第14章 沥青路面结构设计

[ z ] 路基土容许垂直压应力→土基性质/车轮荷载作用次数
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14.2.1Biblioteka Baidu破坏状态与设计标准
2）车辙：→提高强度、施工质量 A、定义：路面的结构层及土基在行车荷载重复作用之下的补 充压实，以及材料的侧向位移产生的永久变形→出现在行车 轮带处，形成路面的纵向带状凹陷→高级路面主要破坏型式 B、原因与影响因素：
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14.2.1 破坏状态与设计标准
1）沉陷：→路基压实，改善路基水温状况 A、定义：路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷入变形，有 时凹陷两侧伴有隆起现象。 B、原因与影响因素：
路基土的压缩、路基土承载能力不足、路基水温状况不良 C、设计指标与设计标准：
路基土的垂直压应力或垂直压应变。
z [ z]
z 路基表面由车轮荷载产生的垂直应力→弹性层状体系
面层抗剪强度标准（温度状况）。
[ R]
左：面层中可能产生的最大剪应力→弹性层状体系 右：材料容许剪应力→参考路面温度状况 注：常用于城市道路特定路段的沥青路面设计。
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14.2.1 破坏状态与设计标准
5）低温开裂：→材料设计，加铺应力吸收层 A、定义：路面结构中某些整体结构层在低温时由于材料收缩 受到限制而产生较大拉应力，当其超过材料相应条件下的抗 拉强度时就会产生开裂。 B、原因与特点：
m [ R] m [ R]
左：结构层底面最大拉应力或拉应变→弹性层状体系 右：结构层底面容许拉应力或拉应变→疲劳方程
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14.2.1 破坏状态与设计标准
4）推移： A、定义：沥青路面受到车轮水平荷载作用时，路面表面可能 出现推移或拥起。 B、原因与影响因素：
结构层抗剪强度不足 C、设计指标与设计标准：
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14.1 概 述
14.1.1 路面设计的目的与任务 1）路面设计的任务：
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，在预定的使用期限内满足各级 公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。 2）具体目标：
荷载大小、重复作用次数、结构层与土基性质 C、设计指标与设计标准：
➢ 路面各结构层包括土基的残余变形总和：lre [lre ]
左：路面的计算总残余变形→弹性层状体系+经验公式
右：容许总残余变形→使用要求
➢ 路基表面的垂直变形：
E0
[ ] E0
左：路基表面的垂直应变→弹性层状体系 右：路基表面容许垂直应变→经验公式
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14.2 沥青路面的破坏状态与设计标准 由于沥青路面损坏模式多种多样，各种损坏对
路面使用性能有不同性质和程度的影响。 为了给沥青路面的结构设计提供依据，我国现
行《公路养护技术规范》JTJ073—96将沥青路面的 损坏归纳为以下几类：
裂缝→路面结构整体受到损坏； 变形→路表形状改变； 表层损坏→路面表层损坏。
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14.2.1 破坏状态与设计标准
3）疲劳开裂： A、定义：由行车荷载的反复作用引起的，路面在无显著永久 变形情况下沿轮迹带出现的裂缝。 B、特点与原因：无显著变形→细短横向裂缝→网状，加剧
面层底面疲劳开裂→向表面发展； 稳定类基层疲劳开裂→反射裂缝； C、疲劳寿命/曲线/方程： D、设计指标与设计标准：结构层底面的拉应力或拉应变：
沥青路面设计
本章内容
沥青路面是目前最常用的高级路面之一。本章主 要介绍沥青路面的破坏状态与设计标准、结构设计基 础理论，我国现行柔性路面结构设计方法等内容。通 过学习要具备一般柔性路面结构设计的能力。
14.1 概述 14.2 沥青路面破坏状态与设计标准 14.3 弹性层状体系理论 14.4 沥青路面结构组合设计 14.5 我国现行柔性路面结构设计方法 14.6 外国沥青路面结构设计方法（了解）
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14.1.2 设计方法分类
1）经验与半经验法： A、基础与依据：以已往修建和使用经验为基础。 B、建立过程： ➢依经验确定路面厚度(行车荷载/路基承载力/路面材料强度); ➢修建试验路，实地观察，数据收集； ➢数据整理，建立厚度h→荷载/路基/材料的关系→经验公式； ➢随材料发展，不断修正。 C、特点→通用性不佳 ➢适用范围问题： ➢随环境差异，交通量增长、新材料发展→经验公式需外延→ 试 验路→费时费钱。
横向，严重时才会发展为纵向，间距6~10m； 与荷载无关； C、设计指标与设计标准：低温时结构层材料收缩受到限制而 产生的温度应力应不大于该温度时的容许拉应力。
rt [ tR ]
注：与荷载无关； 材料本身性质所决定。
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14.2.1 破坏状态与设计标准
6）路面弯沉：
A、定义：路面在垂直荷载作用下产生的垂直变形→测量方便、 反映了路面各结构层及土基的整体强度、刚度、路面的使用 性能。
B、原因与影响因素：
路面各结构层及土基的整体强度、刚度，路面的使用状态
C、设计指标与设计标准：路面弯沉
ls [ld ]
路面设计弯沉值Ld：表征路面整体刚度大小的指标，是根 据设计所限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等 级、面层基层类型而确定的路面弯沉设计值，是路面厚度设 计的主要依据，可作为路面竣工验收的最大弯沉验收标准。
路面结构的使用性能随环境和交通荷载的反复作用而逐渐 变坏→具体目标：控制或限制其使用性能在预定的使用年限 内不致恶化到低于某一规定的程度→分析沥青路面损坏的模 式和产生原因，并找到能预估荷载与环境作用下各种损坏出 现和结构特征变坏的方法→确定设计标准与设计基础。
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3）设计内容： ➢ 原材料的选择 ➢ 混合料配合比设计 ➢ 路面结构层组合与厚度计算***重点内容*** ➢ 路面结构的方案比选
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2）理论法/解析法： A、理论基础：以结构分析为基础。
按设计荷载所产生的应力、应变、位移量不超过路面任一结构层 中材料所容许的范围→组合型式与尺寸选择。 B、特征： ➢合适力学模型→计算应力/应变/位移：弹性半空间体、弹性层状 体系、粘弹性层状体系、弹性地基上的板、有限元等； ➢结构层中材料的力学性质与力学参数的表征； ➢定义以基本应力/应变/位移表征的设计标准/指标； ➢用简便的方式表示设计体系与设计步骤。 注：影响因素复杂，材料结构性质变异性大，对荷载环境的影响认 识还不充分，结构分析与使用性能间尚未能建立定量内在联系→解 析法还存在不足→需经验法予以补充修正。