法，从而得到了不同的设计方法
2、任何一个设计过程虽然强调的是计算过程，但计算只是设计过程的一部分，不能将
设计理解为计算，虽然定量的计算是必不可少的
3、除了计算以外，许多重要的设计内容都是以原则、准则等定性或半定性的方式给出
的，这同样是设计的内容，同样是十分重要的。对高等级公路设计而言，这种准则尤为重要。这些准则与定量计算类似，也是必须满足的条件
4、理解设计方法
路面设计不能解决道路使用中所遇到的所有问题，只是正常情况下遇到的普遍存在的问题，其他问题的解决还依赖于道路整体设计中对路面的考虑 路面结构设计方法中考虑的因素也是有限的，许多因素需要通过构造设计来解决，这体现了多样性
材料因素对路面性能的影响是很大的，但结构设计时只考虑了力学参数，这是不够的，尤其对高速公路
满足设计要求不是充分条件，只是必要条件。我们需要举一反三，但在工程设计中必须慎重
随着情况的越发复杂，对问题和设计方法的理解应该是与时俱进的
5、目前的设计方法根据其建立方法的不同可以分为几类
经验法如CBR法，AASHTO法
理论法 SHELL法，AI法，我国方法
基于性能的方法 SHRP方法
另一种更科学的分类方法
经验法如早期的CBR法
经验-分析法 AASHTO法、末期的CBR法
分析-经验法 SHELL法，AI法，我国方法
基于性能的方法 SHRP等
6、大部分路面设计过程都可以归结为以下流程
Monismith的传统流程
我们提出的基于性能的最新流程
材料设计：耐久性、功能性、初期损坏考虑
二、路面损坏分析与设计考虑
1、路面损坏分析
路面的损坏可分为几种类型，即开裂类（疲劳裂缝、反射裂缝、低温裂缝）、变形类（车辙、沉陷）和表面损坏类（松散、坑槽、泛油）。
疲劳裂缝
荷载重复作用造成路面材料的疲劳，进而产生开裂，形成龟纹状的开裂。
反射裂缝和低温开裂
车辙
沿轮迹带的狭长形凹陷。造成车辙的主要原因是混合料的高温稳定性相对于交通量而言不足，是塑性变形的累积，渠化交通和雨水的作用将加剧这种趋势。
沉陷
路面表面的局部凹陷，水文状况差、材料水稳定性差或局部压实不足所造成。
波浪，拥包
坑槽
松散
泛油
2、设计指标
路面损坏的类型具有多样性，不同的损坏类型产生的原因和产生的后果各不相同，所以在设计中应该考虑不同因素的影响，采用多种设计指标控制路面的不同损坏。这也是路面设计的主要特点之一。
上述各类常见损坏类型中，一些是结构性损坏，一些与荷载的重复作用有直接的关系，还有一些与荷载的重复作用或与路面结构的关系不大。前两类损坏如疲劳开裂、车辙，后者如泛油、松散、温度裂缝等。在传统的路面结构设计中，主要考虑前两类，其他问题则通过材料设计、材料选择以及其他相关的设计手段加以避免。
在结构设计中考虑的主要因素包括疲劳开裂和车辙；
低温开裂、泛油、松散等损坏类型则在材料设计时考虑。实际上，我国的设计方法中，车辙也是在材料设计中考虑的。
三、路面结构组合设计
1、 轻交通－中交通（<1000万ESAL ）时的结构组合设计原则
按照道路等级和交通要求选择面层等级和类型
路面的等级：高级路面、次高级路面、中级路面、低级路面
高速及一、二级公路应采用高级路面，交通量较小时，二级公路也可以采
用次高级路面，三级以下的公路采用次高级或中低级路面。交通量较大时，三级公路也可以采用高级路面。 高级路面还包括水泥混凝土路面 表中的热拌沥青碎石目前最好不要使用，不适用于高级路面类型，这是早
期的分类
（P175）
二级公路一般情况下应该采用高级路面，除非交通量较小；实际上，目前
许多二级路的交通量是非常繁重的
按各结构层的功能选择结构层次
高级路面一般应设计成两层，即磨耗层和联接层 磨耗层 联结层 上基层
下（底）基层 上垫层 下垫层
次高级路面可以做成单层，也可以多层。表中沥青上拌下贯式指表层为拌
和式表处，下层为贯入式
贯入式路面单层的最大厚度为6cm ，双层最大厚度为8cm 。贯入式上面设
一层表处是一种好的结构组合
基层要有足够的强度、刚度和水稳定性
按各结构层的应力分布特性
从路面表面到下部，材料的抗力（强度和刚度）可以递减，因为应力分布
如此
相邻层次之间的模量比不宜太大，以减少疲劳裂缝或反射裂缝
当采用半刚性基层时，基层模量一般大于面层，此时为倒装结构；这种结
构可以有效地减小路面地弯沉，增大轻交通路面地抗力
顾及各结构层次本身的特性
当采用半刚性基层时，应考虑反射裂缝地影响，措施
路基
适当加厚面层，以增强抵抗反射裂缝地能力
下面层（联接层）采用开级配沥青混合料（沥青碎石），充作缓冲层
考虑环境状况的不利影响
确保基层、底基层、垫层和路基底水稳定性
保证路面最小防冻厚度（P177，表11-2）
适当的层数和厚度
从材料最大粒径和施工工艺底要求，每一摊铺层的厚度不能太小，从压实考虑，也不能太大（P177，表11-3）
对沥青混凝土，每一层最小摊铺厚度>=本层最大粒径（方孔筛）×3或最大粒径（圆孔筛）×2＋1cm
2、重交通（>1000万ESAL）时的结构组合设计原则
正确认识各结构层的作用，考虑各结构层对路面长期使用性能的影响 面层，由磨耗层和联接层组成，不仅起功能性作用，还在第一时间扩散荷载，承受复杂应力（剪、拉）和环境因素的作用
基层，进一步扩散由面层传递下来的荷载，应具有足够的抵抗荷载力和水侵蚀的能力，尽可能小的干缩特性
垫层，进一步扩散由基层传递下来的荷载，应具有足够的水稳定性
路基，承担垫层传递下来的荷载，，应具有足够的水稳定性 沥青层应保证足够的厚度，交通量越大，沥青层的厚度应越大
沥青层能够作为一个整体起作用，不管是作为面层还是基层。面层、基层的划分只是人为的、功能性的
足够的厚度可以使沥青层真正形成一个完整的结构层
靠增加基层厚度或模量来减小面层厚度的效果并不好，即便下层强度刚度很大，沥青层也需要足够的厚度，以满足其功能需要
对重交通路面而言，沥青层是主要承载层，不管是汽车荷载，还是环境荷载
沥青层材料设计
表面层必须具有足够的耐久性，并满足以下要求：
① 集料具有足够的纹理深度，面层具有适当的构造深度；
② 具有很强的高温抗变形能力；
③ 具有足够的低温韧性；
④ 具有足够的强度，具有扩散荷载的能力，能够抵抗荷载的重复剪切作
用和其他疲劳作用；
⑤ 具有很强的抗水作用能力。
设计时沥青含量可取低限。常用的磨耗层材料有：
SMA
AK类面层材料
AC混合料
OGFC混合料，具有表面排水功能
中面层的主要功能是
① 抗车辙；
② 抗低温缩裂；
③ 抗渗。
要实现这些功能，中面层必须满足以下要求：
① 具有很强的高温抗变形能力；
② 具有足够的低温韧性；
③ 具有很高的强度，以抵抗荷载的重复作用；
④ 具有很强的抗水作用能力；
⑤ 具有很强的耐久性。
设计时沥青含量可取中限。常用的中面层材料是：
AC混合料，具有较强的抗车辙能力
底面层在一般情况下极少出现可计量的永久变形，其主要功能是：
① 抗疲劳；
② 抗渗或排水。
要实现这些功能，底面层必须满足以下要求：
① 具有很高的强度，以抵抗荷载的重复疲劳作用；
② 具有较强的抗水作用能力；
③ 具有足够的耐久性。
设计时沥青含量可取高限。常用的底面层材料是：
AC混合料
开级配排水层
基层模量应具有适当的模量
基层模量的不同意味着不同的材料
模量太小时可能造成面层底面的弯拉应力太大，产生弯拉疲劳损坏
模量太大可能造成面层内的剪切应力太大，产生剪切疲劳损坏
所以基层的模量最好与面层相同
采用半刚性基层时，不是模量（强度）越大越好，有时需要将基层致裂常用的基层材料为：
沥青混合料
高质量级配碎石
半刚性基层材料
当采用半刚性材料作为基层或垫层时，应作适当的处理
为了防止反射裂缝，或适当减小面层内的剪切应力，可对基层作适当处理 致裂处理
假设应力阻断层
十分重视路面排水系统的设计
路面排水系统
表面排水层 内部排水
3、 结构组合示例
见公路设计手册――路面（姚祖康 主编）
四、我国现行沥青路面设计方法
1、设计指标和计算图式
设计指标： 路面表面回弹弯沉，d S l l ≤
沥青混凝土面层底面弯拉应力，R σσ≤ 整体性基层底面弯拉应力，R σσ≤
计算图式：三层路面结构
2、弯沉计算
计算弯沉
路面理论弯沉
e e W E p l ?=
1
2δ
，弯沉系数由P140、图10-7计算 理论弯沉需要修正，修正系数F 为：
38
.002???
??????===δαp l E W W
l l F s F
e
s e s ，F α为与轴载有关的系数
计算弯沉为
61
.1139.00122???
?????=?=E W E p F W E p l e F e s αδδ
设计弯沉 容许弯沉
使用年限末的弯沉，按照表11-4（P181）确定，选择临界状态，建立临界弯沉与荷载作用次数的关系，实际上是疲劳方程
2
.011N
A A AN l s
c b R =
=? N ：每个车道上的标准荷载累计作用次数，按照复利公式计算。车道系数见P182的表11-5。解释一下车道系数与横向分布系数。
设计弯沉
容许弯沉为使用年限末的弯沉，路面设计需要使用年限初的弯沉，所以应该将
容许弯沉换算为设计弯沉。容许弯沉比设计弯沉大1.2倍，如下图。
所以，
2.1/R d l l =
基层考虑
上式建立的年代比较久远，只适用于碎砾石柔性基层，对半刚性基层，上式应该除以1.6的系数。 最后，，Ab 为基层类型系数，半刚性基层时，Ab=1；
柔性基层时，Ab=1.6。Ac ，对高速公路和一级公路都为1。 b s c d A A A N
l 2
.0600?= 关于新规范的说明
3、应力计算
路面应力计算
按照P141、142的图10-8、10-9计算。 容许应力计算
材料的弯拉疲劳方程可以写成
r b R b
r f f aN A N ?=????
?????=σσ
1
，fr 为弯拉强度。 我国采用劈裂强度代替弯拉强度 sp f 不同材料的容许弯拉应力
沥青材料：sp a
c R f N A A 22
.011.11??
=σ 无机结合料稳定粒料：
sp c R f N A 11
.0857.2?=σ无机结合料稳定土：
sp c R f N
A 11
.0222.2?=σ
式中系数见交通部《公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）》，人民交通出版社。
4、 轴载换算
轴载的等效换算
两种轴载作用于同一路面结构上，所造成的疲劳损耗相同，则称两种荷载的作用次数等效
基于弯沉指标的等效换算
假设甲乙两种荷载作用在路面结构上次，则其疲劳消耗为：
21,N N 51116001????????==d b s c l A A A N D 和 5
2226001
????????==d b s c l A A A N D 令D1=D2，则5
2112???
?????=d d l l N N
根据大量的弯沉实测结果，可知87
.021'2'121???
?????=P P C C l l d d ，代入上式，
可得
.435.4212112
或???
?????=P P C C N N 或 0
.435.41211或???
?????=s s P P C C N N
式中， C1为轴型系数，C1=1+1.2(m-1), m 为轴数
C2为轮组系数，单轮组时C2＝6.4，双轮组时C2＝1.0。 基于弯拉应力指标的等效换算
推导过程与上面的过程类似，请同学们自己推导。推导中要用到的关系式是：
2
1
21d d l l =σσ 可得：8
1431???
?????=s s P P C C N N
C3为轴型系数，C3=1＋2（m-1）
C4为轮型系数，单轮组时C4=18.5，双轮组时C4=1.0。
5、材料参数（模量和强度）
P186-187，请自己学习。原则上应该做试验测定。获得模量、强度的方法有那些方法，它们与我们前面讲述的方法有什么不同？在选择材料的参数时，应考虑那些方面的因素？
五、国外解析类方法
设计指标 沥青层底面的弯拉疲劳应变 路基顶面的压应变（考虑荷载重复作用） 验算指标 车辙深度 其它整体性材料底面的弯拉疲劳应变
沥青路面结构设计与计算书 1 工程简介 本路段属于安图至汪清段二级公路.K0+000～K3+500，全线设计时速为60km/h的二级公路，路面采用60km/h的二级公路标准。路基宽度为10m，行车道宽度为2×3. 5m，路肩宽度为2×0.75m硬路肩、2×0.75土路肩。路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为12年。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土和6cm厚中粒式沥青混凝土，基层采用20cm厚水泥稳定碎石，底基层采用石灰粉煤灰土。 2 土基回弹模量的确定 本设计路段自然区划位于Ⅱ3区，当地土质为粘质土，由《公路沥青路面设计规范（JTG D50-2004）》表F.2查得，土基回弹模量在干燥状态取39Mpa,在中湿状态取34.5Mpa. 3 设计资料 （1）交通量年增长率：5% 设计年限：12年
。 4 设计任务 4.1 沥青路面结构组合设计 4.2 沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算 4.3 绘制沥青路面结构图 5 沥青路面结构组合设计 5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN 为标准轴载,以BZZ －100表示。标准轴载计算参数如表10－1所示。 5.1.1.1 轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P n C C N ，()11 1.211c m =+?-=，计算结果如下表所示。
注：轴载小于25KN 的轴载作用不计 5.1.1.2 累计当量轴次 根据设计规范，二级公路沥青路面设计年限取12年，车道系数η=0.7，γ=5.0% 累计当量轴次： ()[][] 329841405 .07 .005.8113651)05.01(3651112 =???-+=??-+= ηγ γN N t e 次 5.1.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 5.1.2.1 轴载验算 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：
第四章 路面结构设计 1、1设计资料 （1）自然地理条件 新建济南绕城高速，道路路基宽度为24、5米，全长5km ，结合近几年济南经济增长及人口增长得情况，根据近期得交通量预测该路段得年平均交通量为5000辆/日，交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构，设计年限为15年。 （2）土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候，季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪。据区域资料，年平均气温13、8℃，无霜期178天，最高月均温27、2℃（7月），最低月均温-3、2℃（1月），年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度 c ω=1、3；因此该 路基处于干燥状态，根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ 区，根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5、1、4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa 。 （3）交通资料
1、2交通分析 （1）轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载得计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN 得各级轴载Pi 得作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 得当量作用次数N 得计算公式为： 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中：N ——标准轴载当量轴次数（次/d ）； Ni ——被换算得车型各级轴载作用次数（次/d ）； P ——标准轴载（kN ）； Pi ——被换算车型得各级轴载（kN ）； C1——被换算车型得各级轴载系数，当其间距大于3m 时，按单独得一个 轴计算，轴数系数即为轴数m ，当其间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1、2（m-1）； C2——被换算车型得各级轴载轮组系数，单轮组为6、4，双轮组为1、0， 四轮组为0、38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709、00（次/d ） ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数N '： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中： 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数，单轮组为18、5，双轮组为1、0，四轮组为0、09。 注：轴载小于50KN 得特轻轴重对结构得影响可以忽略不计，所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次：
公路沥青路面设计规范(JTG-D50-2006)
《公路沥青路面设计规范》JTGD 50－2004 条文说明 2004年9月16日
1 总则 1.0.1 由于国民经济发展，带来交通量激增和重载车增多，对路面设计和施工是一个挑战。为提高路面设计水平和工程质量，减少早期损害，总结工程实践的经验教训，吸纳新的科研成果，有必要对原规范进行修订。 1.0.3 路面设计工作是一个系统工程，它不是单纯地厚度计算。因原材料性质决定沥青混合料或各种基层混合料的物理力学特性，各种混合料的性质决定了各结构层的路用性能，所以，材料直接影响路面质量与耐久性。各结构层的组合与当地的气候、交通量与交通组成密切相关，合理的结构组合，使路面获得经济、耐久效果。厚度计算与材料设计参数取值直接相关，没有实测材料参数厚度计算缺乏依据。若缺原材料调查，无合理材料单价，可导致变更设计，突破投资。故设计人员应重视材料调查，选用符合技术要求，经济合理材料，防止简单地套用路面结构，把设计变成是厚度计算。 设计工作包括以下具体内容： 1 调查与收集有关交通量及其组成资料，积极开展轴载谱分布的调查、测试工作； 2 收集当地气候、水文资料，了解沿线地质、路基填挖及干湿状况，通过试验或论证确定路基回弹模量； 3 设计人员应认真做好路用各种材料的调查，并取样试验，根据试验结果选定路面各结构层所需的材料； 4 施工图设计阶段应进行混合料的目标配合比设计，并测试、确定材料设计参数； 5 拟定路面结构组合，采用专用程序计算厚度； 6 对路面结构方案进行概算、技术经济比较，进行初期投资或长期成本寿命分析，提出推荐的设计方案。但是目前我国尚未建立初期投资、营运中的维修、养护费用等全过程的技术经济预估模型，希望有条件的设计、科研单位开展这方面的工作，积累资料。 7 认真做好路面排水、路面结构内部排水和中央分隔带排水系统设计，使路面排水通畅，路面结构内部无积水滞留。 1.0.4 该条文仅增加了路面设计应符合国家环境保护的有关规定，设计中应注意废弃料的处理，不能污染环境。鼓励积极开展旧沥青面层、破碎水泥混凝土板和旧基层材料的再生利用，节约资源，保护环境。 1.0.5 分期修建的方案，由设计单位根据实际情况决定。 1.0.6 新条文强调了设计目的不仅确定路面结构厚度，还应为行车提供快捷、舒适、安全、稳定、耐久的服务功能。现行弹性层状理论设计方法和设计指标，主要是考虑在车辆荷载的反复作用下，使路面具有相应的整体刚度（即承载能力），以及抵抗各结构层因拉应力或拉应变而产生的疲劳破坏。对于当前出现的水损害、车辙、推移、拥包等病害，用弹性层状理论尚难以得出符合实际的设计结果，故需通过沥青混合料的
第四章路面结构设计 1.1设计资料 （1）自然地理条件 新建济南绕城高速，道路路基宽度为24.5米，全长5km，结合近几年济南经济增长及人口增长的情况，根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日，交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构，设计年限为15年。 （2）土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候，季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪。据区域资料，年平均气温13.8℃，无霜期178天，最高月均温27.2℃（7月），最低月均温-3.2℃（1月），年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度cω=1.3；因此该路基处于干燥状态，根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ区，根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa。 （3）交通资料 交通组成及各车型汽车参数表1-1
1.2交通分析 （1）轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 表1-2 ○1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N的计算公式为：
35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中：N ——标准轴载当量轴次数（次/d ）； Ni ——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d ）； P ——标准轴载（kN ）； Pi ——被换算车型的各级轴载（kN ）； C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m 时，按单独的一个 轴计算，轴数系数即为轴数m ，当其间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）； C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四 轮组为0.38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N =4709.00（次/d ） ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数N '： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中： 1C ' ——轴数系数 2 C '——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。 注：轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当量换 算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑=4978.00（次/d ）
7.2路面结构设计 7.2.1路面结构设计步骤 新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计： (1) 根据设计任务书和路面等级及面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 (2) 按路基土类型和干湿状态，将路基划分为几个路段，确定路段回弹模量值。 (3) 根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案，根据选用的材料进行配合比实验及测定结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。 (4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。对二级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构层组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。 7.2.2 路面结构层计算 该路位于中原黄河冲积平原区，地质条件一般为a）第一层：冲积土；b）第二层：粘质土；c）第三层：岩石。平原区二级汽车专用沥青混凝土公路，路面使用年限为12年，年预测平均增长率为6%。 （1）轴载分析 本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表7-1确定。 表7-1标准轴载计算参数 表7-2起始年交通量表
1）以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力 ① 轴载换算 各级轴载换算采用如下计算公式： 4.35 1121( )k i i i p N c c n p ==∑ （7-1） 式中：N 1—标准轴载的当量轴次，次/日； n i —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P —标准轴载，kN ； P i —被换算车辆的各级轴载，kN ； k —被换算车辆类型； C 1—轴数系数，C 1=1+1.2（m -1），m 是轴数。当轴间距大于3m 时，按单独的一个轴载计算，当轴间距小于3m 时，应考虑轴系数； C 2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。 计算结果如下表7-3所示。 表7-3 轴载换算结果表（弯沉） 注：轴载小于25kN 的轴载作用不计。 ② 累计当量轴次为：
路面工程(第五版)习题参考答案 备注：综述题有些只给了大纲，需要加以展开论述。 第一章路面工程概述（课本第一章相关部分） 1、路面的功能要求包括哪几个方面？ A.强度和刚度（承载能力） B 稳定性（水温稳定性） C 耐久性 D 表面平整 E 抗滑 F 环保性－少尘、低噪音 G 辨识性－色彩、车道改变 2、对路面有哪些基本要求？ (1)具有足够的强度和刚度 (2)具有足够的水温稳定性 (3)具有足够的耐久性和平整度 (4)具有足够的抗滑性 (5)具有尽可能低的扬尘性 (6)符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸 3、路面结构为什么要分层，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何进行分层？ 行车荷载和自然因素对路面的影响，随路面结构深度的增加而逐渐减弱，对结构层材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐减弱。按照使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同划分。通常分为面层、基层和功能层。 水泥混凝土路面：面层（水泥混凝土面板），基层(可分几个亚层),功能性垫层沥青混凝土路面：分层更细，面层、基层均可分几个亚层、在路基与基层间可设功能层。 4、路面结构层位与层位功能(沥青路面与水泥路面不同) 面层： 面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。 基层： 主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的路基（含垫层及土基），因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；
低温地区沥青路面结构设计分析 发表时间：2019-05-23T11:01:43.723Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：潘攀 [导读] 因此对沥青路面进行结构设计具有非常重要的意义，特别是针对低温地区的沥青路面，合理的结构设计有助于提高道路使用寿命与质量。 中铁四局集团有限公司设计研究院 230000 摘要：本文就低温地区沥青路面结构破坏类型及低温影响效果进行简单分析，并从沥青混合料、基层结构、联结层结构及表面层结构四个方面展开设计研究，旨在为低温地区沥青路面结构设计提供参考建议。 关键词：低温地区；沥青路面；结构设计 沥青路面具有平坦整洁、环保美观、舒适安全、维修养护简单等特点，因此逐渐成为世界道路桥梁建设工程首要选择，调查发现沥青路面在我国道路建设项目所占比重也呈现逐渐增加的趋势。因此对沥青路面进行结构设计具有非常重要的意义，特别是针对低温地区的沥青路面，合理的结构设计有助于提高道路使用寿命与质量。 一、低温地区沥青路面结构破坏研究 1、沥青路面结构破坏类型 通过对部分沥青道路调研发现，虽然道路结构、材料配比及使用年限存在较大差异，但道路路面呈现的结构破坏类型及特点却大致相同，具体表现在于：低温地区大多存在周期性冻土现象，道路基层在冻胀融缩的物理作用下容易出现结构变异，破坏道路结构引起不同程度的路面开裂问题。图1展示的就是低温地区常见的沥青路面结构破坏类型。 （a）路面剪裂（b）温缩开裂（c）反射开裂 图1 沥青论结构破坏类型 2、低温对沥青路面结构影响 道路建设需要应用到多种建筑材料，这些材料若长期处于低温状态会出现不同程度的收缩现象，由此产生较大拉应力，若拉应力超过材料拉伸强度将会导致材料结构被破坏进而出现开裂问题。道路路面纵向长度远大于横向长度，因此低温收缩引起的裂缝往往呈现为横向间隔，严重时才会出现纵向裂缝。种类各异的沥青基层对应特定的温度拉应力，因此结合实际情况选择合适的沥青材料显得尤为重要。 二、低温地区沥青路面结构设计研究 对低温地区沥青路面进行结构设计研究的时候需要针对基层耐受性、面层抗车辙、表面层抗裂性进行综合考量，因此需要对沥青混合料配比、基层温差、联结层荷载、表面层开裂等内容进行重点分析，以便确保结构设计的科学合理。 图2 沥青路面基本结构图 1、基于感温性能的沥青混合料设计 进行沥青混合料配比设计时需要综合考虑混合料所在位置及耐受特点，进而实现最优设计。图2展示的是沥青路面基本结构，分析可知表面层及联结层处于主要压力承载的高压应力区域，在进行建筑设计时需要选择抗磨损、高模量的沥青混合料，联结层处于表面层与基层的过度位置，最好选择传导效果优异的沥青材料，以便做好路面压力疏导工作。基层结构承受较大的拉应变，就整个路面而言担负着路面压力的重任，因此就沥青道路基层而言结构设计需要围绕荷载疲劳展开，研究发现沥青占比高的混合基层能够承受更大的荷载压力，有效避免了疲劳裂缝的出现。对于处于低温地区的沥青路面设计还需要着重考虑混合料感温性能，不同类型的沥青混合料其感温性能存在差异，在此基础上计算获得代表其粘弹性的劲度抗压指标，进而明确沥青混合料在特定温度时的物理特性。 2、基于大温差作用的沥青基层设计 沥青路面各结构在低温大温差的作用下会沿着路面横向出现不均衡温度场，此时的沥青路面这一受约整体在温度场作用下将产生温度
第四章 路面结构设计 1.1设计资料 （1）自然地理条件 新建济南绕城高速，道路路基宽度为24.5米，全长5km ，结合近几年济南经济增长及人口增长的情况，根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日，交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构，设计年限为15年。 （2）土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候，季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪。据区域资料，年平均气温13.8℃，无霜期178天，最高月均温27.2℃（7月），最低月均温-3.2℃（1月），年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度 c ω=1.3；因此该路基 处于干燥状态，根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5 Ⅱ区，根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa 。 （3）交通资料
1.2交通分析 （1）轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN 的各级轴载Pi 的作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 的计算公式为： 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中：N ——标准轴载当量轴次数（次/d ）； Ni ——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d ）； P ——标准轴载（kN ）； Pi ——被换算车型的各级轴载（kN ）； C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m 时，按单独的一个 轴计算，轴数系数即为轴数m ，当其间距小于3m 时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）； C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0， 四轮组为0.38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709.00（次/d ） ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数N '： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中： 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。 注：轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次：
第三章沥青路面设计 第3.1节设计理论及设计标准 总体思路 1、求出沥青路面在累计标准轴载作用下内部任意点的应力、应变值 2、根据荷载作用下的应力、应变要求寻找合适的沥青混合料材料配合比组成 3、根据沥青混合料强度要求，寻找合适的施工工艺 4、根据自然条件和沥青路面耐久性、稳定性、使用品质要求，寻找合适的养护维修决策3.1.1沥青路面设计理论 1、计算模型——应用弹性层状体系的弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量 计算模型基本假定： ①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； ②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； ③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； ④层间接触情况:连续体系--位移完全连续滑动体系--层间仅有竖向力和竖向位移没有摩阻力 ⑤不计自重; 3.1.2 沥青路面的破坏状态及设计标准 一、沉陷 1、现象--指路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷，有时凹陷两侧拌有隆起现象。当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构的受拉区产生开裂而形成纵裂。并可能发展为网裂。 2、控制标准—为控制路基土的压缩引起路面沉陷，选取路基土垂直压应力垂直压应变作为设计标准。 二、车辙 1、现象—在渠化交通的作用下，路面的结构层及土基在行车重复作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积变形，这种变形出现在行车轮带处，形成路面纵向带状凹陷。 2、车辙的设计标准 以路面残余总变形为控制指标，即路面各结构层包括土基的残余变形总和为控制指标。 三、疲劳开裂 1、现象—路面在正常使用情况下，由行车荷载多次反复作用引起，其特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向裂缝，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。 2、设计标准—以疲劳开裂为设计标准时，其指标为结构层底面的拉应力或拉应变不超过相应的容许值。 四、推移 1、现象—当路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路表面可能出现推移和拥起。造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的共同作用下，结构层中的剪应力超过材料的抗剪强度。此现象可能发生在上，下坡，停车线，停车场等经常有起，制动的地点。
第三章沥青路面结构设计 路面结构由路基（顶部）、垫层、基层和面层组成，是道路工程中最直接承受荷载和环境作用的部分。对路面的最基本要求是耐久、平整和抗滑。耐久是指路面具有足够长的使用寿命，这要求整个路面结构具有足够的强度和抗变形能力；事实上，迄今为止所有的设计方法都是围绕着耐久性这个核心而提出的。平整性是为了保证行驶舒适性；对高等级公路，由于行车速度快，保证平整度尤为必要。要做到路面长期平整，就必须有正确的厚度设计、正确的材料设计和正确的施工方法。抗滑是为了保证行驶安全性的要求，传统上不属于路面结构设计的内容，主要通过表层材料的选择和材料的设计予以保证。路面设计应遵守下列原则： 1）路面设计应认真做好现场的资料收集、掌握沿线路基特点，在查明不良地质路段的基础上，密切结合当地实践经验，采取必要的路基处理措施，进行路基路面综合设计。 2）在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。 3）结合当地条件，在路面设计方案中应积极地、慎重地推广新材料、新工艺、新技术，并认真铺筑试验段，总结经验，不断完善，逐步推广。 4）路面设计方案应符合国家环境保护的有关规定，注意施工中废弃料的处理，积极推动旧沥青面层、破碎水泥砼板和旧基层材料的再生利用，以及保护施工人员的健康和安全。 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，设计确定经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。路面设计应包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定，路面结构层组合与厚度计算，以及路面结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面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。 §3.1 路面结构的破坏状态和设计标准 3.1.1 路面结构的损坏模式 路面破坏的形式是多种多样的，常见的有沉陷、弹软、横裂（收缩破裂）、纵裂、龟裂、车辙、隆起、推移、波浪、老化开裂、磨耗、松散、泛油以及目前出现的一些新的损坏类型，过多的路面损坏意味着路面寿命的终结；限制、延迟这些损坏的发生和发展是路面设计的主要任务。路面破坏原因也是多方面的。从外因来说，有行车因素和自然因素两方面，前者包括车辆荷载及其重复性；后者包括水分、气温、冰冻等。从内因来说，主要是路面材料的物理力学性质。 就路面的破坏类型来看，大致可分为两类。第一类是早期破坏，这是指路面在尚未达到使用年限之前发生的破坏，这类破坏往往在车辆荷载作用次数很少情况下就出现，它与荷载的重复性几乎无关。破坏的原因一是在荷载作用下，路面或土基中产生的应力超过了材料的强度；二是与荷载无关的，环境变化引起的路面应力大于材料的强度。第二类是晚期破坏，属于此类的有疲劳破坏和车辙等。这类破坏是在应力不超过材料极限强度（指一次荷载下的强度）的情况下发生的，因此与荷载的重复性有关；因路面基本达到了设计寿命，应该说是属于正常破坏。而第一类破坏，是路面设计时应主要考虑的因素，必须采用相应的控制指标，采取必要的技术措施加以预防。 分析路面的破坏现象必须全面地综合考虑各项因素，透过外观现象查明破坏的主要原因及发生的部位，从而找出防止的措施。实践证明，在形式多样的路面破坏现象中，有几种是基本的，它们各自的形成原因有性质上的区别，其他一些破坏现象则是这些基本形式的复合形态或发展了的形态。
路基路面课程设计（沥青路面设计）范例 1.1 道路等级确定 根据调查资料，基年交通量组成如下： 表3.1 基年交通量组成 由于路线为县级公路，因此道路等级为一级公路以下，则由预测年限规定：具有集散功能的一级公路及二、三级公路的规划交通量应按15年预测，则由公式： N d =N (1+8%)n-1 (式1-1) 其中：N d —规划年交通量（辆/日） N —基年平均日交通量（辆/日） —年平均增长率（%） n—预测年限（年） 即：规划年交通量为: Nd=[(150+80+100+120）×1.5+150×2.0+（120+110）×3.0]×(1+8%)15-1 =[345+150+300+180+360+330] ×(1+8%)15-1 =4890辆/日 由《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）（以下简称《标准》），双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为2000～6000辆，综合考虑选定道路等级为三级。
1.2 结构设计 6.2.1轴载分析 路面设计以双轮组单轴轴载100kN为标准轴载。 6.2.1.2.1轴载换算(基本参数见表6.1) 轴载换算公式如下： N= 35 .4 i i k 1 i 2 1p p N C C?? ? ? ? ? ∑ = （式6-1） 式中：N—标准轴载的当量轴次，（次/日）； N i —被换算车辆的各级轴载，（KN）； P—标准轴载，（KN）； P i —被换算车辆的各级轴载，（KN）； K—被换算车型的轴载级别； C 1—轴载系数，C 1 =1+1.2×(m-1)，m是轴数。当轴间距大于3m时，按单独 的一个轴载计算，当轴轴间距小于3m时，应考虑轴数系数；C 2 —轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。 表6-1 标准轴载计算参数 表6-2 预测交通量组成
第十二章：沥青路面设计(例题与习题） 一、双层体系单圆荷载例题 例12.1 已知：MP p 5.0=，cm 14=δ，MP E 450=，MP E 1801=，cm h 20=，求荷载作用面下中轴处的弯沉s l 。 解：由题有： 25.0180 45 10==E E ， 714.014*2202==δh 查图14-4（P 335），在纵轴上25.0180 45 10==E E 处作水平线，在横轴上 714.014*2202==δh 处作竖直线，两者交点同图中曲线相截，沿曲线查得46.0=α， 所以，荷载作用面下中轴处的弯沉s l 为： cm E p l s 143.046.0*45 14*5.0*220===αδ 例12.2 已知：MP p 5.0=，cm 14=δ，MP E 650=，MP E 2801=，荷载作用面下中轴处的弯沉s l 限定为0.1cm ，求面层应有的厚度h 。 解：由题与公式14-10，有： cm l p E s 464.01.0*14*5.0*265 20=== δα 232.0280 6510==E E 查图14-4（P 335），在纵轴上232.01 0=E E 处作水平线，同图中曲线cm 464.0=α相交，从交点 作一竖线与横轴相交于0.66。 所以， 66.02=δ h ，有cm h 5.1814*2*66.0==。 作业2： 1、 已知：MP p 5.0=，cm 14=δ，MP E 450=，MP E 2101=，cm h 18=，求荷载作用面下 中轴处的弯沉s l 。 解：由题有： 22.0210 45 10==E E ，643.014*2182==δh
路面结构组合设计 1.1设计说明 1.1.1工程概况 （1）工程所在地：湖南省境内 （2）公路自然区划：区，由地下水位资料可知该路基为潮湿状态； （3）公路等级：一级公路（双向四车道、设中央分隔带）； （4）路线总长度：1223.061m。 1.1.2设计内容 沥青混凝土路面 （1）拟定路面结构组合方案，进行方案比较。 （2）进行轴载换算（手算和程序计算），确定路面设计弯沉值。 （3）确定路基路面结构层设计参数。 （4）各结构层材料组成设计。 1.1.3设计成果 （1）设计说明书； （2）沥青路面结构设计图。 1.2 主要技术经济指标 1.2.1交通组成 经调查预测，本路竣工后第一年双向平均日交通量下表（辆/d） 交通组成（辆/日） 解放CA10B 211 解放CA390 240 东风EQ140 399 黄河JN150 388 黄河JN253 400 长征XD980 126 日野ZM440 240 日野KB222 176 太拖拉138 51 轴重小于25kN的车辆2601 交通量年增长率 4.7%
预测交通组成表表2 车型前轴重(KN) 后轴重（KN）后轴数后轴轮组数交通量（次/日） 解放CA10B 19.4 60.85 1 双211 解放CA390 35 70.15 1 双240 东风EQ140 23.7 69.2 1 双399 黄河JN150 49 101.6 1 双388 黄河JN253 55 66 1 双400 长征XD980 37.1 72.65 1 双126 日野ZM440 60 100 1 双240 日野KB222 50.2 104.3 1 双176 太拖拉138 51.4 80.6 1 双51 交通量增长率 （%） 4.70% 备注：依据规范，轴重小于25KN的车辆不计入计算； 使用期内交通量平均增长率为4.7%，沥青混凝土路面设计使用年限15年。 2. 沥青混凝土路面结构设计 2.1轴载换算 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，小客车不考虑轴载。 2.1.1 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次，昼夜交通量（辆/日）为双向车道年平均日通行车辆数。 ①轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式： 式中：轴数系数 轮组系数 其中： 计算结果如下表（表3）所示：
高速公路沥青路面设计实例 一、设计资料： 本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ2区。 二、交通分析： 轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。 1、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 （1）累计当量轴次 注：轴载小于25KN的轴载作用不计。 （2）累计当量轴次
根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。 2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 （1）轴载换算 车型i P(KN) C1C2i N(次/日) 小客车 前轴16.5 1 18.5 6750 0.0686 后轴23.0 1 1 6750 0.05286 中客车 SH130 前轴25.55 1 18.5 2000 0.67194 后轴45.10 1 1 2000 3.42328 大客车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1250 1.06448 后轴68.20 1 1 1250 58.5039 小货车 BJ130 前轴13.40 1 18.5 4250 0.00817 后轴27.40 1 1 4250 0.13502 中货车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1500 1.27737 后轴68.20 1 1 1500 70.2047 中货车 EQ140 前轴23.70 1 18.5 2125 0.39131 后轴69.20 1 1 2125 111.74 大货车 JN150 前轴49.00 1 18.5 2125 130.647 后轴101.60 1 1 2125 2412.73 特大车日野 KB222 前轴50.20 1 18.5 1500 111.916 后轴104.30 1 1 1500 2100.71 拖挂车 五十铃 前轴60.00 1 18.5 187.5 58.2617 后轴100（3轴） 3 1 187.5 562.5 5624.304 注：轴载小于50KN的轴载作用不计 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。 8 2 1 ? ? ? ? ? ' ' P P n C C i i 8 2 1 1 ? ? ? ? ? ' ' ='∑ = P P n C C N i i i i
第十四章沥青路面设计 一、填空 1.在《柔规》中规定，路面设计以双轮组单轴载 100kN 为标准轴载，并以 _____ 表示。 2. 在《柔规》中采用 _____ 作为路面厚度计算的主要控制指标，所以轴次换算的等效原则是以 _____ 为准。 3. 路表容许弯沉值是柔性路面设计的 _____ 指标，而 _____ 是验算指标。 4. 在车辆垂直荷载作用下，柔性路面产生的总变形包括 _____ 以及 _____ 。 5. 路面弹性模量是表示路面弹性性质的力学指标，又称为 _____ 模量，它表征路面材料的 _____ 能力。 6. 路面弹性性质的力学指标以 _____ 模量表示，它表征了土基或路面材料 _____ 能力。 7. 由于路面的垂直变形实际上是由路面各结构层 ( 包括土基 )_____ 的总结果故它也就综合地反映了路面各结构层及土基的---。 8. 沥青混凝土面层及整体性的基层材料在行车荷载的多次重复作用下，由于疲劳现象而使其 _____ 强度降低，从而在板底出现拉伸裂缝，故对高等级公路必须验算其 _____ 强度。 9. 柔性路面结构设计包括 _____ 设计和 _____ 设计。 10. 通常应选用 ____ 的结合料和强度高的材料作为面层材料，且面层类型选择时，要考虑当地的 _____ 特征。 11. 路面的强度和稳定性并不单纯是一个厚度问题，也不是路面各结构层次的简单 _____ 问题，而是路面各结构层次的 _____ 是否合理的问题。 12. 防治路面翻浆要贯彻 _____ 的原则，最基本措施是防止或减少土基水分的—— 13.柔性路面设计是以 _____ 作为路面整体强度的设计控制指标。表征路面弹性性质的力学指标是 _____ 。 14. 路面结构层的整体强度，以 _____ 作用下轮隙中心处的 _____ 表示。 15. 目前，我国公路工程中确定 Zo 的方法主要有 _____ 和 _____ 。 16. 目前，我国测定柔性路面材料回弹模量的方法有 _____ 和 _____ 。 17. 整层材料测定路面材料回弹模量的方法有 _____ 和 _____ 。 18. 柔性路面设计年限内最基本的任务是：通过设计工作，防止路面结构_____ ，由于 _____ 和自然因素综合作用而出现各种损坏。 19. 为了调查 _____ 情况，应测定原有路面下 _____ 深度内路基分层含水量。 20.原有路面结构调查中，一般应每隔 ____ 挖一试坑，查明原有路面的 _____ 、各结构层厚度及材料组成等。 21. 若原有路面面层为 _____ 结构层，且厚度 _____ ，或气温等于 2 0 ℃±20 ℃时，所测得的弯沉值进行修正，其它情况下测得的弯沉值均应进行温度修正。 22. 对原有路面路况的调查的时间一般应安排在改建工程 _____ 的 _____ 进行。 23. 我国现行规范对原有路面补强时各路段的计算弯沉值的计算公式是。 24. 原有路面设计要得到正确的结果，正确地确定原有路面的 _____ 和 _____ 是非常重要的。
5.路面结构设计 5.1沥青路面 5.1.1交通量及轴载计算分析 路面设计以单轴载双轮组100KN为标准轴载。 1)以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次: ①轴载换算： k 轴载换算采用如下的计算公式：N C1C2 ndR/P)*35 i 1 计算结果如下表所示： 轴载换算表 表 ②累计当量轴次
根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》，高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是取0.5。 累计当量轴次： t 1 1 365 N e --------------------------------- N i 15 1 0.06449 1 365 365 4303.60 0.5 18918830 (次) 0.06449 2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算 k 验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式：N' C】C 2n^R / P）8 i 1 计算结果如下表所示: 表5.2轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力） ②累计当量轴次 参数取值同上，设计年限是15年，车道系数取0.5
累计当量轴次: t 1 1 365 Ne ------------------- Ni 365 7316.87 0.5 32165257 （次） 5.1.2结构组合设计及材料选取 1） 拟订路面结构组合方案 根据规定推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应， 路面结构 面层采用沥青混凝土（取18cm ），基层采用水泥碎石（取20cm ），下基层采用 石灰土（厚度待定）。 另设20cm 厚的中粗砂垫层。 2） 拟订路面结构层的厚度 由于计算所得的累计当量轴载达到了 500万次，按一级路的路面来设计，由 设计规范《公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的 面层由二层至三层组成。采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混 凝土（厚度为4cm ）,中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度为 6cm ），下 面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度为 8cm ）。 5.1.3设计指标及设计参数确定 1） 确定路面等级和面层类型 由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为大于 500 万次。根据规范《公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006》和设计任务书的要求 可确定路面等级为高级路面，面层类型采用沥青混凝土，设计年限为 15年。 2） 确定土基的回弹模量 ① 此路为新建路面，根据设计资料可知路基干湿状态为干燥状态。 ② 根据设计资料，由设计规范《公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006》， 该路段处于II 2a 区，为粉质土，确定土基的稠度为 1.05。 ③ 查设计规范《公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006》中“二级自然区 划各土组土基回弹模量参考值（MPa ） ”表并作提高得土基回弹模量为 E 0 37.0MPa. 15 1 0.06449 1 0.06449
7、2 路面结构设计 7.2.1 路面结构设计步骤 新建沥青路面按以下步骤进行路面结构设计: (1) 根据设计任务书与路面等级及面层类型,计算设计年限内一个车道的累计当量轴次与设计弯沉值。 (2) 按路基土类型与干湿状态,将路基划分为几个路段,确定路段回弹模量值。 (3) 根据已有经验与规范推荐的路面结构,拟定几中可能的路面结构组合及厚度方案,根据选用的材料进行配合比实验及测定结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度,确定各结构层材料设计参数。 (4) 根据设计弯沉值计算路面厚度。对二级公路沥青混凝土面层与半刚性基层材料的基层、底基层,应验算拉应力就是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求,或调整路面结构层厚度,或变更路面结构层组合,或调整材料配合比,提高材料极限抗拉强度,再重新计算。 7.2.2 路面结构层计算 该路位于中原黄河冲积平原区,地质条件一般为a)第一层:冲积土;b)第二层:粘质土;c)第三层:岩石。平原区二级汽车专用沥青混凝土公路,路面使用年限为12年,年预测平均增长率为6%。 (1)轴载分析 本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表7-1确定。 表7-1 标准轴载计算参数
① 轴载换算 各级轴载换算采用如下计算公式: 4.351121( )k i i i p N c c n p ==∑ (7-1) 式中:N 1—标准轴载的当量轴次,次/日; n i —被换算车辆的各级轴载作用次数,次/日; P —标准轴载,kN; P i —被换算车辆的各级轴载,kN; k —被换算车辆类型; C 1—轴数系数,C 1=1+1、2(m-1),m 就是轴数。当轴间距大于 3m 时,按单独的一个轴载计算,当轴间距小于3m 时,应考虑轴系数; C 2—轮组系数,单轮组为6、4,双轮组为1、0,四轮组为0、38。 计算结果如下表7-3所示。 表7-3 轴载换算结果表(弯沉)
半刚性基层沥青路面典型结构设计
半刚性基层沥青路面典型结构设计 黄晓明 【东南大学交通学院南京210018】 摘要：通过对江苏、安徽、浙江三省高等级公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等级公路半刚性基层沥青路面典型结构图式及其注意事项，对半刚性基层沥青路面的结构设计具有较好的参考价值。 关键词：半刚性基层沥青路面结构设计 1概述 我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。 在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。
由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。 2国内外研究概况 2.1国外国道主干线基层的结构特点 国外国道主干线基层结构有以下特点： (1)多数采用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基层也用结合料处治材料。 (2)使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。