《路基路面工程》

PavementEngineering國家精品課程

主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)瀝青路面的分類與特性第三節(jié)瀝青路面的使用性能和分區(qū)第四節(jié)彈性層狀體系理論第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計指標和標準第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計主要內(nèi)容第七節(jié)我國瀝青路面厚度設(shè)計第八節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計第九節(jié)瀝青路面改（擴）建設(shè)計第十節(jié)國外主要瀝青路面設(shè)計方法概述第一節(jié)

概述核心內(nèi)容瀝青路面的基本特性瀝青路面的損壞類型及其成因?qū)r青路面的性能要求瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容與方法1、瀝青路面的基本特性瀝青路面的工程特點

①優(yōu)良的力學性能－變形性能與強度

②良好的抗滑性－雨天的行駛安全性

③施工方便－強度形成速度和維修

④經(jīng)濟耐久－使用壽命

⑤有利于分期修建瀝青路面結(jié)構(gòu)受力示意圖（1）表面平整無接縫、行車較舒適；（2）結(jié)構(gòu)較柔，振動小，行車穩(wěn)定性好；（3）車輛與路面的視覺效果好；（4）施工期短、施工成型快，能夠迅速交付使用

（在機場跑道、高速公路上尤其需要）；（5）易于維修，可再利用；（6）強度和穩(wěn)定性受基層、土基影響較大；（7）瀝青混合料力學性能受溫度影響大；（8）瀝青會老化，瀝青結(jié)構(gòu)層易出現(xiàn)老化破壞。

1、瀝青路面的基本特性◆瀝青路面的優(yōu)缺點（與普通水泥路面相比）1）裂縫2、瀝青路面的損壞類型及其成因Top-downCrackDown-topcrack表觀形態(tài)分有：橫裂、縱裂、網(wǎng)裂、塊裂、不規(guī)則裂鋒等產(chǎn)生原因：橫向裂縫：分荷載型和非荷載型，非荷載型又分為瀝青面層縮裂和基層反射裂縫。荷載型因拉應(yīng)力超過材料疲勞極限引起，從下向上發(fā)展；非荷載型瀝青面層縮裂因冬季瀝青材料收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于材料強度引起，反射裂縫因基層收縮開裂向面層延伸引起。縱向裂縫：路面分幅攤鋪時，接縫未處理好；路基原因等引起失穩(wěn)。網(wǎng)裂：上述裂縫未及時處理，水滲入所致；結(jié)構(gòu)強度不足；瀝青老化等1）裂縫cracking2、瀝青路面的損壞類型及其成因2）車轍rut定義：路面結(jié)構(gòu)及路基在行車荷載作用下的補充壓實，或結(jié)構(gòu)層及路基中材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積永久變形。車轍還包括輪胎磨耗引起的材料缺省。

車轍是瀝青路面的主要破壞型式，對于半剛性基層瀝青路面，車轍主要發(fā)生在中面層或瀝青表層。原因：

1）瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足，塑性變形累積；

2）路面結(jié)構(gòu)及路基材料的變形累積；

3）車輛渠化交通的荷載磨耗－－磨耗型車轍。

2、瀝青路面的損壞類型及其成因3）松散剝落RavellingandStripping定義：瀝青從礦料表面脫落，在荷載作用下面層呈現(xiàn)的松散現(xiàn)象。瀝青層出現(xiàn)松散剝落將會繼而出現(xiàn)坑槽破壞。原因：

1）瀝青與礦料黏附性差（瀝青黏性差、集料黏附等級低、集料潮濕、瀝青老化后性能下降、凍融等）；

2）水的作用；

3）瀝青在施工中的過度加熱老化。2、瀝青路面的損壞類型及其成因4）表面抗滑不足surfaceskidresistance定義：瀝青路面在使用過程中，表面集料被逐漸磨光，或者出現(xiàn)瀝青層泛油，使得瀝青表層出現(xiàn)抗滑能力不足。原因：

1）集料軟弱，宏觀紋理和微觀構(gòu)造??；

2）粗集料抵抗磨光的能力差（由磨光值、棱角性、壓碎值等表征）；

3）級配不當，粗料少、細料多；

4）用油量偏大，或出現(xiàn)水損害；

5）瀝青稠度太低；

6）車輪磨耗太嚴重。2、瀝青路面的損壞類型及其成因①強度與剛度(開裂、變形)②穩(wěn)定性(高、低溫、水穩(wěn)定性)③耐久性(疲勞、老化)④平整性(舒適、動荷)⑤抗滑性(安全)⑥少塵性(環(huán)保)TransportationCollege,SoutheastUniversity3、對瀝青路面的基本要求高溫穩(wěn)定性-高溫下抵抗永久變形的能力；低溫抗裂性-抵抗低溫抗裂的能力；水穩(wěn)定性-抵抗水損害的能力，密級配路面抗?jié)B和排水路面透水；耐久性—抵抗老化與荷載重復(fù)作用的能力；抗滑能力—保證不利情況下車輛安全形勢的能力。3、對瀝青路面的基本要求◆瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容

結(jié)構(gòu)組合設(shè)計材料組成設(shè)計厚度設(shè)計驗算結(jié)構(gòu)方案比選路肩構(gòu)造設(shè)計排水系統(tǒng)設(shè)計4、瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容與方法瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法種類

經(jīng)驗法：AASHTO法；CBR法。

依據(jù)調(diào)查或大型試驗總結(jié)得到的設(shè)計方法，其特點是符合試驗地的實際，但是不能結(jié)合不同地方的實際。力學經(jīng)驗法（M-E）：AI法；SHELL法；我國設(shè)計方法。

依據(jù)力學模型計算結(jié)構(gòu)響應(yīng)，結(jié)合實際進行參數(shù)的確定，其特點是理論聯(lián)系實際，是目前設(shè)計方法發(fā)展的總趨勢。典型結(jié)構(gòu)法：法國方法；中國八·五研究成果。

通過調(diào)查，總結(jié)得到的與交通量等參數(shù)有關(guān)的結(jié)構(gòu)圖，特點是減少了設(shè)計的隨意性，具有結(jié)構(gòu)使用性能明確，結(jié)構(gòu)圖統(tǒng)一。優(yōu)化設(shè)計法

通過目標函數(shù)優(yōu)化，使其具有性能與費用的最優(yōu)性，但尚不成熟。4、瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容與方法第二節(jié)

瀝青路面的分類與特性核心內(nèi)容瀝青路面的分類瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能瀝青混合料的力學特性瀝青混合料的黏彈性性質(zhì)與力學模型瀝青混合料的變形特征瀝青混合料的強度特性瀝青混凝土（AsphaltConcrete）熱拌瀝青碎石（AsphaltMacadam）乳化瀝青碎石（EmulsionAsphaltMacadam)瀝青貫入式瀝青表面處治瀝青瑪碲脂碎石SMA（StoneMasticAsphalt）排水性瀝青混凝土（PorousAsphaltConcrete）開級配抗滑磨耗層（OpenGradedFrictionCourse）3）按瀝青路面材料的技術(shù)特點：1、瀝青路面的分類ＨＭＡ級配示意圖ＳＭＡ級配示意圖1、瀝青路面的分類1、瀝青路面的分類1、瀝青路面的分類1、瀝青路面的分類1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系瀝青混合料是一種由集料、瀝青和空氣組成的三相空間體系。2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能1）瀝青混合料的體積參數(shù)關(guān)系①瀝青混合料壓實度及其控制：瀝青混合料的壓實度直接決定著其成型后的強度，在一定范圍之內(nèi)（沒有出現(xiàn)過壓時），壓實度越大越好。壓實度表征的三種方式與實際控制方法：（1）理論密度的壓實度；（2）馬歇爾密度的壓實度；（3）試驗段密度的壓實度。區(qū)別：分母不一樣，分別是：真密度、馬歇爾試件密度和試驗段取芯試件密度?？刂茦藴剩?3%、97%、99%。

2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能2）瀝青混合料的壓實性能②瀝青混合料壓實影響因素：

壓實溫度、壓實速度、壓實應(yīng)力（功）、瀝青用量等。2、瀝青混合料空間結(jié)構(gòu)與壓實性能瀝青混合料壓實可行性區(qū)域瀝青混合料是由集料、瀝青和空氣組成的三相空間體系。強度取決于集料顆粒間的摩擦力和嵌擠力、瀝青膠結(jié)料的黏結(jié)性以及瀝青與集料之間的黏附性。影響：集料的類型、空間布型以及膠結(jié)料的類型、用量、與集料的黏附程度影響著瀝青混合料的力學特性。類型：按密實原則和嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的典型結(jié)構(gòu)類型有三種：密實懸浮結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實結(jié)構(gòu)3、瀝青混合料的力學特性3、瀝青混合料的力學特性1）瀝青混合料力學參數(shù)試驗——①三軸試驗（摩爾庫侖理論）如何求瀝青混合料的黏結(jié)力C和內(nèi)摩擦角？建立極限平衡條件⑤直剪試驗確定：

通過不同壓力的直接剪切試驗確定3、瀝青混合料的力學特性④簡單拉壓試驗確定：

通過簡單抗拉強度試驗和間接抗拉試驗確定①蠕變

蠕變是應(yīng)力不變，變形隨時間而增加的現(xiàn)象。這一過程在應(yīng)力不變情況下，取決于其作用時間。瀝青材料在不同應(yīng)力及時間下表現(xiàn)：應(yīng)力小，時間短：

主要表現(xiàn)為彈性性質(zhì)，在應(yīng)力施加后變形瞬時出現(xiàn)，應(yīng)力撤除后變形迅速恢復(fù)。這種變形叫做純彈性變形（瞬時彈性變形），在該范疇內(nèi)，應(yīng)力應(yīng)變呈直線關(guān)系；應(yīng)力較大，時間較才：

主要表現(xiàn)為黏彈性性質(zhì)，應(yīng)力施加后瞬時出現(xiàn)變形，然后變形仍逐漸增加，當應(yīng)力撤除后，一部分變形瞬時恢復(fù)（彈性變形部分），另一部分變形隨時間緩慢恢復(fù)，這部分變形是黏彈性變形（滯后彈性變形）。應(yīng)力大，時間長：

主要表現(xiàn)為塑性性質(zhì)，除包含黏彈性性質(zhì)外，還有較大一部分變形無法恢復(fù)，稱為塑性變形。 注意：瀝青混合料的實際變形彈性、黏性、塑性三種都包含，不過根據(jù)應(yīng)力大小和作用時間不同而表現(xiàn)出以上各種不同性質(zhì)為主的特點。1）蠕變與松弛特性creepandrelaxation4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型蠕變示意圖②應(yīng)力松弛(relaxationtime)

應(yīng)力松弛是應(yīng)力恒定不變，應(yīng)力隨時間減小的現(xiàn)象。應(yīng)力降低到初始數(shù)值（初始應(yīng)力值的1/e）(e=2.718)，稱為松弛時間。

瀝青混合料主要呈現(xiàn)為彈性或黏塑性，與應(yīng)力作用時間與松弛時間的比值有關(guān)：作用時間<<松弛時間，以彈性為主；

作用時間>>松弛時間，以黏塑性為主；

作用時間與松弛時間相近，為彈-黏-塑性。冬季氣溫低，瀝青混合料黏滯度高，松弛時間長，顯示彈性性質(zhì)；夏季黏滯度低，松弛時間大大降低，則為彈、黏、塑性，取決于作用時間；4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型③綜合①黏彈性材料的基本性質(zhì)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的曲線性及不可逆性；對加載速度（時間效應(yīng)）和試驗溫度（溫度效應(yīng)）的依賴性，服從時間溫度換算法則；具有十分明顯的蠕變與應(yīng)力松弛特性；線黏彈性材料服從Boltzmann線性疊加原理和復(fù)數(shù)模量原理；2）瀝青混合料的彈-黏-塑性瀝青混合料是一種彈-黏-塑性材料，不同外部（溫度與荷載）條件下，表現(xiàn)出不同的性質(zhì):低溫小變形時：線彈性性質(zhì)高溫大變形時：黏塑性性質(zhì)在過渡范圍內(nèi)：黏彈性性質(zhì)4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型瀝青混凝土常溫下加載并反向加載的典型曲線4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型瀝青混凝土溫度恒定時間變化、時間恒定溫度變化的典型曲線

試驗溫度的升高相當于慢速加載、加載時間的延長：時間溫度轉(zhuǎn)化法則②瀝青路面蠕變規(guī)律4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型第一階段：遷移期，蠕變（永久）變形在瞬間迅速增大，但應(yīng)變速率隨時間迅速減?。坏诙A段：穩(wěn)定期，蠕變（永久）變形呈直線形穩(wěn)定增長，應(yīng)變速率保持穩(wěn)定，該過程占總過程的主要部分；第三階段：破壞期，蠕變（永久）變形和應(yīng)變速率均急劇增大，直至破壞。

①基本流變模型及其組合3）瀝青混合料的流變學模型

瀝青混合料是一種彈-黏-塑性材料，彈、黏、塑性是其力學特性的基本單元，需要用一定的力學模型及本構(gòu)關(guān)系來表達，并進一步實現(xiàn)串聯(lián)或并聯(lián)的組合形成復(fù)雜的組合模型來模擬材料真實的力學特性。4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型彈簧、黏壺及滑塊及其組合彈簧元件黏性元件塑性元件VanDerPool模型及其蠕變曲線

②基本力學元件的組合通過對基本元件的串連或并聯(lián)組合，可形成新的力學模型來表征不同的黏彈塑性材料。元件串連：總應(yīng)力等于各分應(yīng)力，總應(yīng)變等于各分應(yīng)變之和；元件并聯(lián)：總應(yīng)力等于各分應(yīng)力之和，總應(yīng)變等于各分應(yīng)變。常用的簡單組合模型有下列幾種4、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學模型1）勁度（勁度模量）Stiffness

反映瀝青和瀝青混合料在給定溫度和加荷時間條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的參數(shù)，稱勁度S。應(yīng)力作用時間、溫度、應(yīng)力大小都會對瀝青和瀝青混合料的應(yīng)力應(yīng)變特性造成影響，因此，勁度（模量）表達式中必須考慮這些因素。

C.范德甫（VanderPoel）提出表征彈-黏塑材料勁度（模量）的表達式：—施加的應(yīng)力，MPa；—總應(yīng)變；t—荷載作用時間，s；T—材料的溫度，℃。

問：與彈性模量的區(qū)別？5、瀝青混合料的變形特性①瀝青的勁度5、瀝青混合料的變形特性5、瀝青混合料的變形特性范得保瀝青勁度確定諾模圖由圖中曲線可以看出：（1）加荷時間短時，曲線接近水平，表明材料處于彈性性狀；加荷時間很長時，便表現(xiàn)為黏滯性性狀；處于二者之間時則兼有彈-黏性性狀。（2）各種溫度下的S-t關(guān)系曲線具有相似的形狀，如果將曲線作水平向移動，則將可將它們近似重合在一起。這意味著溫度對勁度的影響同一定量的加載時間對勁度的影響效果相當。（3）溫度和加載時間對勁度的影響具有互換性，是瀝青材料的一個重要性質(zhì)。利用這一性質(zhì)，可以通過采用變換試驗溫度的方法，把在有限時間范圍內(nèi)得到的試驗結(jié)果擴大到很長的時段。5、瀝青混合料的變形特性①瀝青的勁度②瀝青混合料的勁度C．范德甫對一系列密級配瀝青混合料進行試驗后確認，瀝青混合料的勁度模量是瀝青的勁度模量和混合料中集料數(shù)量的函數(shù)?！獮r青混合料的勁度模量，MPa；

—瀝青的勁度模量，MPa；

—混合料中集料的集中系數(shù)適用于瀝青混合料的空隙率等于0.7～0.9的情況，若空隙率大于3，修正為：為3，5、瀝青混合料的變形特性5、瀝青混合料的變形特性②瀝青混合料的勁度（1）概念：強度是指材料達到極限狀態(tài)或出現(xiàn)破壞時所能承受的最大荷載（或應(yīng)力）。構(gòu)成公路路面各結(jié)構(gòu)層的材料，一般都具有較高的抗壓強度，而抗拉或抗剪強度較弱（這在顆粒材料中或結(jié)合料黏結(jié)力較低的結(jié)構(gòu)中尤為突出）?？刂坡访娌牧蠘O限破壞狀態(tài)的往往不是抗壓強度，可能出現(xiàn)的強度破壞通常為：（1）因剪切應(yīng)力過大而在材料層內(nèi)部出現(xiàn)沿某一滑動面的滑移或相對變位；（2）因拉應(yīng)力或彎拉應(yīng)力過大而引起的斷裂。

6、瀝青混合料的強度特性①抗剪強度礦料特性酸堿性：（如：石灰?guī)r為堿性，玄武石為酸性）決定了石料與瀝青的黏附性，由差到好：花崗巖、片麻巖、玄武巖、安山巖、砂巖、石英巖、石灰?guī)r的黏結(jié)力由小到大。比表面積：（單位：cm2/g），能與瀝青相互作用的面積，越大則黏結(jié)力越大。顆粒越小，比表面積越大，所以決定于混合料的礦粉含量。

級配、顆粒形狀：決定內(nèi)摩阻力大小。瀝青特性

用油量：決定瀝青膜厚度及自由瀝青含量，存在最佳含量。

黏滯度：越大，黏結(jié)力也越大。影響瀝青混合料抗剪強度的因素：6、瀝青混合料的強度特性②抗拉強度

在氣候寒冷地區(qū)，冬季氣溫下降，特別是急驟降溫時，瀝青混合料發(fā)生收縮，如果收縮受阻，就會產(chǎn)生拉應(yīng)力；車輛緊急制動后輪下混合料表面出現(xiàn)拉應(yīng)力；瀝青混合料底面由于車輛荷載、基層裂縫導(dǎo)致的拉應(yīng)力。當拉應(yīng)力超過瀝青混合料的抗拉強度時，路面就會產(chǎn)生抗拉不足開裂。抗拉強度主要由混合料中結(jié)合料的黏結(jié)力提供，其大小可采用直接拉伸或間接拉伸試驗確定。劈裂試驗傳遞荷載的兩端墊條，對試件中的應(yīng)力分布和極限強度有顯著影響，通常墊條寬為12.7mm，大試件為19mm。6、瀝青混合料的強度特性6、瀝青混合料的強度特性直接拉伸間接拉伸試驗②抗拉強度瀝青混合料的抗拉強度同瀝青的性質(zhì)、瀝青含量、礦質(zhì)混合料的級配、測試時的溫度、加載速度等因素有關(guān)。試驗表明：1）瀝青的黏滯度大，或瀝青含量較大，瀝青混合料具有較高的抗拉強度；2）密級配混合料的抗拉強度較開級配混合料高；3）隨施荷速率增大而增加，隨溫度的增加而下降；

6、瀝青混合料的強度特性③影響瀝青混合料抗拉強度的因素④抗彎拉強度

瀝青路面在行車重復(fù)荷載作用下，往往因路面彎曲而產(chǎn)生開裂破壞，必須驗算瀝青混合料的抗彎拉強度；試驗方法：小梁彎曲試驗：梁式試件的高和寬應(yīng)不小于礦料最大粒徑的四倍，梁的跨徑為高的三倍。最大粒徑達3.5cm的粗粒式瀝青混合料、穩(wěn)定類材料和水泥混凝土的試驗：150×150×550mm的大梁，跨徑為450mm；最大粒徑為2.5cm的穩(wěn)定類材料或者中、細粒式瀝青混合料：100×100×400mm的中梁，跨徑為300mm；石灰(或水泥)穩(wěn)定土或者砂質(zhì)瀝青混合料：50×50×240mm的小梁，跨徑為150mm；6、瀝青混合料的強度特性影響瀝青混合料抗彎拉強度的因素：

瀝青的性質(zhì)、瀝青的用量、礦料的性質(zhì)、混合料的均勻性、荷載重復(fù)次數(shù)、

加載速度、溫度狀況等。

我國《瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ053-2019）中標準彎曲實驗試件為250mm×30mm×35mm的棱柱體小梁，跨徑2000.5mm。試驗溫度采用150.5℃，評價低溫拉伸性能時，宜采用-100.5℃。

6、瀝青混合料的強度特性④抗彎拉強度彎曲實驗有切口的彎曲實驗第三節(jié)

瀝青路面使用性能和分區(qū)核心內(nèi)容瀝青路面的高溫穩(wěn)定性瀝青路面的低溫抗裂性瀝青路面的水穩(wěn)定性瀝青路面的抗疲勞性能瀝青路面的耐老化性能瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)高溫穩(wěn)定性是高溫下抵抗永久變形的能力。

高溫穩(wěn)定性不足：有車轍、推移、擁包、搓板、泛油等病害（1）車轍的類型失穩(wěn)性車轍結(jié)構(gòu)性車轍磨耗性車轍（2）車轍的形成過程初始階段的壓密過程瀝青混合料的側(cè)向流動集料的重新分布及集料骨架的破壞（3）影響車轍的主要因素瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下，內(nèi)部材料流動，產(chǎn)生橫向位移，在輪跡處出現(xiàn)變形路面結(jié)構(gòu)在交通荷載作用下產(chǎn)生整體永久變形主要是由于路基變形傳遞到面層引起路面結(jié)構(gòu)頂層材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素作用下不斷損失而形成的永久變形1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性（4）瀝青混合料高溫評價方法①現(xiàn)場試驗路試驗：AASHTO試驗路，WestTrack環(huán)道試驗②大型足尺試驗：室內(nèi)環(huán)道、室內(nèi)直道、重復(fù)加載試驗（ALF）、重車加載試驗等；③室內(nèi)小型試驗：單軸壓縮試驗：測定高溫抗壓強度及軟化系數(shù)；馬歇爾試驗：馬歇爾穩(wěn)定度、流值；蠕變試驗：單軸三軸靜載重復(fù)加載（動載）連續(xù)動態(tài)加載間歇重復(fù)加載靜載重復(fù)加載（動載）連續(xù)動態(tài)加載間歇重復(fù)加載簡單剪切試驗：輪轍試驗：1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性

⑤簡單剪切試驗：試件尺寸根據(jù)混合料最大粒徑選定；試驗溫度為4℃，20℃，40℃。1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性（5）瀝青路面高溫穩(wěn)定性技術(shù)標準①瀝青路面容許車轍深度：發(fā)展歷程：路基頂面容許豎向壓應(yīng)變?yōu)r青層容許永久變形路面容許車轍深度1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性②輪轍試驗動穩(wěn)定度標準i)從集料方面：集料破碎面多，石質(zhì)堅硬，具有良好的表面紋理和粗糙度；

集料級配良好，有足夠數(shù)量粗集料形成空間骨架結(jié)構(gòu)；

配合比設(shè)計合理，注重壓實；ii)從瀝青方面：使用黏度高的改性瀝青或添加纖維；

提高瀝青材料的黏稠度；

控制瀝青與礦粉的比值，嚴格控制瀝青用量。（6）提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性措施

我國瀝青路面一般采用半剛性基層瀝青面層，基層強度高，因此一般不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性車轍；由于面層集料一般采用玄武巖，因此磨耗性車轍也少見；所以一般為失穩(wěn)性車轍，因此必須提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，即提高黏結(jié)力和內(nèi)摩阻力。即：1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性是抵抗低溫開裂的能力

瀝青路面低溫時強度增大，但變形能力降低。急驟降溫產(chǎn)生溫度梯度，面層受到下部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，降溫也使得瀝青混合料勁度增加，導(dǎo)致混合料拉應(yīng)力大于抗拉強度而開裂。瀝青路面存在兩類低溫開裂形式：（1）低溫縮裂：

降溫時瀝青混合料的體積收縮，溫度應(yīng)力超過混合料極限抗拉強度，裂縫由上而下發(fā)展；（2）溫度疲勞裂縫：

路面在低于極限抗拉強度的溫度應(yīng)力反復(fù)作用下開裂，發(fā)生在溫度頻繁變化的地區(qū)；2、瀝青路面的低溫抗裂性把瀝青混合料假設(shè)為一根彈性梁，由于降溫而產(chǎn)生的累計應(yīng)力為：

累計溫度應(yīng)力與極限抗拉強度相等時的溫度，即為開裂溫度。1）低溫開裂機理2、瀝青路面的低溫抗裂性2）瀝青混合料低溫抗裂評價①間接拉伸試驗——低溫劈裂試驗：標準馬歇爾試件（

101.60.25mm、高63.51.3mm），0℃或更低，加載速率1mm/min；②直接拉伸試驗——試件38.1mm×38.1mm×101.6mm，緩慢拉伸速率；2、瀝青路面的低溫抗裂性彎曲實驗④應(yīng)力松弛試驗：直接應(yīng)力松弛試驗；彎曲應(yīng)力松弛試驗等2、瀝青路面的低溫抗裂性2、瀝青路面的低溫抗裂性⑤低溫彎曲試驗破壞應(yīng)變標準①影響因素：瀝青性質(zhì)、氣溫狀況、瀝青老化程度、路基的種類和路面層次的厚度、面層與基層的黏結(jié)狀況、基層所用材料的特性、行車的狀況等②可采取的預(yù)防措施：

1）使用稠度較低、溫度敏感性低的瀝青；

2）使用含臘量低的瀝青，使用應(yīng)力松弛性能好的改性瀝青，摻加纖維；

3）使用較細的混合料類型，設(shè)置應(yīng)力吸收層。3）瀝青路面低溫開裂的預(yù)防措施2、瀝青路面的低溫抗裂性2、瀝青路面的低溫抗裂性2、瀝青路面的低溫抗裂性③低溫彎曲試驗破壞應(yīng)變標準水穩(wěn)定性是瀝青混合料在水或凍融循環(huán)的作用下保持其原有性質(zhì)的能力。水損害是瀝青路面在水或凍融循環(huán)的作用下，由于汽車車輪動態(tài)荷載的作用，進入路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動水壓力或真空負壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水份逐漸進入瀝青與集料界面上，使瀝青黏附性降低并逐漸喪失黏結(jié)力，瀝青膜從集料表面剝離，瀝青混合料松散導(dǎo)致路面松散、剝落、坑槽病害。水損害是水穩(wěn)定性不足的主要表現(xiàn)。1）水穩(wěn)定性作用機理黏附理論：水降低了瀝青的黏附性、對瀝青形成沖刷，水進入瀝青與集料間、隔離了瀝青與集料的黏結(jié)；3、瀝青路面的水穩(wěn)定性3、瀝青路面的水穩(wěn)定性瀝青與集料剝離示意圖2）瀝青路面水穩(wěn)定性評價方法①煮沸試驗：

評價瀝青與粗集料的黏附性；②浸水馬歇爾試驗：

兩組馬歇爾試件，一組在60℃恒溫水槽中保養(yǎng)30min～40min，另一組在60℃恒溫水槽中保溫48h，測馬歇爾穩(wěn)定度的比值。③凍融劈裂試驗：

將馬歇爾試件以標準的飽水試驗方法真空飽水，放入塑料袋中加入約10ml水，扎緊袋口，將試件放入-18℃的冰箱保持16h，后撤去塑料袋，放入60℃的恒溫水槽中保持24h，再將試件浸入溫度25℃的恒溫水槽中至少2h，測試劈裂強度比。（年最低氣溫低于-21.5℃的寒冷地區(qū)）④浸水車轍試驗：3、瀝青路面的水穩(wěn)定性3、瀝青路面的水穩(wěn)定性①浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗的水穩(wěn)定性標準3）瀝青路面水穩(wěn)定性評價標準3、瀝青路面的水穩(wěn)定性②輪轍板的滲水試驗標準抗疲勞性能是瀝青路面在循環(huán)加載下抵抗疲勞破壞的能力1）瀝青路面的受力特性4、瀝青路面的抗疲勞性能2）瀝青混合料疲勞力學模型疲勞破壞是指在低于材料強度極限的循環(huán)加載作用下，材料發(fā)生破壞的現(xiàn)象。疲勞壽命材料在疲勞破壞時所作用的應(yīng)力（應(yīng)變）循環(huán)次數(shù)。①現(xiàn)象學模型：重復(fù)荷載作用下瀝青混合料強度衰減累積引起的破壞（傳統(tǒng)疲勞 理論）；可建立瀝青路面層底拉應(yīng)力與重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系；②斷裂力學模型：認為疲勞是材料初始裂縫在荷載作用下擴展至破壞的過程；

研究了材料開裂機理及擴散規(guī)律；③能耗模型：混合料在應(yīng)力應(yīng)變作用下吸收能量引起的疲勞損傷；可建立能量與

重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系；4、瀝青路面的抗疲勞性能3）瀝青混合料疲勞試驗方法①現(xiàn)場疲勞破壞試驗：AASHTO、WESTRACK試驗路；②足尺結(jié)構(gòu)模擬破壞試驗：大型環(huán)道、直道試驗；③試板試驗法：④室內(nèi)小型試件試驗：三分點小梁試驗、中點加載小梁試驗、懸臂梯形梁試驗等i）應(yīng)力控制：每次對試件施加的荷載為常量，隨著荷載作用次數(shù)增多，試件不斷受到損傷，勁度隨之而降低，實際的彎曲應(yīng)變則不斷增大；ii）應(yīng)變控制：測試過程中保持每次荷載下應(yīng)變值不變，則應(yīng)力隨施加荷載次數(shù)的增加而不斷減小。4、瀝青路面的抗疲勞性能—取決于瀝青混合料組成和特性的系數(shù)；

—

坡度因素。通常，對大多數(shù)瀝青混合料=5～64、瀝青路面的抗疲勞性能4）瀝青混合料疲勞方程英國諾丁漢大學疲勞方程

SHRP疲勞方程

4、瀝青路面的抗疲勞性能瀝青混合料疲勞方程圖5）瀝青路面疲勞性能影響因素1）加載條件：加載大小、加載方式、加載速度、加載間隔試件、加載波形；2）材料性質(zhì)：影響瀝青混合料勁度的因素（瀝青種類、用量，集料級配類型、性質(zhì)），混合料的孔隙率、壓實度等；3）環(huán)境溫度：4、瀝青路面的抗疲勞性能

瀝青老化是指瀝青在儲存、運輸、加工、施工及使用過程中在空氣、熱、光照和碾壓作用下產(chǎn)生性能下降的現(xiàn)象

。分施工中的短期老化和使用中的長期老化。①老化原因：

膠質(zhì)、芳香分和飽和分（揮發(fā)）含量減小，瀝青質(zhì)含量增加；空氣的氧化作用，使瀝青組分發(fā)生變化；瀝青分子結(jié)構(gòu)的硬化（聚合作用）。導(dǎo)致瀝青使用性能變壞，從而影響了路面的耐久性。2）瀝青的老化1）主要影響因素瀝青性能、環(huán)境情況（光，氧，水，荷載）、混合料形態(tài)（空隙率等）5、瀝青路面的耐老化性能抗老化特性是瀝青路面在環(huán)境因素作用下保持其原有特性能力5、瀝青路面的耐老化性能②瀝青的老化過程5、瀝青路面的耐老化性能瀝青生產(chǎn)到路面攤鋪的過程③瀝青的老化特性5、瀝青路面的耐老化性能瀝青針入度隨時間變化3）老化試驗及評價①瀝青：

旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(RTFOT)（短期）、壓力容器老化試驗(PAV)（長期）②瀝青混合料短期老化：

針對松散混合料，采取烘箱老化法、延時拌和法、微波加熱法③瀝青混合料長期老化：

針對壓實成型試件，采取加壓氧化法、延時烘箱法、紅外/紫外線處理5、瀝青路面的耐老化性能①分區(qū)目的：

全國各地區(qū)氣候條件差異很大，對瀝青提出的要求也不盡相同，為保證瀝青路面對氣候的適應(yīng)性，提出了瀝青及瀝青路面的氣候分區(qū)。②分區(qū)方法：

根據(jù)高溫-低溫-雨量三個主要因素的30年氣象統(tǒng)計資料來劃分。即：

（1）瀝青路面特性與高、低溫指標及降雨有關(guān)；

（2）瀝青及瀝青混合料分區(qū)：高、低溫及降雨指標。6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)高溫指標：

最近30年設(shè)計周期的最熱月的平均日最高溫度的平均值。低溫指標：最近30年的極端最低氣溫的最小值6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)③分區(qū)指標：降雨指標：最近30年的年平均降雨量的平均值

6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)氣候型型號溫度(C)七月平均最高氣溫年極端最低氣溫1-11-21-31-4夏炎熱，冬寒夏炎熱，冬寒夏炎熱，冬冷夏炎熱，冬溫>30<-37-37～-21.5-21.5～-9>-92-12-22-32-4夏熱，冬寒夏熱，冬寒夏熱，冬冷夏熱，冬溫20～30<-37-37～-21.5-21.5～-9>-93-2夏涼，冬寒<20-37～-21.5瀝青路面氣候分區(qū)6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)第四節(jié)

彈性層狀體系理論核心內(nèi)容基本假設(shè)與解題方法主應(yīng)力計算瀝青路面設(shè)計基本理論－層狀彈性體系理論◆1、層狀彈性體系理論的圖式第四節(jié)

彈性層狀體系理論1）各層連續(xù)、彎曲彈性、均質(zhì)、各向同性，位移、形變微小；2）結(jié)構(gòu)層厚度有限，最下一層（路基）水平和垂直方向無限大，水平方向無限；3）各層在水平方向無限遠處，及最下層向下無限深處，應(yīng)力、形變、位移為零；4）層間接觸情況：或完全連續(xù)（連續(xù)體系）

或僅豎向應(yīng)力和位移連續(xù)而無摩阻力（滑動體系）；5）不計自重。軸對稱課題，將車輪荷載簡化為圓形均布荷載。第四節(jié)

彈性層狀體系理論◆2、層狀彈性體系理論的假定◆3、層狀彈性體系理論的求解過程第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計指標和標準核心內(nèi)容瀝青路面的破壞路面破壞與設(shè)計指標主要的設(shè)計指標與要求我國瀝青路面的設(shè)計指標與要求路面彎沉設(shè)計標準

①路基表面的垂直壓應(yīng)變或垂直壓應(yīng)力反映路基在重復(fù)荷載作用下的永久變形，主要原因是路面結(jié)構(gòu)土基承載能力低引起土基的較大垂直塑性變形。要求：σz0≤[σz0]或εz0≤[εz0]②結(jié)構(gòu)殘余變形的累積（車轍）：要求：RDre≤[RDre]

第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計指標和標準◆3、主要的設(shè)計指標與要求③結(jié)構(gòu)疲勞開裂（整體性材料結(jié)構(gòu)層的疲勞開裂）：要求：εr≤［εR

］或σr≤［σR］④面層抗剪切推移：要求：τmax≤［τR］（應(yīng)使用高溫時的彈模）⑤結(jié)構(gòu)低溫縮裂：要求：σrt≤［σtR

］（應(yīng)使用低溫時的彈模）⑥路面彎沉：要求：ls≤ld

第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計指標和標準◆3、主要的設(shè)計指標與要求◆4、我國瀝青路面的設(shè)計指標與要求

我國公路瀝青路面設(shè)計采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀體系理論，以設(shè)計彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計指標。對瀝青混凝土面層和整體性材料的基層、底基層應(yīng)進行層底拉應(yīng)力的驗算，城市道路尚須進行瀝青面層的剪應(yīng)力驗算。設(shè)計指標及驗算指標必須小于其極限標準。第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計指標和標準τmax≤τR①

路面總變形表征路面各結(jié)構(gòu)層的變形與路基頂面變形之和，反映了路面整體剛度的強弱。當路面在車輛荷載反復(fù)作用下不斷地彎曲使變形積累、增大到某種程度時，路面結(jié)構(gòu)即產(chǎn)生疲勞開裂，從而可在一定程度上建立起路面損壞與彎沉、彎沉與軸載作用次數(shù)間的關(guān)系。②路表彎沉值可以簡單地量測，操作簡便；壓應(yīng)變、拉應(yīng)變指標測試較困難。彎沉指標既可作為設(shè)計指標，又可以作為質(zhì)量檢驗、路面養(yǎng)護的評價手段。第五節(jié)瀝青路面的破壞狀態(tài)、設(shè)計指標和標準◆5、以彎沉作為設(shè)計指標的原因第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計核心內(nèi)容瀝青面層結(jié)構(gòu)瀝青路面基層結(jié)構(gòu)瀝青路面墊層結(jié)構(gòu)瀝青路面層間結(jié)合◆1、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計的基本原則①總原則：面層耐久、基層堅實、土基穩(wěn)定

②具體要求：1）適應(yīng)行車荷載作用的要求從上至下，從壓到拉，從抗車轍到抗疲勞，表層抗滑、抗磨耗2）在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好具有很好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性3）考慮結(jié)構(gòu)層的特點上下層匹配，總體上強度足夠而不過多浪費4）考慮防凍、防水要求第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計彎拉應(yīng)力分布不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力分布不同結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)組合的彎拉應(yīng)力分布應(yīng)力分布第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計垂直應(yīng)力剪切應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)力分布第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計1）面層路用性能要求第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計2）面層抗滑性能要求第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計◆3、瀝青層最小厚度要求第六節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計◆4、基層最小厚度和適宜厚度要求第七節(jié)我國瀝青路面厚度設(shè)計核心內(nèi)容我國瀝青路面設(shè)計指標和標準路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計要求新建路面厚度設(shè)計新建瀝青路面厚度計算實例路面交工驗收指標未來基于使用性能的設(shè)計方法2、設(shè)計指標和要求：1）輪隙中間路表面（A點）計算彎沉值小于或等于設(shè)計彎沉值

2）輪隙中心下（C點）或單圓荷載中心處（B點）的層底拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力

(CEG)ccpEn=E0rAAE1E2En-1hn-1h2h1B1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準1、設(shè)計理論-層狀彈性體系理論●●●●DEFGBDF①回彈彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生垂直變形，卸載后能恢復(fù)的那一部分變形。②殘余彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生的卸載后不能恢復(fù)的那一部分變形。③總彎沉：路基或路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生的總垂直變形（回彈彎沉+殘余彎沉）。④容許彎沉：路面設(shè)計使用期末不利季節(jié),標準軸載作用下雙輪輪隙中間容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。（代表值嗎？）⑤設(shè)計彎沉：是指路面竣工驗收時、不利季節(jié)、在標準軸載作用下,標準軸載雙輪輪隙中間的最大彎沉值。（代表值嗎？）1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準◆3）彎沉概念①我國把第四外觀等級作為路面臨界破壞狀態(tài)，以第四外觀等級路面的彎沉值的低限作為臨界狀態(tài)的劃界標準，從表中所列的外觀特征可知，這樣的臨界狀態(tài)相當于路面已疲勞開裂并伴有少量永久變形的情況。②對相同路面結(jié)構(gòu)不同外觀特征的路段進行測定后發(fā)現(xiàn)，外觀等級數(shù)愈高，彎沉值愈大，并且外觀等級同彎沉值大小有著明顯的聯(lián)系。因此可以在彎沉值與不同時期的累計交通量間建立關(guān)系。

瀝青路面按外觀劃分的性能等級1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準◆5）設(shè)計彎沉的調(diào)查與分析——

設(shè)計彎沉值（0.01mm）；——設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當量軸次；——公路等級系數(shù)，高速公路、一級公路為1.0，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2；——面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0；熱拌和冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面、瀝青表面處治為1.1?！鶎宇愋拖禂?shù)，半剛性基層取1.0，柔性基層取1.6

設(shè)計彎沉值是路面峻工驗收時、最不利季節(jié)、路面在標準軸載作用下測得的最大(代表)回彈彎沉值?？筛гO(shè)計年限內(nèi)每個車道通過的累計當量軸次、公路等級、面層和基層類型確定的路面彎沉設(shè)計值。1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準◆6）設(shè)計彎沉值——

路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(MPa);——

瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強度(MPa)；——

抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對瀝青混凝土的極限劈裂強度，系指15℃時的極限劈裂強度；對水泥穩(wěn)定類材料齡期為90d的極限劈裂強度(MPa)；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料系指齡期為180d的極限劈裂強度(MPa)，水泥粉煤灰穩(wěn)定類120d的極限劈裂強度(MPa)

。無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類：瀝青混凝土層的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)：無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類：1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準◆7）容許彎拉應(yīng)力彎沉修正系數(shù)彈性層狀理論是在一定假設(shè)條件下（半無限空間體、材料各向同性、均質(zhì)體且不計自重）經(jīng)過復(fù)雜的力學、數(shù)學推演的理論體系，假設(shè)條件與路面實際不完全相符合，這是導(dǎo)致理論與實際不一致的原因。因此引入彎沉修正系數(shù)F，將理論彎沉值進行修正，使計算彎沉與實測彎沉值趨于接近。

2、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計要求◆8）路面結(jié)構(gòu)的彎沉計算2、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計要求理論最大拉應(yīng)力系數(shù)：實際設(shè)計時，該值通過程序計算得到。2、路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計要求◆9）路面結(jié)構(gòu)的彎拉應(yīng)力計算1）設(shè)計要求：交通量已知，各層材料模量、泊松比、抗拉應(yīng)力已知，除待設(shè)計層外各層厚度已知，需計算設(shè)計層厚度：2）設(shè)計過程：①根據(jù)擬定的結(jié)構(gòu)層材料，確定設(shè)計彎沉計算公式中各參數(shù)，計算設(shè)計彎沉值；②目標：交工驗收時輪隙中心實測路表彎沉小于等于設(shè)計彎沉；③通過諾模圖或電算程序，查圖或電算求出待設(shè)計層的厚度；④通過彎拉應(yīng)力驗算；⑤抗凍層厚度驗算⑥技術(shù)經(jīng)濟比較3、新建路面的厚度設(shè)計3、新建路面的厚度設(shè)計3）新建路面的厚度設(shè)計程序3、新建路面的厚度設(shè)計4）新建路面的厚度設(shè)計

需要得到的設(shè)計參數(shù)：其中：是標準軸載累計作用次數(shù)；

是土基的回彈模量和泊松比；其它參數(shù)為土基以上結(jié)構(gòu)層材料的模量和泊松比，其泊松比一般可取為0.25～0.35（強度高時取小值），彈性模量可取規(guī)范推薦值，或試驗確定。規(guī)范要求：3、新建路面的厚度設(shè)計5）路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)3、新建路面的厚度設(shè)計6）土基回彈模量設(shè)計值的規(guī)定3、新建路面的厚度設(shè)計7）土基回彈模量室內(nèi)試驗的要求3、新建路面的厚度設(shè)計8）土基回彈模量室內(nèi)試驗的要求①現(xiàn)場測試法：承載板測試法：采用直徑30cm的剛性承載板，在現(xiàn)場土基表面，通過承載板對土基逐級加載、卸載的方法，測出每級荷載下相應(yīng)的土基回彈變形值，采用1mm線性歸納法按下式計算測點處路基回彈模量值：回彈彎沉測試：落錘式彎沉儀：3、新建路面的厚度設(shè)計9）土基回彈模量取值方法承載板測試法：②查表法：

1）確定臨界高度（根據(jù)自然區(qū)劃、土質(zhì)）；

2）擬定土的平均稠度（根據(jù)路基設(shè)計高度與臨界高度的關(guān)系，確定路基頂面以下80cm范圍內(nèi)不同深度的含水量，計算平均稠度；

3）預(yù)測土基回彈模量（根據(jù)平均稠度、土質(zhì)、自然區(qū)劃查表）③室內(nèi)試驗法： 根據(jù)室內(nèi)小承載板測得回彈模量，乘以折減系數(shù)。④換算法： 通過回歸分析，確定特定地區(qū)、土質(zhì)的CBR等現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)與回彈模量的關(guān)系；3、新建路面的厚度設(shè)計10）土基回彈模量取值方法3、新建路面的厚度設(shè)計11）土基回彈模量的參數(shù)以路表彎沉值為設(shè)計指標時，設(shè)計參數(shù)采用抗壓回彈模量。對瀝青混凝土試驗溫度為20℃；以彎拉應(yīng)力（應(yīng)變）為設(shè)計指標時，整體性材料擬驗算的結(jié)構(gòu)層采用彎拉驗算時的抗壓回彈模量（對瀝青混凝土試驗溫度為15℃）取值方法；其它結(jié)構(gòu)層采用抗壓回彈模量。2）計算層底拉應(yīng)力時，計算層以下各層的模量應(yīng)采用式（1）計算其設(shè)計值；計算層及以上各層模量應(yīng)采用式（2）計算其設(shè)計值：1）計算路表彎沉值時，抗壓回彈模量應(yīng)按下式計算其設(shè)計值：考慮到模量取值的不利組合，回彈模量的設(shè)計值取值：3、新建路面的厚度設(shè)計12）結(jié)構(gòu)層的回彈模量的要求3、新建路面的厚度設(shè)計13）瀝青結(jié)構(gòu)層的回彈模量參數(shù)3、新建路面的厚度設(shè)計14）半剛性基層結(jié)構(gòu)層的回彈模量參數(shù)

甲乙兩地之間計劃修建一條四車道的一級公路，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長率為10%。該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，沿途有大量碎石集料，并有石灰供給。預(yù)測該路竣工后第一年的交通組成如表所示，試進行路面設(shè)計。4、新建瀝青路面厚度計算示例◆1）新建路面的厚度設(shè)計實例注：軸載小于25KN的軸載作用可以不計。

①軸載換算（彎沉及瀝青層彎拉應(yīng)力分析時）4、新建瀝青路面厚度計算示例◆2）交通分析注：軸載小于50KN的軸載作用可以不計。

4、新建瀝青路面厚度計算示例②軸載換算（半剛性層彎拉應(yīng)力分析時）◆2）交通分析4、新建瀝青路面厚度計算示例◆2）交通分析③累計標準軸載作用次數(shù)（累計當量軸次）作彎沉計算及瀝青層底彎拉應(yīng)力驗算時

Ne1=1.09*107作半剛性基層層底彎拉應(yīng)力驗算時

Ne2=9.9*106①設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上累計標準軸次為900*105次左右。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路沿途有大量碎石且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層用瀝青混凝土(18cm)，基層用水泥穩(wěn)定碎石（厚度取20cm），底基層用石灰土（厚度待定）。②采用三層式瀝青面層，表面層采用細粒式密級配瀝青混凝土(厚度4cm)，中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)，下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度8cm)。

4、新建瀝青路面厚度計算示例◆3）初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選?、俨楸淼玫礁鲗硬牧系目箟夯貜椖Ａ亢团褟姸取？箟夯貜椖Ａ咳?0℃的模量，得到20℃的抗壓回彈模量：細粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為1200MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為1000MPa，水泥碎石為1500MPa，石灰土550MPa。②拉應(yīng)力驗算時抗壓回彈模量（瀝青層取15℃的值），分別為2000MPa、1800MPa、1200MPa、3550MPa、1480MPa。

③各層材料的劈裂強度：細粒式密級配瀝青混凝土為1.4MPa，中粒式密級配瀝青混凝土為1.0MPa，粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8MPa，水泥碎石為0.5MPa，石灰土0.225MPa。4、新建瀝青路面厚度計算示例◆4）各層材料的抗壓模量與劈裂強度該路段處于IV7區(qū)，為粉質(zhì)土，稠度為1.0，查表“二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值(MPa)”得土基回彈模量為40MPa。本公路為一級公路，公路等級系數(shù)取1.0，面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，基層類型系數(shù)取1.0。設(shè)計彎沉值為：Ld=0.6*AC*AS*AB/Ne10.2=0.0235cm4、新建瀝青路面厚度計算示例◆5）土基回彈模量的確定◆6）設(shè)計指標的確定-設(shè)計彎沉值細粒式密級配瀝青混凝土；σR=σSP/

(0.09*Ne10.22/AC)=0.4402Mpa中粒式密級配瀝青混凝土；σR=σSP/

(

0.09*Ne10.22/AC)=0.3144Mpa粗粒式密級配瀝青混凝土；

σR=σSP/

(

0.09*Ne10.22/AC)=0.2515Mpa4、新建瀝青路面厚度計算示例◆7）設(shè)計指標的確定-容許拉應(yīng)力σR=σSP/Ks水泥碎石：σR=σSP/

(

0.35*Ne20.11/AC)=0.2429Mpa石灰土：

σR=σSP/

(

0.35*Ne20.11/AC)=0.0850Mpa4、新建瀝青路面厚度計算示例◆7）設(shè)計指標的確定-容許拉應(yīng)力σR=σSP/Ks設(shè)計彎沉值為23.5（0.01mm）4、新建瀝青路面厚度計算示例◆8）設(shè)計資料匯總通過程序設(shè)計計算得到，石灰土的厚度為40.29cm，實際路面結(jié)構(gòu)的路表實測彎沉值為23.5(0.01mm)，瀝青面層的層底均受壓應(yīng)力，水泥碎石層底的最大拉應(yīng)力為0.2429MPa，石灰土層底最大拉應(yīng)力為0.085MPa。上述設(shè)計結(jié)果滿足指標要求，底基層厚度40cm。4、新建瀝青路面厚度計算示例◆8）設(shè)計資料匯總◆9）確定石灰土層厚度

4、新建瀝青路面厚度計算示例設(shè)計程序fd2019READ(NIN,*)NSYSNSYS--結(jié)構(gòu)體系數(shù)READ(NIN,*)NLAYS,KD,KC,NETYNLAYS--結(jié)構(gòu)層數(shù)KD--彎拉驗算要求2：要驗算彎拉應(yīng)力1：不要驗算彎拉應(yīng)力KC--設(shè)計層位NETY--交通量輸入類型1：輸入設(shè)計第一年的軸次（彎沉TN1及彎拉TN2）設(shè)計年限（YEAR）交通量增長率（GAMA）橫向分布系數(shù)（AITA）2：輸入累計軸次（彎沉TNE1及彎拉TNE2）IF(KD.EQ.2)THENREAD(NIN,*)NCHECKNCHECK--彎拉驗算點數(shù)READ(NIN,1089)FMM(I)FMM（I）-各驗算點的材料類型LQ--瀝青混凝土WJ--穩(wěn)定集料類WT--穩(wěn)定土類4、新建瀝青路面厚度計算示例設(shè)計程序fd2019READ(NIN,*)(LAYEC(I),AXC(I),AYC(I),I=1,NCHECK)LAYEC--驗算點的層位（AXC，AYC）--驗算點的坐標位置READ(NIN,*)(SL(I),I=1,NCHECK)SL（I）--各驗算點的材料劈裂強度MPAREAD(NIN,*)(EL(I),I=1,NLAYS-1)IF(NETY.EQ.1)THENREAD(NIN,*)TN1,TN2,YEAR,GAMA,AITA輸入設(shè)計第一年的軸次（彎沉TN1及彎拉TN2）設(shè)計年限（YEAR）交通量增長率（GAMA）橫向分布系數(shù)（AITA）READ(NIN,*)TNE1,TNE2輸入累計軸次（彎沉TNE1及彎拉TNE2）ENDIF4、新建瀝青路面厚度計算示例設(shè)計程序fd2019READ(NIN,*)AC,AS,ABAC--公路等級系數(shù)：高速公路、一級公路為1.0,二級公路為1.1,三、四級公路為1.2AS--面層類型系數(shù),瀝青混凝土為1.0,瀝青碎石為1.1,瀝青表處為1.2AB--基層類型系數(shù)：半剛性基層厚度大于15厘米時為1.0,級配碎石層小于15厘米,可取1.0,其它取1.6。RDEL=0.6*AC*AS*AB/TNE1**0.2READ(NIN,*)EY(I),NU(I),THICK(I),AK(I)E（I）--各層模量MPANU（I）--各層泊松比THICK（I）--各層厚度AK（i）--界面接觸系數(shù)0--完全連續(xù)1---完全光滑0-1--非連續(xù)非光滑4、新建瀝青路面厚度計算示例設(shè)計程序fd2019

10READ(NIN,*)E(NLAYS),NU(NLAYS)E（I）--土基模量MPANU（I）--土基泊松比

READ(NIN,*)NLOAD,NSHEARNLOAD--垂直荷載數(shù)NSHEAR--水平荷載數(shù)READ(NIN,*)LDSTRS(I),RADIUS(I),X(I),Y(I)LDSTRS（I）--荷載單位壓力MPARADIUS（I）--荷載圓半徑CM（X，Y）--荷載位置4、新建瀝青路面厚度計算示例設(shè)計程序fd2019數(shù)據(jù)文件16,2,5,210LQLQLQLQLQLQWJWJWTWT1,0.,0.1,15.975,0.2,0.,0.2,15.975,0.3,0.,0.3,15.975,0.4,0.,0.4,15.975,0.5,0.,0.5,15.975,0.1.4,1.4,1.0,1.0,0.8,0.8,.5,.5,.225,.2252000.,1800.,1200.,3550.,1480.1.09E7,9.9E61.,1.,1.1400.,0.25,4.,0.1200.,0.25,6.,0.1000.,0.25,8.,0.1500.,0.25,20.,0.550.,0.25,20.,0.40.,0.352,00.7,10.65,0.,0.0.7,10.65,31.95,0.4、新建瀝青路面厚度計算示例結(jié)果文件結(jié)構(gòu)組合：1

層位層間條件回彈模量彎拉驗算模量泊桑比厚度層間系數(shù)

1完全連續(xù)1400.0002000.000.2504.000.0002完全連續(xù)1200.0001800.000.2506.000.0003完全連續(xù)1000.0001200.000.2508.000.0004完全連續(xù)1500.0003550.000.25020.000.0005完全連續(xù)550.0001480.000.250待設(shè)計.0006路基模量40.000.350

荷載垂直力半徑荷載位置XY1.700010.6500.0000.00002.700010.650031.9500.0000********設(shè)計交通軸次參數(shù)********計算彎沉累計軸次=.1090E+08

驗算彎拉應(yīng)力的累計軸次=.9900E+07********彎拉驗算材料參數(shù)********序號材料類型驗算層位材料強度(Mpa)1瀝青混凝土11.40002瀝青混凝土11.40003瀝青混凝土21.00004瀝青混凝土21.00005瀝青混凝土3.80006瀝青混凝土3.80007穩(wěn)定集料類4.50008穩(wěn)定集料類4.50009穩(wěn)定土類5.225010穩(wěn)定土類5.22504、新建瀝青路面厚度計算示例

********設(shè)計結(jié)果********設(shè)計彎沉=.0235cm理論彎沉=.0447cm彎沉指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.4402Mpa理論強度=-.2664Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.4402Mpa理論強度=-.2110Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.3144Mpa理論強度=.0174Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.3144Mpa理論強度=-.0340Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.2515Mpa理論強度=-.0294Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.2515Mpa理論強度=-.0248Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.2429Mpa理論強度=.2337Mpa強度指標設(shè)計厚度=29.28cm

容許強度=.2429Mpa理論強度=.2429Mpa強度指標設(shè)計厚度=31.17cm

容許強度=.0850Mpa理論強度=.0850Mpa強度指標設(shè)計厚度=38.63cm

容許強度=.0850Mpa理論強度=.0850Mpa強度指標設(shè)計厚度=40.29cm5、路面交工驗收指標驗收要求路面交工驗收時，驗收彎沉值la是工程驗收重要指標，它是以不利季節(jié)，BZZ—100標準軸載作用下，輪隙中心處實測路表彎沉代表值lr進行評定。要求lr≤

ld溫度修正K35、路面交工驗收指標驗收要求季節(jié)修正K16、未來基于使用性能的設(shè)計方法修訂的原因現(xiàn)有瀝青路面設(shè)計指標與路面破壞之間關(guān)系不密切項目的來源基于西部交通建設(shè)科技項目研究成果指標的要求多指標設(shè)計方法，反映不同的破壞類型指標的內(nèi)容瀝青層疲勞開裂、無機結(jié)合料層疲勞開裂、路基永久變形、瀝青層永久變形、低溫開裂、抗滑性能和平整度。6、未來基于使用性能的設(shè)計方法多指標要求瀝青層疲勞開裂：瀝青層疲勞壽命Nf1不小于按照瀝青層疲勞等效換算得到的設(shè)計車道累計當量軸載作用次數(shù)Ne1。無機結(jié)合料層疲勞開裂：無機結(jié)合料層疲勞壽命Nf2不小于按照無機結(jié)合料層疲勞等效換算得到的設(shè)計車道累計當量軸載作用次數(shù)Ne2。路基永久變形：路基頂面的最大豎向壓應(yīng)變應(yīng)不大于容許壓應(yīng)變值。瀝青層容許永久變形：瀝青路面的車轍深度滿足要求。低溫開裂：對高速公路和一級公路，裂縫指數(shù)I不大于3.0?？够阅埽阂詸M向力系數(shù)SFFC60和宏觀構(gòu)造深度TD為主要指標。公路公路、一級公路路面在交工驗收時，其抗滑技術(shù)指標滿足要求，二級及以下等級公路參照執(zhí)行。平整度：對于高速公路和一級公路，國際平整度指數(shù)ITR不大于2.0m/km，σ不大于1.0mm。6、未來基于使用性能的設(shè)計方法多指標的標準瀝青層底面的最大拉應(yīng)變（設(shè)計值小于計算值）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料基層與底基層拉應(yīng)力（設(shè)計值小于計算值）路基頂面最大豎向壓應(yīng)變（設(shè)計值小于計算值）裂縫指數(shù)I（設(shè)計值小于計算值）

6、未來基于使用性能的設(shè)計方法多指標的標準（永久變形）瀝青層永久變形各層比例分層要求①表面層，采用10-20mm為1分層厚度進行劃分;②第二層瀝青層，采用20-25mm為1分層厚度進行劃分;③第三層瀝青層，其厚度不大于100mm時，作為1個分層，大于100mm時等分為2個分層;④第四層及其以下的瀝青層，作為1個分層。各結(jié)構(gòu)層永久變形所占比重參考值6、未來基于使用性能的設(shè)計方法多指標的標準（永久變形）計算方法首先計算各分層的永久變形量，瀝青層永久變形量為各分層永久變形量之和分層計算公式設(shè)計方法與設(shè)計流程初擬路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計指標分析結(jié)果不滿足要求是，調(diào)整路面結(jié)構(gòu)方案重新分析，直至滿足要求。

6、未來基于使用性能的設(shè)計方法設(shè)計方法與設(shè)計流程第八節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)計核心內(nèi)容路面表面排水中央分隔帶排水路面內(nèi)部排水邊緣排水系統(tǒng)排水基層的排水系統(tǒng)1、概述表面水的滲入

--是路面水的主要來源一般的比例為:瀝青路面:0.33to0.5◆（2）影響路基路面的水的類型對路基的影響

1）地面水對路基產(chǎn)生沖刷和滲透；

2）地下水使路基濕軟、膨脹、凍脹、翻漿、邊坡滑坍、山坡滑坡等。對路面的影響

1）降低路面材料強度；

2）加快路面材料損壞；

3）唧漿、沖刷；

4）使路面因支撐不足而出現(xiàn)疲勞損壞。◆（3）水對路基路面的影響1、概述1、概述（4）與水有關(guān)的路面損害

可以劃分為三類:路面結(jié)構(gòu)層變?nèi)?路面材料性能下降;

(瀝青層的剝離,材料腐蝕,水泥混凝土路面的D型開裂)層間黏結(jié)性能下降。60801000246810121416%Saturation,SResilientModulusMR,ksi100%AASHTO-T9995%AASHTO-T991、概述40201030507090瀝青混合料的飽水率與模量之間的關(guān)系Frostheave引起路面凍脹1、概述1）把降落在路界范圍內(nèi)的表面水有效的匯集并迅速排除出路界

2）把路界外可能流向路基的地表水攔截在路界范圍以外以減小對路基路面的危害3）隔斷、疏干和降低影響路基穩(wěn)定性的地下水，并將其引導(dǎo)到路基范圍以外◆（5）排水的目的1、概述排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經(jīng)濟，并充分利用有利地形和自然水系；

路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)與農(nóng)田水利相配合，必要時可適當?shù)卦鲈O(shè)涵管或加大涵管孔徑；

設(shè)計前必須進行調(diào)查研究，重點路段要進行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，做到路基路面綜合設(shè)計和分期修建；

路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠；

路基排水要結(jié)合當?shù)厮臈l件和道路等級等具體情況，注意就地取材，以防為主；

為減少水對路面的破壞作用，應(yīng)盡量阻止水進入路面結(jié)構(gòu)，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水，亦可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。

◆（8）路基路面排水的一般原則1、概述節(jié)尾2、路面表面排水基本原則：1）降落在路面上的雨水，應(yīng)通過路面橫向坡度向兩側(cè)排流，避免行車道路路面范圍內(nèi)出現(xiàn)積水。2）在路線縱坡平緩、匯水量不大、路堤較低且邊坡坡面不會受到?jīng)_刷的情況下，應(yīng)采用在路堤邊坡上橫向漫坡的方式排除路面表面水。2、路面表面排水3）在路堤較高，邊坡坡面在未做防護而易遭受路面表面水流沖刷，或者坡面雖已采取防護措施但仍有可能受到?jīng)_刷時，應(yīng)沿路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶，匯集路面表面水，然后通過泄水口和急流槽排離路堤。4）設(shè)置攔水帶匯集路面表面水時，攔水帶過水斷面內(nèi)的水面，在高速公路及一級公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣，在二級及二級以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線。3、路面表面排水攔水帶可由瀝青混凝土現(xiàn)場澆筑，或者由水泥混凝土預(yù)制塊鋪砌而成。采用水泥混凝土預(yù)制塊攔水帶時，應(yīng)避免預(yù)制塊影響路面內(nèi)部水的排泄。攔水帶的頂面應(yīng)略高于過水斷面的設(shè)計水面高（水深），按設(shè)計流量公式（7-1）計算確定。公式（7-1）3、路面表面排水4、中央分隔帶排水4、中央分隔帶排水超高路段中央分隔帶

三個要求（1）寬度小于3m且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水，降落在分隔帶上的表面水排向兩側(cè)行車道，其坡度與路面的橫坡度相同；在超高路段上，可在分隔帶上側(cè)邊緣處設(shè)置緣石或泄水口，或者在分隔帶內(nèi)設(shè)置縫隙式圓形集水管或碟形混凝土淺溝和泄水口（圖7-31），以攔截和排泄上側(cè)半幅路面的表面水。緣石過水斷面的泄水口可采用開口式，格柵式或組合式；碟形混凝土淺溝的泄水口采用格柵式。4、中央分隔帶排水超高路段中央分隔帶（2）寬度大于3m且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水，降落在分隔帶上的表面水匯集在分隔帶中央的低洼處，并通過縱坡排流到泄水口或橫穿路界的橋涵水道中。（3）表面無鋪面且未采用表面排水措施的中央分隔帶，降落在分隔帶上的表面水下滲，由分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)施排除。4、中央分隔帶排水超高路段中央分隔帶4、中央分隔帶排水超高路段中央分隔帶5、路面內(nèi)部排水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部水的危害（1）浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，易造成無黏結(jié)粒狀材料和地基土的強度降低；（2）使水泥混凝土路面產(chǎn)生唧泥，隨之出現(xiàn)錯臺、開裂和整個路肩破壞；（3）進入空隙的自由水在行車荷載的作用下，會形成高孔隙水壓力和高流速的水流，引起路面基層的細顆粒產(chǎn)生唧泥，結(jié)果失去支承；5、路面內(nèi)部排水路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部水的危害（4）在冰凍深度大于路面厚度的地方，高地下水位會造成凍脹，并在凍融期間降低承載能力；（5）水使凍脹土產(chǎn)生不均勻凍脹；（6）與水經(jīng)常接觸將使瀝青混合料剝落，影響瀝青混凝土耐久性和產(chǎn)生龜裂。5、路面內(nèi)部排水設(shè)置條件（1）年降水量為600mm以上的濕潤和多雨地區(qū)，路基由透水性差的細粒土（滲透系數(shù)不大于10-5cm/s）組成的高速公路、一級公路或重要的二級公路。（2）路基兩側(cè)有滯水，可能滲入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。（3）嚴重冰凍地區(qū)，路基為由粉性土組成的潮濕、過濕路段。（4）現(xiàn)有路面改建或改善工程，需排除積滯在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水份。5、路面內(nèi)部排水設(shè)置要求（1）路面內(nèi)部排水系統(tǒng)中各項排水設(shè)施的泄水能力