道路工程程之瀝青路面面設(shè)計方法及內(nèi)內(nèi)容第一節(jié)概概述一、瀝青青路面設(shè)設(shè)計的內(nèi)內(nèi)容包括原材材料的調(diào)調(diào)查與選選擇、瀝瀝青混合合料配合合比及基基層材料料配合比比設(shè)計、、各項設(shè)設(shè)計參數(shù)數(shù)的測試試與選定定、路面面結(jié)構(gòu)組組合設(shè)計計、路面面結(jié)構(gòu)層層厚度驗驗算以及及路面結(jié)結(jié)構(gòu)方案案的比選選等。二、路面面結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計的原原則1、根據(jù)據(jù)使用要要求及氣氣候、水水文、土土質(zhì)等自自然條件件，密切切結(jié)合當(dāng)當(dāng)?shù)貙嵺`踐經(jīng)驗，，將路基基路面作作為一個個整體考考慮，進進行綜合合設(shè)計；；2、在滿滿足交通通量和使使用要求求的前提提下，應(yīng)應(yīng)遵循““因地制制宜、合合理選材材、方便便施工、、利于養(yǎng)養(yǎng)護、節(jié)節(jié)約投資資”的原原則第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計進行路面面設(shè)計方方案的技技術(shù)經(jīng)濟濟比較，，選擇技技術(shù)先進進，經(jīng)濟濟合理，，安全可可靠的方方案。3、應(yīng)應(yīng)結(jié)合合當(dāng)?shù)氐貙嵺`踐基礎(chǔ)礎(chǔ)，積積極推推廣成成熟的的科研研成果果，積積極、、慎重重地運運用行行之有有效的的新材材料、、新工工藝、、新技技術(shù)。。4、路路面設(shè)設(shè)計方方案應(yīng)應(yīng)充分分考慮慮沿線線環(huán)境境的保保護、、自然然生態(tài)態(tài)的平平衡，，有利利于施施工、、養(yǎng)護護工作作人員員的健健康與與安全全。5、為為確保保工程程質(zhì)量量，應(yīng)應(yīng)盡可可能選選擇有有利于于機械械化、、工廠廠化施施工的的設(shè)計計方案案。6、對對于地地處不不良地地基的的路段段，為為適應(yīng)應(yīng)路基基沉降降、穩(wěn)穩(wěn)定周周期較較長的的特點點，路路面結(jié)結(jié)構(gòu)可可以遵遵循““一次次設(shè)計計，分分期修修建””的方方案。。第十四四章瀝瀝青青路面面設(shè)計計三、瀝瀝青路路面結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計理理論與與方法法可分為為經(jīng)驗驗法和和力學(xué)學(xué)—經(jīng)經(jīng)驗法法兩大大類。。經(jīng)驗驗法主主要通通過對對試驗驗路或或使用用道路路的實實驗觀觀測，，建立立路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)、車車輛荷荷載和和路面面使用用性能能三者者之間間的關(guān)關(guān)系。。力學(xué)——經(jīng)驗驗法應(yīng)應(yīng)用力力學(xué)原原理分分析路路面結(jié)結(jié)構(gòu)在在荷載載與環(huán)環(huán)境作作用下下的力力學(xué)響響應(yīng)量量，建建立力力學(xué)響響應(yīng)量量與路路面使使用性性能之之間的的關(guān)系系模型型，路路面設(shè)設(shè)計按按使用用要求求，運運用關(guān)關(guān)系模模型完完成結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計。。我國現(xiàn)現(xiàn)行的的規(guī)范范采用用彈性性層狀狀體系系作為為力學(xué)學(xué)分析析基礎(chǔ)礎(chǔ)理論論，以以雙圓圓垂直直均布布荷載載作用用下的的路面面整體體沉降降和結(jié)結(jié)構(gòu)層層的層層底拉拉應(yīng)力力作為為設(shè)計計指標(biāo)標(biāo)，以以疲勞勞效應(yīng)應(yīng)為基基礎(chǔ)，，處理理軸載載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換與與軸載載多次次重復(fù)復(fù)作用用效應(yīng)應(yīng)。第十四四章瀝瀝青青路面面設(shè)計計四、瀝瀝青路路面交交通等等級1、路路面設(shè)設(shè)計年年限——見表表14-1規(guī)定定；2、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸載及及軸載載當(dāng)量量換算算—各各個國國家都都有根根據(jù)本本國國國情確確定的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載載。我我國路路面設(shè)設(shè)計以以雙輪輪組單單軸載載100KN為為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載載。行行駛的的車輛輛型號號多樣樣，由由于不不同力力學(xué)參參數(shù)的的疲勞勞效應(yīng)應(yīng)不同同，我我國規(guī)規(guī)定，，當(dāng)量量軸載載換算算分以以下三三種情情況進進行：：A、當(dāng)當(dāng)以彎彎沉值值和瀝瀝青層層的層層底拉拉應(yīng)力力為設(shè)設(shè)計指指標(biāo)時時，按按式（（14-1）來來換算算；B、當(dāng)當(dāng)以半半剛性性材料料結(jié)構(gòu)構(gòu)層的的層底底拉應(yīng)應(yīng)力為為設(shè)計計指標(biāo)標(biāo)時，，按式式（14-3））完成成軸載載當(dāng)量量換算算；C、對對于貧貧混凝凝土基基層以以底拉拉應(yīng)力力為設(shè)設(shè)計指指標(biāo)時時，按按式第十四四章瀝瀝青青路面面設(shè)計計（14-5）來來完成成。3、設(shè)設(shè)計年年限累累計當(dāng)當(dāng)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸載數(shù)數(shù)設(shè)計年年限內(nèi)內(nèi)一個個車道道通過過的累累計當(dāng)當(dāng)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸次數(shù)數(shù)按式式（14-6））來計計算。。4、交交通等等級路面結(jié)結(jié)構(gòu)在在設(shè)計計年限限內(nèi)承承擔(dān)交交通荷荷載的的繁重重程度度以交交通等等級來來劃分分。我我國瀝瀝青路路面按按承擔(dān)擔(dān)交通通荷載載的輕輕重劃劃分為為輕交交通、、中等等交通通、重重交通通和特特重交交通四四級。。我國瀝瀝青路路面交交通等等級的的劃分分按兩兩種方方法進進行：：一是以以設(shè)計計年限限內(nèi)一一個車車道通通過的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)當(dāng)量量軸次次進行行劃分分；二二是以以營運運車輛輛中的的大客客車、、中型型貨車車、大大型貨貨車、、拖掛掛車等等車型型在一一個車車道上上的日日平均均車數(shù)數(shù)進行行劃分分。第十四四章瀝瀝青青路面面設(shè)計計第二節(jié)節(jié)彈彈性性層狀狀體系系理論論簡介介一、基基本假假設(shè)與與解題題方法法通常將將路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)視為為彈性性半空空間地地基上上由若若干個個具有有一定定厚度度材料料組成成的彈彈性層層狀體體系，，并假假設(shè)：：1、各各層由由均質(zhì)質(zhì)、連連續(xù)、、均勻勻、各各向同同性的的線彈彈性材材料組組成，，用彈彈性模模量和和泊松松比表表征其其彈性性參數(shù)數(shù)；2、最最下一一層為為水平平方向向和豎豎直向向下方方向無無限延延伸的的半無無限體體；3、各各層在在水平平方向向無限限遠處處及最最下層層無限限深處處的應(yīng)應(yīng)力、、變形形和位位移為為零；；4、各各層分分界面面上的的應(yīng)力力和位位移完完全連連續(xù)，，或者者僅豎豎向應(yīng)應(yīng)力和和位移移連續(xù)續(xù)，而而層間間無摩摩擦；；5、、不計計各層層材料料自重重第十四四章瀝瀝青青路面面設(shè)計計根據(jù)相相關(guān)理理論，，得到到計算算公式式（14-16），，該式式為雙雙層彈彈性體體系計計算公公式。。彈性性三層層體系系由兩兩個彈彈性層層以及及彈性性半空空間體體組成成。第十四四章瀝瀝青青路面面設(shè)計計第三節(jié)節(jié)瀝瀝青路路面結(jié)結(jié)構(gòu)組組合設(shè)設(shè)計瀝青路路面通通常由由瀝青青面層層、基基層、、底基基層、、墊層層等多多層結(jié)結(jié)構(gòu)組組成。。瀝青青路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)組合合設(shè)計計應(yīng)遵遵循以以下原原則：：1、保證證路面表表面使用用品質(zhì)長長期穩(wěn)定定。2、路面面各結(jié)構(gòu)構(gòu)層的強強度、抗抗變形能能力與各各層次的的力學(xué)響響應(yīng)相匹匹配。3、直接接經(jīng)受溫溫度、濕濕度等自自然因素素變化而而造成強強度、穩(wěn)穩(wěn)定性下下降的結(jié)結(jié)構(gòu)層次次應(yīng)提高高其抵抗抗能力。。4、充分分利用當(dāng)當(dāng)?shù)夭牧狭?，?jié)約約外運材材料，做做好優(yōu)化化選擇，，降低建建設(shè)與養(yǎng)養(yǎng)護費用用。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計一、瀝青青面層結(jié)結(jié)構(gòu)瀝青面層層可分為為單層、、雙層、、三層。。雙層結(jié)結(jié)構(gòu)分為為表面層層、下面面層；三三層結(jié)構(gòu)構(gòu)分為表表面層、、中間層層、下面面層。表面層應(yīng)應(yīng)具有平平整密實實、抗滑滑耐磨、、穩(wěn)定耐耐久等服服務(wù)功能能，同時時應(yīng)具有有高溫抗抗車轍、、低溫抗抗開裂、、抗老化化等品質(zhì)質(zhì)。中、、下面層層應(yīng)具有有一定的的密水性性、抗剝剝離性，，高溫或或重載條條件下，，瀝青混混合料具具有較高高的抗剪剪強度；；下面層層應(yīng)具有有良好的的抗疲勞勞裂縫的的性能和和兼顧其其他性能能要求。。高速公路路、一級級公路一一般選用用三層瀝瀝青面層層結(jié)構(gòu)，，二級、、三級以以下等級級公路一一般采用用雙層式式瀝青面面層，三三級、四四級公路路一般可可采用雙雙層瀝青青表面處處治結(jié)構(gòu)構(gòu)。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計二、瀝青青路面基基層結(jié)構(gòu)構(gòu)基層結(jié)構(gòu)構(gòu)是承上上啟下保保證路面面結(jié)構(gòu)耐耐久、穩(wěn)穩(wěn)定的承承重結(jié)構(gòu)構(gòu)層，因因此要求求基層具具有較高高的強度度、穩(wěn)定定性和耐耐久性。。瀝青路面面的基層層按材料料和力學(xué)學(xué)特性的的不同，，可分為為柔性基基層、半半剛性基基層和剛剛性基層層三種。。1、柔性性基層主要采用用瀝青處處治的級級配碎石石和無結(jié)結(jié)合料的的級配碎碎石修筑筑基層。。通常瀝瀝青碎石石適用于于中等交交通及更更高交通通等級的的柔性基基層；而而無結(jié)合合料的級級配碎石石適用于于交通等等級較低低的，中中等交通通以下的的瀝青路路面基層層。2、半剛剛性基層層主要采用用水泥、、石灰或或工業(yè)廢廢渣等無無機結(jié)合合料，對對級配第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計集料作穩(wěn)穩(wěn)定處理理的基層層結(jié)構(gòu)。。半剛性性基層的的主要缺缺點是它它本身的的收縮裂裂縫難以以避免。。3、剛性性基層采用低強強度等級級混凝土土修筑基基層混凝凝土板，，板上鋪鋪筑瀝青青面層。。基層結(jié)構(gòu)構(gòu)的厚度度主要應(yīng)應(yīng)滿足強強度與剛剛度的設(shè)設(shè)計要求求，在厚厚度設(shè)計計時，應(yīng)應(yīng)逐層進進行驗算算。除此此之外，，還應(yīng)考考慮施工工的可行行性和材材料規(guī)格格對厚度度的影響響。三、瀝青青路面墊墊層結(jié)構(gòu)構(gòu)位于基層層以下，，主要用用于路基基狀況不不良路段段，以確確保路面面結(jié)構(gòu)不不受路基基中滯留留的自由由水的浸浸蝕以及及凍融的的危害。。在下列情情況下要要設(shè)置墊墊層：第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計（1）地地下水位位高，排排水不良良，路基基經(jīng)常處處于潮濕濕、過濕濕狀態(tài)的的路段；；（2）排排水不良良的土質(zhì)質(zhì)路塹，，有裂隙隙水、泉泉眼等水水文不良良的巖石石挖方路路段；（3）季季節(jié)性冰冰凍地區(qū)區(qū)的中濕濕、潮濕濕路段，，可能產(chǎn)產(chǎn)生凍脹脹需設(shè)防防凍墊層層的路段段；（4）基基層或底底基層可可能受污污染以及及路基軟軟弱的路路段。從墊層設(shè)設(shè)置的目目的看，，墊層可可分為：：防水墊層層、排水水墊層、、防污墊墊層、防防凍墊層層。四、瀝青青路面層層間結(jié)合合瀝青面層層與基層層之間應(yīng)應(yīng)設(shè)置透透層瀝青青或粘層層瀝青；；瀝青面面層由兩兩層或三三層組成成又不能能連續(xù)攤攤鋪時，，則在鋪鋪上層第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計之前徹底底清掃下下層表面面的灰塵塵、泥土土、油污污等有可可能破壞壞層間結(jié)結(jié)合的有有害物質(zhì)質(zhì)，然后后設(shè)粘層層瀝青。。透層瀝瀝青、粘粘層瀝青青，單層層表處下下封層，，稀漿封封層下封封層的材材料規(guī)格格、用量量應(yīng)根據(jù)據(jù)地區(qū)氣氣候特點點，施工工季節(jié)和和結(jié)構(gòu)類類型的不不同，選選定。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計第四節(jié)我我國瀝瀝青路面面設(shè)計方方法采用雙圓圓垂直均均布荷載載作用下下的多層層彈性體體系理論論，以路路表面回回彈彎沉沉值和瀝瀝青混凝凝土層彎彎拉應(yīng)力力、半剛剛性及剛剛性材料料基層彎彎拉應(yīng)力力為設(shè)計計指標(biāo)進進行路面面結(jié)構(gòu)厚厚度設(shè)計計。一、設(shè)計計指標(biāo)與與極限標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)彎沉與彎彎拉應(yīng)力力是目前前各種力力學(xué)經(jīng)驗驗法普遍遍采用的的設(shè)計控控制指標(biāo)標(biāo)。路面結(jié)構(gòu)構(gòu)的路表表彎沉表表征路面面結(jié)構(gòu)在在設(shè)計標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載載作用下下，垂直直方向的的位移。。彎沉是是表征路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)總體剛剛度的指指標(biāo)。我國規(guī)定定路面設(shè)設(shè)計彎沉沉值由公公式（14-21）確確定。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計對于柔性性基層瀝瀝青路面面或組合合基層瀝瀝青路面面，由于于柔性基基層材料料以粒狀狀結(jié)構(gòu)為為主，不不承擔(dān)彎彎拉應(yīng)力力，所以以瀝青面面層承受受較大的的輪載彎彎矩，整整個路面面結(jié)構(gòu)的的極限狀狀態(tài)可能能首先出出現(xiàn)在瀝瀝青面層層底部，，形成初初始裂縫縫，然后后在車輪輪反復(fù)作作用下逐逐步擴展展，瀝青青面層形形成斷裂裂裂縫。。因此，，對于柔柔性基層層和組合合基層的的瀝青面面層，在在路面結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計中必須須驗算彎彎拉應(yīng)力力是否超超出材料料允許的的極限標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。我國規(guī)范范規(guī)定，，瀝青面面層和基基層層底底拉應(yīng)力力作為瀝瀝青路面面結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計的第第二項設(shè)設(shè)計控制制指標(biāo)。。彎拉應(yīng)力力設(shè)計控控制指標(biāo)標(biāo)容許拉拉應(yīng)力按按式（14-24）計計算。二、路面面結(jié)構(gòu)厚厚度設(shè)計計方程式式與設(shè)計計參數(shù)瀝青路面面設(shè)計必必須滿足足兩個式式子（14-25）（（14-26））第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計1、計算算路表彎彎沉值按式（14-27）計計算；2、計算算結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)應(yīng)力按式（14-29）計計算；3、路基基回彈模模量彈性模量量并不是是定值，，工程上上通常采采用承載載板試驗驗或彎沉沉測定的的方法確確定路基基土和路路基材料料回彈模模量值，，并將這這種回彈彈模量作作為彈性性模量用用于計算算。當(dāng)前前，確定定路基回回彈模量量的常用用方法有有：（1）現(xiàn)現(xiàn)場實測測法—按式（14-30～33）計計算；（2）查查表法——確定臨界界高度；；擬定土土的平均均稠度；；預(yù)估路路基回彈彈模量。。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計（3）室室內(nèi)試驗驗法—用小承載載板測得得回彈模模量，然然后乘以以折減系系數(shù)；（4）換換算法—見表14-134、結(jié)構(gòu)構(gòu)層回彈彈模量各結(jié)構(gòu)的的回彈模模量均應(yīng)應(yīng)采用抗抗壓回彈彈模量。。5、結(jié)構(gòu)構(gòu)層材料料的彎拉拉極限強強度我國規(guī)范范規(guī)定采采用間接接拉伸試試驗，即即劈裂試試驗來確確定結(jié)構(gòu)構(gòu)層材料料的彎拉拉極限強強度。三、新建建路面厚厚度設(shè)計計計算步驟驟：1、根據(jù)據(jù)設(shè)計任任務(wù)書的的要求，，確定路路面等級級和面層層類型，，計算設(shè)設(shè)計年限限內(nèi)一個個車道的的累計當(dāng)當(dāng)量軸次次和設(shè)計計彎沉值值；2、、按路基基土類型型與干濕濕類型，，將路基基劃分為為若干路路段，確確定各路路段土基基的回彈彈模量值值；第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計3、擬定定幾種可可能的路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)組合與與厚度方方案，根根據(jù)選用用的材料料進行配配合比試試驗及測測定各結(jié)結(jié)構(gòu)層材材料的抗抗壓回彈彈模量、、抗拉強強度，確確定各結(jié)結(jié)構(gòu)層材材料設(shè)計計參數(shù)；；4、根據(jù)據(jù)設(shè)計彎彎沉值計計算路面面厚度。。5、進進行技術(shù)術(shù)經(jīng)濟比比較，確確定采用用的路面面結(jié)構(gòu)方方案。五、瀝青青路面改改建設(shè)計計改建設(shè)計計應(yīng)遵循循以下原原則：當(dāng)原有路路面需抽抽高等級級時，對對不符合合技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的路路段應(yīng)先先進行線線形改善善，改線線路段路路面按新新建路面面設(shè)計；；對于加加寬路面面、提高高路基、、調(diào)整縱縱坡的路路段應(yīng)視視具體情情況按新新建或改改建路面面設(shè)計；；對于在在原路面面上補強強時，按按改建路路面設(shè)計計。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計1路面面結(jié)構(gòu)狀狀況調(diào)查查與評定定（1）路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)狀況調(diào)調(diào)查交通調(diào)查查、路基基狀況調(diào)調(diào)查、路路面狀況況調(diào)查、、路面修修建與養(yǎng)養(yǎng)護資料料調(diào)查。。（2）路路面結(jié)構(gòu)構(gòu)承載力力調(diào)查確定路面面的計算算彎沉?xí)r時，應(yīng)將將全線分分段，分分段應(yīng)考考慮的因因素：A、同一一路段路路基的干干濕類型型與土質(zhì)質(zhì)基本相相同；B、在同同一路段段內(nèi)，各各測點的的彎沉值值比較接接近；C、各路路段的最最小長度度應(yīng)與施施工方法法相適應(yīng)應(yīng)。原路面當(dāng)當(dāng)量回彈彈模量的的計算按公式（（14-42））計算。。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計3、補強強厚度的的計算在確定出出原有路路面的當(dāng)當(dāng)量回彈彈模量以以后，可可采用彈彈性層狀狀理論進進行補強強層厚度度的計算算。若補補強層為為單層，，以雙層層彈性體體系為設(shè)設(shè)計計算算的力學(xué)學(xué)模型；；補強N-1層層時，以以N層彈彈性體系系為力學(xué)學(xué)模型。。第十四章章瀝瀝青路路面設(shè)計計第五節(jié)外外國瀝瀝青路面面設(shè)計方方法簡介介一、美國國AASHTO設(shè)計方方法1、設(shè)計變變量（1）時間約約束—鼓勵對交交通量大大的工程程采用較較長的分分析年限限。（2）交通—設(shè)計方法法以預(yù)計計的80KN累計當(dāng)量量單軸荷荷載為根根據(jù)，并并考慮交交通量的的逐年增增長系數(shù)數(shù)和車道道分布系系數(shù)。（3）可靠度度—是將某種種可靠程程度納入入設(shè)計過過程的方方法，以以確保各各種設(shè)計計方案在在分析年年限內(nèi)一一直有效