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第2章 路面设计参数

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《路基路面工程》课程教学大纲

《路基路面工程》课程教学大纲

《路基路面工程》课程教学大纲课程名称：路基路面（Road Subgrade and Pavement Engineering）课程编码：60445022 学分：3 总学时：54说 明【课程简介】《路基路面工程》课程是面向土木专业交通土建方向学生的一门专业方向课。

课程主要讲授路基路面的基本概念、路基的防护与加固方法、路基设计、沥青路面设计、水泥混凝土路面设计等内容。

要求学生通过课程内容的学习，熟悉路基路面工程的基本设计原则和规定，掌握各种结构及构件的受力特点及其基本要求，培养良好的结构意识及对常用路基路面工程体系进行正确布置和设计的能力，为今后学习和工作实践奠定扎实的基础。

【课程性质】专业方向课。

【适用专业】土木专业。

【教学目标】课程的主要特点是理论与实践并重，工程性较强,既要认真学习基本理论知识，又要注重工程实践。

通过学习，学生应该了解路基路面材料以及结构的基本概念、路基路面工程相关的交通环境情况、相关材料的特性以及结构相关设计参数；掌握支挡结构的类型和使用条件、布置和构造以及挡土墙设计方法；能够运用理论知识进行路基路面结构的设计。

学生能够运用相关的基本概念、原理和方法等重点内容进行挡土墙设计、沥青路面和水泥混凝土路面结构组合设计与厚度设计，同时具有路基路面工程相关的设施工、养护和质量检测与评定的基本能力。

【先修课程要求】《材料力学》、《结构力学》、《土力学》等。

【能力培养要求】要求学生通过理论学习，掌握路基边坡稳定性分析方法，能够进行路基支挡结构设计、沥青路面设计以及水泥混凝土路面的设计和制图，并且对路基路面的施工和养护有进一步的了解。

【学习总量】理论学时为54学时，自主学时为350学时，总学时为404学时。

【教学方法与环境要求】以理论教学为主，辅助ppt课件教学。

【学时分配】学 时 安 排序号 内 容理论课时实验课时实践课时习题课时小计1 第一章 概论 4 42 第二章 路基土的特性及设计参数 4 43 第三章 路基设计 8 84 第四章 路基防护与支挡结构设计 6 65 第五章 路基施工 2 26 第六章 交通荷载级路面设计参数 2 27 第七章 路面基层 4 48 第八章 沥青路面设计 10 109 第九章 水泥混凝土路面设计 10 1010 第十章 路面施工 2 211 第十一章 路基路面养护与管理 2 2总 计 54 54 【教材与主要参考书】教 材：路基路面工程，黄晓明，人民交通出版社，2016年4月，第4版。

公路沥青路面设计规范

公路沥青路面设计规范

2.3为排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中源自状态，下列情 况下的路基应设置垫层。
a.地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段。 b.排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段。 c.季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设防冻垫层的路段。 d.基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。 2.4结构层设计时应采取技术措施, 加强路面结构各层之间的紧密结合、提高路面结 构整体性，避免产生层间滑移。 a.各种基层上应设置透层沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液体沥青、稀 释沥青、乳化沥青等。洒布数量宜通过现场试验确定，对粒料基层应透入3~6mm为宜。 b.在半刚性基层上应设下封层。 c.沥青层之间应设粘层，粘层沥青宜用乳化沥青，洒布数量宜为0.3～0.5kg/m2。 d.新、旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝土板之间应洒布粘层沥青，宜用热沥青、 改性热沥青或改性乳化沥青。拓宽路面时，新、旧路面接搓处，宜喷涂粘结沥青。
4.3 对以下情况宜选用改性沥青： a.当用道路石油沥青拌制的沥青混合料的技术指标达不到高温稳定性、水稳定性、 低温抗裂性能指标要求时； b.对交通量繁重、重载车较多的公路，沥青表面层宜选用改性沥青；并视实际情 况中面层也可选用改性沥青或稠度低一号的沥青； c.温差变化较大，高温或低温持续时间较长的严酷气候条件的公路； d.铺筑特殊结构的表面层，如开级配抗滑层，沥青玛蹄脂碎石，超薄罩面层，排 水路面，彩色路面等； e.路线线形处于连续长纵坡、陡坡及半径较小匝道，制动、起动频繁、停车场等 路段以及有特殊要求的公路。
1.3各类基层、底基层压实度及抗压强度
层位
基层 底基层
水泥粉煤灰稳定类基层、底基层的压实度及七天抗压强度

第三篇(1分篇)第二章 路面设计有关资料和参数的确定(8)

第三篇(1分篇)第二章 路面设计有关资料和参数的确定(8)

确定：
——一般按选定材料进行材料配合比设计——测定参数。 ——高速、一级初步设计或二级及以下公路可借鉴本地区已有
的试验资料或工程经验确定。
基层、底基层材料设计参数——部分材料参考值
配合比或
材料名称
规格要求
抗压模量Ｅ (MPa) （弯沉计算 用） 1100～1500 1300～1700 1100～1500 1300～1700
i 2 0 i
5
2.现场轮隙弯沉法：
E0 D
2 p 2 1 0 0 102 K1l0


3.查表法（适用于新建公路）
方法与步骤
1）判断各路段的干湿类型
根据路基高度和预估的路面厚度，确定路基的临界高度，按土类 和公路自然区划，查表2判定该路段的干湿类型。
2）确定各路段路基土的平均稠度
解放CA340
解放CA390 东风EQ140 黄河JN150 黄河JN162 黄河JN162A
78.70
105.15 92.90 150.60 174.50 178.50
36.60
60.15 50.00 82.60 100.0 100.0
21.40
35.00 23.70 49.00 59.50 62.28
2000
1000 100 200 200
30.4
55.2 160 27.2 100
0.005
0.075 16.905 0.003 1
1
1 2 1 1 0.252 0.017 0.354
0.005
0.092 17.348 0.003 1.252
10
92 17.4 0.6 250
解：
1.求各类车型的轴载换算系数：

路面设计理论与方法

路面设计理论与方法
路面设计理论与方法
本课程教学内容
第一篇 第二篇 第三篇 第四篇

路面设计概念和原理 路面设计参数 柔性路面设计理论与方法 刚性路面设计理论与方法
讨论的主要问题

路面有几类？ 相应的设计理论、方法是什么？


设计标准？
典型的筑路材料与相应的设计参数？

已有路面的评价与加铺设计？
第一篇 路面设计概念和原理
第二篇 路面设计参数
第一章 交通
路面设计使用期内标准轴载的累计作用次数—交通量、 轴载大小、交通量年平均增长率、当量轴次。
•1.1车辆荷载的特性
轴型：单轴、双轴或三轴
轮组：单轮组、双轮组 标准轴载：我国设计规范选用双轮组单轴载100KN作为标 准轴载。其他设计参数为：双轮组轮载为50KN，均布压强 0.7MPa,当量圆直径为21.3cm，双轮中心间距31.95cm（1.5倍当 量圆直径）。


3.水泥混凝土做基层（比如旧水泥混凝土路面或碾压混凝土、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，composite pavement）；
4.采用沥青混合料与无结合料的集料组成的结构，称柔性路面（flexible pavement)）； 5.在路基上或处治了的路基上铺筑约400mm~550mm的全厚式沥青混合 料结构层，称全厚式沥青路面（Full-Depth Asphalt Pavement）。
路面的分类
按力学性分为：Fra bibliotek 柔性路面…刚度低、强度小、弯沉大，
对基层与路基的作用力大。
刚性路面…刚度大、强度高、弯沉小，
对基层与路基的作用力小。

2路面基层

2路面基层
属于松散介质（土） 材料级配、形状、表面构造、密实度、含水量都是其力
学性能的影响因素
按嵌挤原则（典型骨架嵌挤结构）组成时，主要靠石料的 强度、尺寸、棱角性和密实程度来获取结构强度；
按密实原则（典型悬浮密实结构）组成时，细料含量及密 实度是强度的主要影响因素。
2.1.2粒料类基层材料的力学表现
0.3 0.15 0.075
粗粒式 AC-25 100 90-100 75-90 65-83 57-76 45-65 24-52 16-42 12-33 8-24 5-17 4-13 3-7
AC-20 中粒式
AC-16
100 90-100 78-92 62-80 50-72 26-56 16-44 12-33 8-24 5-17 4-13 3-7 100 90-100 76-92 60-80 34-62 20-48 13-36 9-26 7-18 5-14 4-8
2.1.3 级配碎石
级配碎石用原材料
2）集料规格
级配碎石粗集料
用作基层最大公称粒径 ≯31.5mm（26.5mm）， 用作底基层≯37.5mm
使用砾石时宜掺碎石
级配碎石细集料
宜使用细筛余料或专门轧 制的细碎石集料
宜將机制细料、机制砂与 天然砂搭配使用
级配碎石的配料规格≥4 种
2.1.3 级配碎石
反复荷载下出现塑性变形累积，不 存在疲劳极限。
碎（砾）石材料回弹模量随偏应力变化 土体应力与土的平衡状态
砂砾在不同偏应力下塑性形变的发展
2.1.3 级配碎石
定义：各档粒径的碎石集料按一定比例混合，级配满足一定要求，
且塑性指数IP和CBR（力学控制指标）均符合规定要求的混合料。
应用：
是我国（大陆）之外世界主要经济体的主要沥青路面基层； 我国规范要求：

1.路面工程(第2章)-粒料类基层

1.路面工程(第2章)-粒料类基层

影响集料级配的主要因素为公称最大粒径、4.75㎜ 1. 影响集料级配的主要因素为公称最大粒径、4.75㎜ 0.075㎜的通过率。 及0.075㎜的通过率。 公称最大粒径越大，集料中粗集料就越多， 2. 公称最大粒径越大，集料中粗集料就越多，因此容 易形成稳定的骨架作用，具有更高的CBR CBR值 易形成稳定的骨架作用，具有更高的CBR值；但粒 径太大又容易离析、不均匀，会使混合料强度、 径太大又容易离析、不均匀，会使混合料强度、密 实度下降。 实度下降。
路面构造与施工
填隙碎石
粒料类基层
用单一尺寸的粗碎石做主骨料，形成嵌锁结构， 用单一尺寸的粗碎石做主骨料，形成嵌锁结构， 再用石屑填满碎石间的空隙，增加密实度， 再用石屑填满碎石间的空隙，增加密实度，提高稳定 这种路面结构层称作填隙碎石 填隙碎石。 性，这种路面结构层称作填隙碎石。 填隙碎石可适用于各等级道路的底基层和二级以下 公路的基层。 公路的基层。
路面构造与施工
级配碎石基层施工
粒料类基层
材 料 要 求
级配碎石破坏最主要原因： 级配碎石破坏最主要原因：材料质量较 成渝高速公路大部分已经破坏， 差。成渝高速公路大部分已经破坏，开挖发 现基层中有数量不少的泥土和风化页岩， 现基层中有数量不少的泥土和风化页岩，严 重影响其嵌挤作用而丧失承载能力。 重影响其嵌挤作用而丧失承载能力。但有相 当长的段落至今使用十分良好， 当长的段落至今使用十分良好，开挖可见材 料干净、致密，有很高的嵌挤强度。 料干净、致密，有很高的嵌挤强度。
路面构造与施工
级配砾石
粒料类基层
粗、细砾石集料和砂各占一定比例，并且其颗粒 细砾石集料和砂各占一定比例， 组成符合密实级配要求且其塑性指数和承载比符合规 定要求的混合料， 级配砾石。 定要求的混合料，称级配砾石。 级配砾石可适用于轻交通的二级和二级以下公路的 基层，以及各级道路的底基层. 基层，以及各级道路的底基层. 天然砂砾掺加部分未经筛分的统货碎石组成的 混合料称级配碎砾石 级配碎砾石， 混合料称级配碎砾石，其强度和稳定性介于级配碎 石和级配砾石之间

路基工程复习资料

第一章：路基：是按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受由路面传递下来的行车荷载。

路基设计的一般要求：（1）具有足够的整体稳定性（2）具有足够的强度（3）具有足够的水温稳定性路基工作区：附加应力（车轮荷载在土基中产生的应力）随深度增加而减小，自重应力随深度增加而增加。

随深度在增加就会急剧减小。

当～时，即在某一深度处，附加应力（车轮荷载在土基中产生的应力）为土基自重应力的0.1～0.2倍，如果再从该深度处以下，那么附加应力会更小，可以忽略不计。

那么此时，就称为路基工程区，也就是说把车辆荷载在土基中产生应力作用的这一深度叫路基工作区。

当路堤填筑高度时，车辆荷载作用深度位于填筑高度内，路堤应按规定要求分层填筑与压实，内尤其应注意填筑质量；对于的矮路堤，此时不但要对填土充分压实，而且要保证工作区内原地面以下土层具有足够的强度和稳定性。

路基路面的设计指标是：回弹模量E0。

路基强度指标：回弹模量E0、土基反应模量K0、CBR。

回弹模量的测试方法有：现场（野外）测试、室内测试、查表法。

原理：在最不利季节通过承载板对土基逐渐加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值0-0.5mm范围，路基软弱时测至1mm，经过计算求得土基回弹模量，作为路面设计参数使用。

CBR：是美国加利福利亚州提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标，采用高质量标准碎石为标准，用对应于某一贯入度的土基单位压力P与相应贯入度的标准压力的比值表示CBR值。

CBR试验有三个要点：（1）对象主要是粘性材料；（2）水浸泡试验是基本条件；（3）材料的颗粒尺寸必须加以限定。

为了模拟材料在使用过程中的最不利状态，加载前饱水四昼夜。

在浸水过程中和贯入试验时，在试件顶面施加荷载板，以模拟路面结构对土基的附加应力。

其重量应根据预计的路面结构重量来确定，但不得小于45.3N。

试件浸水至少淹没顶部2.54cm。

影响路基稳定性因素：1.地理条件：地形、地貌。

第2章 路基土的特性及设计参数

漂（卵）石质土： 巨粒组（粒径大于60mm ）质量占总质量 15%~50% （含50%）的土。
2.1 路基土的分类及工程特性
2.1.1 路基土的分类 (1) 巨粒土
巨粒组（粒径大于60mm ）质量少于或等于总质量15%的 土，可扣除巨粒，按粗粒土或细粒土的相应规定分类定名。
2.1 路基土的分类及工程特性
10 0
累积曲线
d60
d30
d10
粒径(mm)
2.1 路基土的分类及工程特性
2.1.1 路基土的分类
土的塑性指标
液限
土从流动状态转变为可塑状态的界限 含水率，用WL表示。
塑限
土由可塑状态转变为半固体状态的界 限含水率，WP表示。
塑性 指数
液限与塑限的差值，IP=WL -WP
液性指数：
IL
W WP WL WP
2.3 路基水温状况及干湿类型
2.3.3 路基土的基质吸力与饱和度
《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）: 路基存在四种干湿状态：干燥、中湿、潮湿、过湿。
路基干湿类型的划分指标：

平均稠度：
c

L L P
缺点： 对于塑性指数为零或接近于零的土组，土的平均稠
度不能全面反应路基的工作状态。
图1土基中沿深度的应力分布
令 则 土基自重引起的压应力： 土基中任一点受到的竖向压应力：
2.2 路基的力学强度特性
2.2.2 路基工作区 在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与
路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为 1/10~1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。
该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚 度的增加而减小。

路基路面工程第2章行车荷载、环境因素与土基的承载能力-6


6
0.2401
80~100
144
0.6561
100~110
16
1.2155
110~120
1
1.749
<40
14
0.0032
40~80
21
0.0162
80~120
44
0.125
120~160
42
双轴
160~180
44
0.4802 1.044
180~200
21
1.629
200~220
101
2.431
220~240
（水平力、振动力）（瞬时性、重复性）
2019/7/9
中等平整度路面，
车速60km/h， 轮胎着地长23cm 通过时间0.0138s
1）汽车对道路的水平力作用 汽车运动形式不同，产生的水平力的大小和方向也不同。 上坡和加速—汽车对路面产生向后的水平力； 下坡制动及减速—产生向前的水平力； 在弯道上行驶—产生侧向水平力； 直线等速运动—克服各种阻力而对路面施加一定的水平力。 后果：水平力易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求 面层材料有足够的抗剪强度—城市道路 大小：与垂直压力P、轮与路面附着系数ψ有关
由交通量调查得到的 各类车辆的日交通量乘以 与相应的轴载谱百分率→ 各类车辆各级轴载的相应 日作用次数。 轴载谱的应用：轴载调查→轴载谱→各级轴载作用次数；
“实践→理论→实践”
2019/7/9
2）轴载换算
道路上行驶的汽车轴载与通行次数可以按照等效原则换 算为某一标准轴载的当量通行次数。我国水泥混凝土路面设 计规范和沥青路面设计规范均选用双轮组单轴轴载100KN作 为标准轴载。
qmax≤p×ψ

第二部分-路基设计

第二章路基设计2.1路基设计2.1.1 路基横断面布置由横断面设计（查《公路工程技术标准》（JTGB01—2003））部分可知，路基宽度为7m，其中路面跨度为6.00m，土路肩宽度为0.5×2=1.0m。

；路面横坡为1.5%，土路肩横坡为2.5%.图2-1 路基横断面图2.1.2 路基最小填土高度拟建道路为四级公路，双向两车道，设计车速20km/h。

根据《公路路基设计规范》JT GD 30-2004,路基宽查表，选用一般值7m。

为整体断面形式，车道宽3m，土路肩为0.5m。

其标准横断面形式见设计图纸。

该工程位于平原微丘区地下水位于路面下，临界高度Ho>H，路基保持干燥状态，查路堤边坡坡度表，取边坡坡度1：1.5.直线形边坡。

路堤填料与压实标准：路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）表4.0.4的要求.表2-1 路床土最小强度和压实标准表2-2 路堤土最小强度和压实标准2.1.3 路基处理(1) 一般路基处理原则：路基河塘地段，先围堰清淤、排水，然后将原地面开挖成台阶状，并回填灰土至原水面，路基底部采用石灰土处理，路床顶面以下0-80cm采用石灰土处理；路基高度≤2.0m路段，清除耕植后，将原地面挖至25cm深压实后才可填筑，路床顶面以下均采用掺石灰土处理；路基高度>2.0m 的路段，路床顶面以下0-60cm采用石灰土处理层,对于路基中部填土的掺灰,又施工建立根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。

(2) 路床处理（（JTJ013—95）《公路路基设计规范》）①路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。

路床顶面横坡应与路拱坡度一致。

②挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。

地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。

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车辆的轴型
2.标准轴载确定的依据
标准轴载一般要求对路面的响应较大， 同时又能反映本国公路运输运营车辆的总体 轴载水平。
我国根据公路运输运营车辆的实际，规 定公路与城市道路路面设计以单轴双轮组重 100kN作为设计标准轴载，以BZZ-100表示。
3.超载与超限
超载运输：指车辆所装载的货物（或人员）
2.轮迹横向分布的测定
3.轮迹横向分布的测定在路面设计中的体现
1）沥青路面 在设计沥青混凝土路面时，采用车道系数
ƞ反映轮迹的横向分布。 （车道系数：不同情况车道的横向分布系数 与单车道横向分布系数之比。） 2）水泥混凝土路面 采用横向分布系数ƞ反映轮迹的横向分布。
§2.2 轴载换算
一、轴载换算的原则与方法
交通荷载和路面材料参数是进行路面结
构设计的输入参数，它们决定了路面结构的组合 形式和路面结构层的厚度。
§2.1 交通荷载
汽车是路面的服务对象，路面的主要功能 是长期保证汽车快速、安全、舒适地通行。汽 车荷载也是使路基和路面结构遭受破坏的主要 肇因。要能设计和修建出既符合使用要求又经 久耐用的路基和路面结构物，就必须首先对行 驶在路上的车辆作一考察。
标准轴载 标准轴载P（kN） 轮胎接地压强p（MPa） 单轮传压面当量圆直径d（cm） 两轮中心距（cm）
BZZ—100 100 0.70 21.30 1.5d
a）单圆图示 b）双圆图示
三、运动车辆对道路的动态影响
行驶状态的汽车除了施加给路面垂直静压力之 外，还给路面施加水平力，震动力。
1.水平作用力 主要包括：（1）汽车在道路上等速行驶，车轮受到
方法与步骤 （1）注视测力环或压力表，工作情况是否正常，然后放松千斤顶油门卸载，稳压1min，将指针对零或记录 初始读数。
（2）测定土基的压力一变形曲线。用千斤顶加载,采用逐级加载卸载法，用压力表或测力环 控制加载量,荷载小于0.1MPa时，每级增加0.02MPa，以后每级增加0.04MPa左右。为了使加 载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后，稳定1min，立即读记 两台弯沉仪百分表数值，然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0，待卸载稳定1min后，再次读数 ，每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时，取平均 值。如超过30%，则应重测，当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。 （3）各级荷载的回弹变形和总变形，按以下方法计算： 回弹变形L=（加载后读数平均值一卸载后读数平均值）×调弯沉仪杠杆比 总变形L ′ =（加载后读数平均值一加载初始前读数平均值）×调弯沉仪杠杆比 （4）测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初 读数，然后将汽车开出10m以外，读取终值数，两只百分表的初、终读数差之平均值乘弯沉 仪杠杆比即为总影响量a。 （5）在试验点下取样，测定材料含水率。取样数量如下：
车辆作用于路面的垂直压力与水平力
2.振动荷载
汽车在道路上行驶，由于车身自身的震动和路面 的不平整，其车轮实际上是以一定的频率和振幅在路 面上跳动，作用在路面上的轮载时而大于静态轮载， 时而小于静态轮载，呈波动状态。
轮载的这种波动，可近似地看作为呈正态分布，其 变异系数(标准离差与轮载静载之比)主要随下述三因素 而变化：
(1) 行车速度。车速越高，变异系数越大； (2) 路面的平整度。平整度越差，变异系数越大； (3) 车辆的振动特性。轮胎的刚度低，减振装置的 效果越好，变异系数越小。 正常情况下，变异系数一般均小于0.3。
2.振动荷载
汽车在道路上行驶，由于车身自身的震动和路面 的不平整，其车轮实际上是以一定的频率和振幅在路 面上跳动，作用在路面上的轮载时而大于静态轮载， 时而小于静态轮载，呈波动状态。
当汽车处于停驻状态下，对路面的作用力为静 态压力，主要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它 的大小受下述因素的影响：
（1） 汽车轮胎的内压力pi； 货车轮胎的标准静内压力pi一般在0.4～0.7MPa
范围内。通常轮胎与路面接触面上的压力p略小于 内压力pi ，约为(0.8～0.9) pi 。车轮在行驶过程中， 内压力会因轮胎充气温度升高而增加，因此，滚动 的车轮，接触压力也有所增加，达到(0.9～1.1) pi 。
路面给它的滚动摩阻力，路面也相应受到车轮施加于它 的一个向后的水平力；（2）汽车在启动、加速和爬坡 过程中，为了克服重力与惯性力，需要给路面施加向后 的水平力；（3）在下坡行驶或者在减速行驶过程中， 需要给路面施加向前的水平力；（4）汽车在弯道上行 驶，为了克服离心力，保持车身稳定不产生侧滑，需要 给路面施加侧向水平力。
第2章 路面设计参数
2016年11月5日
复习： 1.对路面的基本要求； 2.路面结构及层位功能； 3.影响路面结构性能的自然因素。
路面结构的设计参数：
（1）交通荷载，包括交通量和荷载大小。
（2）路面结构参数，指路面各结构层的厚度。
（3）路面材料参数，指路面各结构层的力学参
数，包括抗压回弹模量、弯拉模量、劈裂强度和 泊松比。
或
Ne

365N1

[(1
)t
1]
Ne


365Nt
(1 )t1
[(1
)t
1]
t为使用年限，N1 为开始年的年平均日交通量。
§2.3 路基土的力学强度特征及设计参数
一、土基的受力特性 1.应力-应变的非线性特征
1）土基顶面的承载板试验
方法与步骤 （1）根据需要选择有代表性的测点，测点应位于水平的路基上，土质均匀，不含杂物； （2）仔细平整土基表面，撒干燥洁净的细砂填平土基凹处，砂子不可覆盖全部土基表面 避免形成一层。 （3）安置承载板，并用水平尺进行校正，使承载板处于水平状态。 （4）将试验车置于测点上，在加劲小梁中部悬挂垂球测试，使之恰好对准承载板中心， 然后收起垂球。 （5）在承载板上安放千斤顶，上面衬垫钢圆筒，并将球座置于顶部与加劲横梁接触。如 用测力环时，应将测力环置于千斤顶与横梁中间，千斤顶及衬垫物必须保持垂直，以免加 压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。 （6）安放弯沉仪，将两台弯沉仪的测头分别置于承载板立柱的支座上，百分表对零或其 他合适的初始位置。
超过车辆额定的载货质量（或人员数）。主 要关注的是汽车性能以及由此而引发的行车 安全性。 超限运输：是指在公路上行驶的车辆、工程 机械，其总质量、轴载质量、外形尺寸三者 之一超过法定的限制标准，其中总质量和轴 载质量是直接关系到对道路结构破坏的因素。
三、静态车辆对道路的影响
汽车对道路的作用分为：停驻状态和行驶状态。
三、静态车辆对道路的影响
（2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状； （3）轮载的大小。
轮胎的刚度随轮胎的新旧程度而有不同，接触 面的形状和轮胎的花纹也会影响接触压力的分布， 一般情况下，接触面上的压力分布是不均匀的。不 过在路面设计中，通常忽略上述因素的影响，而直 接取内压力作为接触压力，并假定在接触面上，压 力是均匀分布的。
1.滚动阻力：F0= µ ·P
µ =0.01-0.02（AC、CC路面）
向前 ← （轮胎对路面） µ=0.025-0.05（砂石路面）
2.牵引力引起的水平力：Fd≦Φ · P
Φ通常为0.5-0.7（干燥）
0.3-0.5（潮湿） 0.1-0.2（结冰）
3.起动（制动）阻力：Fs≦f s ·P
f s通常为0.7-0.8（干燥）
3.重复荷载下土基的变形特征
土基承受着车轮荷载的多次重复作用。每一次荷载作用 之后，回弹变形即时消失，而塑性变形则不能消失，残留在土 基之中。随着作用次数的增加，产生塑性变形的积累，总变形 量逐渐增大。最终会导致二种不同的情况，一种情况是土体逐 渐压密，土体颗粒之间进一步靠拢，每一次加载产生的塑性变 形量愈来愈小，直至稳定，停止增长，这种情况不致形成土基 的整体性剪切破坏；另一种情况是荷载的重复作用造成了土体 的破坏，每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形 ，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达到破坏阶段。
2.沥青路面的轴载换算方法
3.水泥混凝土路面的轴载换算方法 1）交通调查与分析
年平均日交通量（ADTT）=初期年平均日交 通量（双向）乘以方向分配系数和车道分配 系数
2）以轴型为基础的轴载换算 3）以车辆类型为基础的轴载换算
二、累计标准轴载作用次数
道路的交通量会随年份而增长的。现在的车比以 前多得多，且每年都在增长，而要求得路面在使用期 内通过的累计车辆次数，必须考虑交通量的年增长率 γ。当然 γ很难正确估计 ，只能预估，考虑今后可能 达到的饱和量和地方经济文化发展趋势等因素确定。
1.轴载换算的基本原则
把非标准的作用次数换算为标准轴载的作 用次数，称为轴载换算。
原则：第一、同一种路面结构在换算成标准轴载 作用下与未换算的非标准轴载作用下达到相同的 损伤程度；第二、对某一种交通组成，不论以哪 种轴载标准进行换算，由换算所得轴载作用次数 计算的路面厚度相同。
2.沥青路面的轴载换算方法
4.交通荷载的瞬时性多次重复性
汽车荷载对路面的多次重复作用也是一项重 要的动态影响,对于弹性材料，在重复荷载作用 下，呈现出材料的疲劳性质，也就是材料的强度 将随荷载重复次数的增加而降低。对于弹塑性材 料，如土基和柔性路面，在重复荷载作用下，将 呈现出变形的逐渐增大，称为变形的累积，所以 对于路面设计，不仅要重视轴重静力与动力的量 值，道路通行的各类轴载的通行数量也是重要的 因素。
3.交通荷载的瞬时性
行驶的汽车对路 面施加的荷载有瞬时 性，车轮通过路面上 任一点，路面承受荷 载的时间是很短的， 大约只有0.01～0.10S 左右。在路面以下一 定深度处，应力作用 的持续时间略长一点 ，但仍然是十分短暂 的。
车速与路面变形的关系 1-刚性路面，板角挠度和板边应变量随车速的变化； 2-柔性路面，表面总弯沉量随车速的变化。