沥青路面设计实例.ppt

弹性层状体系理论
在沥青路面设计中，多层路面的力学计算通常采用弹性层状体系 理论。该理论采用如下基本假定：
(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，均为连续接触。 (5)不计自重。
沥青路面设计标准
(1)路面结构设计应采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理 论进行计算。
(2)高速、一级、二级公路的路面结构设计，应以路表面回弹弯沉值和沥 青混凝土层层底拉应力(拉应变)及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三、 四级公路以路表面设计弯沉值为设计指标。有条件时，对重载交通路面宜检 验沥青混合料的抗剪切强度。
轴载换算方法
(1)当以设计弯沉值为设计指标及进行沥青层层底拉应力验算时，各级轴载（包括车 辆的前、后轴）Pi的作用次数ni均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
N
K i1
C1C2niPPi 4.35
式中：N——标准轴载的当量轴次，次/日； ni——被换算车辆的各级轴载作用次数，彬日； P——标准轴载，kN； Pi——被换算车辆的各级轴载，kN； k——被换算车辆的类型数； C1——轴数系数，C1=1+1.2(m一1)，m是轴数。当轴间距大于3m时，按单独的一
沥青路面设计的内容
路面设计内容包括：选择适当的路面材料，进行材料 配合比设计并确定设计参数；路面结构组合设计，路面厚度 计算以及不同路面结构方案的比选。对高速公路、一级公路 的路面设计，除行车道部分路面外，还应包括路缘带、硬路 肩、加减速车道、紧急停车带、匝道、收费站和服务区的路 面设计。

➢ 沥青混合料高温稳定性评价方法：
• 单轴压缩试验
简单剪切试验
• 马歇尔试验
轮辙试验
• 蠕变试验
➢ 沥青路面高温稳定性技术标准
沥青路面车辙的技术指标
容许车辙深度标准
沥青混合料永久变形指标
轮辙试验标准
动稳定度建议标准
➢ 沥青路面车辙防治措施：
• 失稳型车辙：集料级配要有足够的粗颗粒；沥青结合料具有足 够的粘度；集料外表沥青膜具有足够的厚度；
➢ 提高沥青路面水稳定性的措施：
➢ 完善路面构造排水系统。 ➢ 沥青材料选择。 ➢ 集料选择。 ➢ 施工时保持集料枯燥，无杂质，拌和充分，摊铺时不
产生离析，碾压时保证到达压实要求等。
5.3.4 沥青路面疲劳性能
弹性状态的路面材料承受重复应力作用时，可能在低于静载一 次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料强度的降低现象 称为疲劳。
➢ 抗拉强度
直接拉伸试验
间接拉伸试验
当材料的抗拉强度缺乏以抵抗上述拉应力时，路面构造就会产 生拉伸断裂。
➢ 抗弯拉强度
1
=
Pl bh 2
5.3 沥青路面稳定性与耐久性
5.3.1 沥青路面高温稳定性
➢ 车辙的形成机理及影响因素：
• 初始阶段的压密过程
• 沥青混合料的侧向流动
• 矿料的重新排列及矿料骨架的破坏
• 间接拉伸试验 • 直接拉伸试验
➢ 沥青路面低温开裂的预防措施：
• 使用稠度较低、针入度较大的沥青，同时应满足夏季的要求； • 选用温度敏感性低的沥青有利于减小沥青路面的温度裂缝； • 采用吸水率低的集料， • 控制沥青用量在马歇尔最正确用量±5%范围内，但同时也应
保证高温稳定性； • 采用应力松弛性能良好的聚合物改性沥青等。

m R （即层底拉应力≤容许拉应力）
n 路面设计弯沉值：以路面在车辆反复作用下 出现纵向裂缝为临界状态，以纵向网裂为破 坏状态。对处于临界状态的路面测定其路表 弯沉，再统计已承受的标准轴载累计作用次 数，可回归出二者间关系。对多种路面结构 找到这种关系，可得到 l d 的经验公式：
ld60 Ne 0 0.2A CA SA b
F1.632l0s 000.38Ep00.36
2020/12/23
46
F l-s-弯--沉路综表合计修算正弯系沉数值。（（0.弹0性1层m状m体）系理；论的假定与
实际不完全相符，理论值与实测不等，需修正）；
p, --标准轴载的轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径
（cm)；
c --理论弯沉系数；
E 0 或 E n --土基抗压回弹模量（MPa）；
Ne1t136N 5 1 （14-6）
Ne—设计年限内一个车道的累计当量轴次，次/车道； t—设计年限，年； N1—营运第1年双向日平均当量轴次，次/日； γ—设计年限内交通量的平均年增长率； η—车道系数（即车辆横向分布系数），按下表选用
（P379表14-3数据最后一项要修改）
车道特征 双向单车道 双向两车道 双向四车道 双向六车道 双向八车道
n 沥青混凝土面层、半刚性基层要进行层底拉 应力验算，验算其是否产生疲劳开裂。
n 沥青碎石、沥青表处、沥青贯入式、粒料 类基层等抗拉强度很小或为0的结构层不须 验算。
R
Sp
KS
（14-24）
R --路面结构层材料的容许拉应力， MPa；
Sp
--沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强 MPa；
度，
37.5 80 75 66
06规范推荐的各种沥青混合料适宜层厚

• 1、沥青混凝土（AC）：设计空隙率3～5%、连续密级配， 适用于各级公路沥青面层的任何层次，我国《公路沥青路面 施工技术规范》规定：高速公路及一级公路的表面层、中面 层、AC－5～25）。
• 2、沥青稳定碎石混合料基层（ATB）：设计空隙率为3～ 6%、连续密级配，粗粒式及特粗式，适用于基层。（ATB －25～40）
经过炎热季节行车碾压成型） • 代表结构类型：沥青表面处治、沥青贯入式路面
11.1 沥青路面基本特性及分类 11.1.2 沥青路面的分类
• 沥青表处：用沥青和集料按层铺法（或拌和法）铺筑而成的 厚度不超过3公分的沥青面层。
• 适用条件：沥青表处适用于三级及三级以下公路的面层，旧 沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。
《沥青路面》 (2)幻灯片 PPT
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
11.1 沥青路面基本特性及分类 11.1.1 基本特性
• 1、面层抗拉强度低。其强度和整体稳定性取决于 土基和基层的特性。
• 2、透水性小。土基和基层的水份难以排出。 • 3、低温抗变形能力差。 • 4、对交通量较大的路段，为使沥青路面具有较强
• 3、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）：设计空隙率为3～ 4%、间断密级配，适用于铺筑新建公路的表面层或旧路面 加铺磨耗层。
11.1 沥青路面基本特性及分类 11.1.2 沥青路面的分类
• 4、沥青碎石混合料（AM）:设计空隙率6～12%、半开级配， 仅适用于三级及三级以下公路、乡村公路、且沥青混合料拌 合设备缺乏添加矿粉装置和人工炒拌的情况（AM－10～ 40）。
• 5、排水式沥青稳定碎石混合料（OGFC）:设计空隙率大于 18%，细粒式，适用于高速行车、多雨潮湿、不易被尘土污 染、非冰冻地区铺筑排水式沥青磨耗层（OGFC－10～16）。

（6）高速公路、一级公路的沥青路面不宜采 用分期修建。对软土地区或高填方路基、黄土湿 陷地区等可能产生较大沉降的路段，以及初期交 通量较小的公路可“一次设计、分期修建”。
三、沥青路面结构组合设计 2、沥青路面各结构层的选择
三、沥路面结构组合设计
2、沥青路面各结构层的选择 沥青路面面层类型，应与公路等级、使用要
求、交通等级相适应。不仅要考虑高强、平整、 抗滑、热稳定性好、低温性能好、水稳性好和不 透水等特性，还应考虑设几层较为合适。
AC、SMA可用于各级公路的面层；沥青碎石、 沥青贯入式、沥青表处和稀浆封层可用于三、四 公路面层；冷拌沥青混合料可用于交通量小的三、 四级公路面层。
三、沥青路面结构组合设计
三、沥青路面结构组合设计
3、沥青路面结构组合设计要求
1）各结构层的强度组合设计要求 车轮荷载作用于路面表面，路面结构内部产 生的竖向应力和应变随深度而递减，因而对各层 材料的强度（刚度）的要求也可随深度而相应减 小。 因此，路面各结构层一般应按强度自上而下递 减的方式组合。
三、沥青路面结构组合设计
在半刚性结构层上修建沥青面层时，由于半 刚性结构层材料的干缩和温缩开裂，会导致面层 相应出现反射裂缝，应采取防止反射裂缝产生措 施。
三、沥青路面结构组合设计
3、沥青路面结构组合设计要求
3）各结构层的层间结合设计要求 （1）半刚性基层沥青路面宜采取以下措施减 少收缩开裂和反射裂缝： A、选用骨架密实型半刚性基层，严格控制细 料含量、结合料剂量、含水率及养生时间； B、适当加大沥青面层厚度，在半刚性结构上 设置沥青稳定碎石或级配碎石等柔性基层；
三、沥青路面结构组合设计
3、沥青路面结构组合设计要求 3）各结构层的层间结合设计要求 Ｅ、拓宽路面时，新、旧路面接茬处喷涂粘结沥