第十三章 柔性路面设计D

AASHTO柔性路面设计方案美国各州公路及运输工作者协会（AASHTO）所推荐的方法是以50年代后期和60年代初在渥太华、伊利诺伊州进行的AASHTO道路试验得到的大量试验成果为基础的。

AASHTO设计委员会于1961年第一次出版了暂行设计指南，1972和1981年又作了修订。

1984~1985年，路面设计委员会和顾问小组根据NCHRP项目20-7/24的研究情况对指南作了修订和扩大，并于1986年出版了现行指南。

AASHTO道路试验所得到的经验性能方程，在现行的指南中仍用作为基本模型，但是作了修正和扩大，使其能适用于美国其他地区。

应注意，初始方程是在给定的气候条件下，针对某种特定的路面材料和地基土推导出来的。

试验地点气候温和，年降水量约为864mm(34in)。

平均冰冻深度约为711mm(28in)。

地基土属于A-6和A-7，排水条件不良，CBR值为2~4。

一、设计变量本节介绍一些与柔性路面和刚性路面都有关的一般设计变量。

其他变量如有效路基土回弹模量和结构数将分别在11.3.3和11.3.4中介绍。

（一）时间约束为了充分利用可能获得的资金，AASHTO设计指南鼓励对交通量大的工程采用较长的分析年限，至少包括一次大修期。

因而，分析年限应等于或大于工作年限，如下所述。

1、工作年限工作年限是指初建的路面结构至需要大修以前的时间，或者是两次大修之间的时间。

它相当于新建的、重建的或经过大修的结构，由其初始服务能力，损坏至最终服务能力所经过的时间。

设计者必须在部门的经验和政策所规定的最小和最大允许围选定工作年限。

工作年限的选定受如下因素的影响：路面的功能等级，维护的类型和水平，用于初期修建的资金，寿命周期费用和其它工程上的考虑。

2、分析年限分析年限为任何设计策略所必须包括的时段。

它可以和选用的工作年限相同。

然而，由于实际工作制约，对所需的分析年限，可能要考虑分期修建或者计划大修。

过去，路面常按20年工作年限进行设计和分析。

2 p
E0
We
e E1、µ1
h
实用上已绘出µ0=0.35，
We
E0、µ0
r
µ1=0.25时的
于对称轴，即它们仅是r和z的函数，因而， τrθ=τθr=0，
2、基τzθ本=τ假θz定=0：，三对剪应力简化为一对；同理，切向位移V=0。
1）多层的，每层均质，各向同性，无重量的线弹性材料组成。
E2）i,µ最i表下示层；水平、竖向都是无限延伸的，其上各层在水平向无
限，但厚度有限，为hi； 3）各层分界上的应力和位移完全连续，层间的摩阻力为零（称滑
8.2 弹性层状体系的应力和位移计算
一、一般概念：
1、力学图式：
将路基路面 看作弹性层 状体系。因 为层状体系 和竖直荷载 都对称于荷 载轴z，可以 采用圆柱坐
δδ
p
r
r
h1 E1 µ1
z
h2 E2 µ2 hi Ei µi
dz
θ dθ
r τrz
σz τθz
z hn En µn
τrθ
τ θr
σr
z σθ τzθ τzr
标。以最大拉应力（或拉应变）小于容许
拉对应水力泥（（或或拉石应灰变等））。稳定类基层，其底面 的最大拉应力（或拉应变）小于容许拉应
r2 [ r2 ], r2 [r2 ]
2力、（车或辙拉（应永变久）变。形）：以车辙为临界状态设计方法
1）采用荷载作用下路基路面结构层内永久变形的总和小于
等于永久变形量。 P [P ] 2）或以路基顶面的竖向压缩应变作
I2 为第二应力状态不
I2
r
z
z r
2 r
2 z
2 zr
I变3 量为；第三应力状态不变

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二、沥青路面的分类
3、按沥青路面特性分：
沥青混凝土； 热拌沥青碎石； 乳化沥青碎石；
沥青碎石混合料；
沥青贯入式；
沥青表面处治。
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二、沥青路面的分类
1）沥青表面处治路面
• 指用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不
超过3cm的沥青路面。
• 沥青表面处治的厚度一般为 1.5~3.0cm，层铺法一般可 以分为单层(1.0~1.5cm)、双层(1.5~2.5cm)、三层 (2.5~3.0cm)。 • 沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层；旧沥青 面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。
• 另一种是面层很厚，或者面层与基层之间的粘结力很大
时，则整个面层内部发生推挤移动。
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沥青路面形成推挤与波浪现象示意图 a)路面沿基层滑动 b)路面内部上下各层相互滑动推挤
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五、沥青路面的高温稳定性
3、影响沥青混合料高温稳定性的因素主要是：
沥青和矿料的性质及其相互作用的特性； 矿料的级配组成等。
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二、沥青路面的分类
2）沥青贯入式路面
• 用沥青贯入碎（砾）石作面层的路面。 • 沥青贯入式路面的厚度一般为4～8cm。 • 当沥青贯入式的上部加铺拌和的沥青混合料时，也称 为上拌下贯，此时拌和层的厚度宜为3~4cm，其总厚
度为7~10cm。
• 沥青贯人式碎石路面适用于二级及二级以下公路的沥 青面层。
沥青混合料的填料宜采用石灰岩和岩浆岩中的强基性岩石
等憎水性岩石经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应
除尽。
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§13-4 沥青路面的施工与质量控制
一、（层）洒铺法沥青路面面层的施工
用洒铺法施工的沥青路面面层，包括沥青表 面处治和沥青贯入式两种。

当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构层受拉区产
生开裂而形成纵裂； 并有可能逐渐发展成网裂。
2、造成路面沉陷的主要原因是：路基土的压缩。 当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的 车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。
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3、控制标准： 为了控制路面的沉陷，可选用路 基的垂直压应力或垂直压应变作为设计标准，如：
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永久变形量。
P [ P ]
2）或以路基顶面的竖向压缩应变作为指标。
z 3 [ z 3 ]
上述设计指标，对任一柔性路面都要满足。
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§13-6 弹性层状体系的弯沉计算
由不同材料的结构层及路基组成的路面结构，在荷载作 用下其应力应变关系一般呈非线性特性，因此说，沥青路 面在力学性质上属于非线性的弹粘塑性体。 但是考虑到行驶车轮作用的瞬时性，在路面结构中产生
B
C zppt课件
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2、双圆图式：
•表面弯沉
E1、µ1 E2、 µ2 E0、µ0
δ δ δ
p D B C z A h H r
竖向应变的总和，70~90%系由路基提供。一般，基层厚度对 弯沉的影响比面层大，E0影响比E2大得多，E0增大20%相当
于E2增大100%的效果。
所以要弯沉减少，提高E0为宜，其次才是E2和H。
最主要的破坏模式为疲劳开裂、低温缩裂和车辙。
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旧混凝土路面补强时常在原有路面上加铺一层沥青罩面
，当混凝土位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强 度时，罩面层就会开裂，这种裂缝即称为反射裂缝。
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