《路基路面工程》

PavementEngineering國家精品課程東南大學(xué)

道路與鐵道工程

國家重點學(xué)科HighwayandRailwayEngineering,NationalKeyDiscipline21:39愛課程網(wǎng)址/sCourse/course_2658.html中國大學(xué)MOOC網(wǎng)址/course/SEU-1001753401第八章瀝青路面設(shè)計21:39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)層狀彈性體系理論第五節(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21:39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21:39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21:39第一節(jié)【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(xué)性能－變形（應(yīng)變）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)壓應(yīng)力示意圖21:39（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（黑色路面白標線）；（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，可再生利用；（6）強度和穩(wěn)定性（使用壽命）受基層、土基影響較大；（7）瀝青混合料力學(xué)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。

第一節(jié)【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）21:39瀝青路面的基本要求包括以下幾方面：①強度特性(應(yīng)力、變形-應(yīng)變)（一定的）（強度內(nèi)涵）②穩(wěn)定性(高、低溫、水穩(wěn)定性)（良好的）③耐久性(疲勞、老化)（滿足要求的）④平整性(舒適性、動荷載)⑤抗滑性(安全)⑥少塵性(環(huán)保)第一節(jié)【2、瀝青路面的基本要求】21:39高溫穩(wěn)定性-高溫下抵抗永久變形的能力；低溫抗裂性-抵抗低溫開裂的能力；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（疲勞）的能力；抗滑能力—保證不利情況下車輛能夠安全行駛的能力。第一節(jié)【3、瀝青路面的使用性能要求】21:39基本概念◆（1）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)計第一節(jié)【4、瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容與方法】21:39（2）瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法分類

經(jīng)驗法：AASHTO法1996；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(xué)經(jīng)驗法（M-E）：AI法；AASHTO；SHELL法；我國設(shè)計方法。

依據(jù)力學(xué)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。第一節(jié)【4、瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容與方法】節(jié)尾21:39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(xué)特性瀝青混合料的黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型瀝青混合料的變形特征瀝青混合料的強度特性21:39（1）按強度構(gòu)成原理分：密實類瀝青路面-見土木工程材料嵌擠類瀝青路面-見土木工程材料（2）按施工工藝分：層鋪法路拌法廠拌法第二節(jié)【1、瀝青路面的分類】瀝青路面

施工錄像21:39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(BituminouspenetrationMacadam)瀝青表面處治（BituminousSurfaceTreatment）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）瀝青路面的瀝青混合料類型：第二節(jié)【1、瀝青路面的分類】ＨＭＡ級配示意圖ＳＭＡ級配示意圖21:39第二節(jié)【1、瀝青路面的分類】（4）熱拌瀝青混合料的種類21:39瀝青混合料由集料、瀝青和空氣組成的三相空間體系。瀝青混合料的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。瀝青混合料性能的影響因素：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(xué)特性。瀝青混合料的類型：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)瀝青路面性質(zhì)與瀝青混合料力學(xué)性質(zhì)關(guān)系密切第二節(jié)【2、瀝青混合料的力學(xué)特性】21:39（1）瀝青混合料力學(xué)參數(shù)試驗第二節(jié)【2、瀝青混合料的力學(xué)特性】（1）瀝青混合料力學(xué)參數(shù)試驗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①三軸試驗（T0718）21:39原理①三軸試驗（T0718）

采用圓柱形試件，試件直徑應(yīng)大于礦料最大粒徑的4倍，試件高與直徑比大于2；礦料最大粒徑小于25mm時，試件直徑100mm，高200mm；將一組試件分別在不同側(cè)壓力下以一定加載速度施加垂直壓力到試件破壞，此時該垂直壓力為最大主應(yīng)力，側(cè)壓力為最小主應(yīng)力。第二節(jié)【2、瀝青混合料的力學(xué)特性】三軸壓縮試驗原理21:39②抗拉強度（間接抗拉）試驗（T0716）采用圓柱形試件；無側(cè)限抗壓試驗試件直徑應(yīng)大于礦料最大粒徑的4倍，試件高徑比大于2，礦料公稱最大粒徑小于25mm時試件直徑100mm,高200mm；劈裂試驗試件直徑101.6

0.25mm、高63.5

1.3mm（馬歇爾試件），或輪碾機成型板塊試件，或從道路現(xiàn)場鉆取直徑

100

2或

150

2.5mm、高為40

5mm的圓柱體試件。

第二節(jié)【2、瀝青混合料的力學(xué)特性】21:39③無側(cè)限抗壓模量及強度試驗（T0713-靜T0738-動）第二節(jié)【2、瀝青混合料的力學(xué)特性】瀝青混合料的抗壓回彈模量的試驗溫度為20℃。21:39試驗采用圓柱體試件，其直徑為100mm，高為100mm，試驗加載的速率為2mm/min。試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓揉法和旋轉(zhuǎn)壓實成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標準擊實密度100。對抗壓強度要求以2mm/min的加載速率均勻加載直至破壞，由破壞荷載P和圓柱體試件的面積參數(shù)計算得出試件的抗壓強度（MPa）。⑤SHRP直剪試驗確定：

SHRP提出了通過不同壓力的直接剪切試驗確定抗剪強度特性。第二節(jié)【2、瀝青混合料的力學(xué)特性】④彎曲試驗（T0715）

通過彎曲試驗確定瀝青混合料的抗彎拉強度和抗彎拉應(yīng)變。

通過彎曲疲勞試驗確定瀝青混合料的抗疲勞性能。段尾21:39抗彎拉強度試驗第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型】瀝青混凝土常溫下加載和卸載的典型曲線（1）材料的力學(xué)模型-黏彈性材料的基本性質(zhì)21:39①蠕變

蠕變是應(yīng)力不變，變形隨時間而增加的現(xiàn)象。瀝青材料性質(zhì)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，時間較長：

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(dāng)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。（2）蠕變與松弛特性creepandrelaxation第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型】蠕變示意圖21:39②應(yīng)力松弛(relaxationtime)

應(yīng)力松弛是應(yīng)變恒定不變，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；第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型】③綜合21:39（2）蠕變與松弛特性creepandrelaxation（4）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；（3）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)第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型】21:39第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)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

（溫度恒定，短時間要用更大的應(yīng)力）

（時間恒定，低溫度也要用更大的應(yīng)力）

升高試驗溫度=延長加載時間：時間溫度轉(zhuǎn)化法則（4）黏彈性材料的基本性質(zhì)應(yīng)力小時間長21:39時間短應(yīng)力大應(yīng)變同應(yīng)變同溫度小應(yīng)力大應(yīng)力小溫度大（溫度恒定，短時間要用更大的應(yīng)力）（時間恒定，低溫度也要用更大的應(yīng)力）（5）瀝青路面蠕變規(guī)律第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)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。

21:39（6）瀝青混合料的流變學(xué)基本模型

瀝青混合料是一種彈-黏-塑性材料，彈、黏、塑性是其力學(xué)特性的基本單元，需要用一定的力學(xué)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(xué)特性。第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)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21:39VanDerPool模型及其蠕變曲線

（7）基本力學(xué)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(xué)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第二節(jié)【3、瀝青混合料黏彈性性質(zhì)與力學(xué)模型】段尾21:39（1）勁度（勁度模量）StiffnessModulus

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？第二節(jié)【4、瀝青混合料的變形特性】21:39①瀝青的勁度第二節(jié)【4、瀝青混合料的變形特性】21:39第二節(jié)【4、瀝青混合料的變形特性】范得保瀝青勁度確定諾模圖21:39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(dāng)。（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。第二節(jié)【4、瀝青混合料的變形特性】①瀝青的勁度21:39②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

，第二節(jié)【4、瀝青混合料的變形特性】21:39第二節(jié)【4、瀝青混合料的變形特性】②瀝青混合料的勁度通過瀝青勁度瀝青體積率Vb集料體積率Vg得到瀝青混合料的勁度段尾21:39（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、應(yīng)變）。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)力較低材料尤為突出）。破壞的控制要點：控制路面材料極限破壞狀態(tài)的往往不是抗壓強度，可能出現(xiàn)的強度（應(yīng)力或應(yīng)變）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、應(yīng)變或彎拉應(yīng)力過大而引起的斷裂。第二節(jié)【5、瀝青混合料的強度特性】21:39（2）抗剪強度①礦料特性及級配等酸堿性：（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。②瀝青特性級配合比等

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。意義：上坡或停車場，抗剪強度不足將引起路面推擠和擁包，影響因素：第二節(jié)【5、瀝青混合料的強度特性】21:39（3）抗拉強度

①意義：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(dāng)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。

②方法：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（間接拉伸試驗）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。第二節(jié)【5、瀝青混合料的強度特性】21:39直接拉伸間接拉伸試驗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)。影響因素：1)瀝青類型瀝青的黏滯度大，或瀝青含量較大，瀝青混合料具有較高的抗拉強度；2)級配類型密級配混合料的抗拉強度較開級配混合料高；3)加載與溫度隨施荷速率增大而增加，隨溫度增加而下降；

第二節(jié)【5、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21:39（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；①各類抗彎拉強度試驗方法：小梁彎曲試驗：梁式試件高和寬應(yīng)不小于礦料最大粒徑的四倍，梁的跨徑為高的三倍。公稱最大粒徑達31.5mm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；30mm×35mm×250mm瀝青混凝土公稱最大粒徑為26.5mm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；第二節(jié)【5、瀝青混合料的強度特性】21:39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》（JTJ053T0715）中標準彎曲實驗試件為30mm×35mm×250mm的棱柱體小梁，跨徑200

0.5mm。評價抗彎拉強度時，試驗溫度采用15

0.5℃，評價低溫拉伸性能時，宜采用-10

0.5℃。

第二節(jié)【5、瀝青混合料的強度特性】彎曲實驗有切口的彎曲實驗節(jié)尾②瀝青混凝土試驗方法（T0715）：21:39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)21:39高溫穩(wěn)定性是瀝青路面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第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39（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：第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39

④輪轍試驗?zāi)M實際車輪荷載在路面上行走而形成車轍的試驗方法，室內(nèi)代表性試驗為車轍試驗。車轍試驗是在規(guī)定尺寸的板塊狀壓實瀝青混合料試件上，用固定荷載的橡膠輪反復(fù)行走后，測定其在變形穩(wěn)定期每增加變形1mm的碾壓次數(shù)，即動穩(wěn)定度，以次/mm表示。我國規(guī)范規(guī)定，一般情況下，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa；計算動穩(wěn)定度的時間原則上為試驗開始后45—60min之間；板試件尺寸為300mm，寬300mm，厚50mm。第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】試驗可以三大指標：任意時刻總變形即車轍深度；動穩(wěn)定度DS；變形速率RD；21:39

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℃。第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39（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第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】②輪轍試驗動穩(wěn)定度標準21:39i)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：第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39第三節(jié)【1、瀝青路面的高溫穩(wěn)定性】21:39段尾低溫抗裂性是瀝青路面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；

以及有基層開裂導(dǎo)致的面層開裂（反射裂縫），裂縫由下而上發(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)；第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】21:39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）低溫開裂機理第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】21:392）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（

101.6

0.25mm、高63.5

1.3mm），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；第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】彎曲實驗21:39③約束試件應(yīng)力試驗儀（TSRST）：50mm×50mm×250mm試件，降溫速率10℃/h，是SHRP推薦的評價瀝青混合料低溫抗裂性能的方法第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】21:39④應(yīng)力松弛試驗：直接應(yīng)力松弛試驗；彎曲應(yīng)力松弛試驗等第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】21:39第三節(jié)【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21:39①影響因素：瀝青性質(zhì)、氣溫狀況、瀝青老化程度、路基的種類；

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；

4）改變基層類型-級配碎石基層、瀝青穩(wěn)定基層、多孔瀝青基層。3）瀝青路面低溫開裂的預(yù)防措施第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】21:39第三節(jié)【2、瀝青路面的低溫抗裂性】21:39段尾水穩(wěn)定性是瀝青路面在水或凍融循環(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，導(dǎo)致瀝青混合料松散。瀝青路面水損害表現(xiàn)：松散、剝落、坑槽病害。水損害是瀝青混合料水穩(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)；水侵蝕的過程：如圖第三節(jié)【3、瀝青路面的水穩(wěn)定性】21:39第三節(jié)【3、瀝青路面的水穩(wěn)定性】21:39水的吸入及加熱汽化示意圖加熱汽化汽化破裂瀝青與集料剝離示意圖干燥狀態(tài)集料瀝青界面能潮濕狀態(tài)集料瀝青界面能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：第三節(jié)【3、瀝青路面的水穩(wěn)定性】21:393、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21:39第三節(jié)【3、瀝青路面的水穩(wěn)定性】②輪轍板的滲水試驗標準21:39段尾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第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】21:392）瀝青混合料疲勞力學(xué)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(xué)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(xué)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；第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】21:393）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。第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】21:39第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】3）瀝青混合料疲勞試驗方法劈裂疲勞試驗懸臂梯形梁疲勞試驗三分點疲勞試驗示意圖21:39—取決于瀝青混合料組成和特性的系數(shù)；

—

發(fā)展進展因素。通常，對大多數(shù)瀝青混合料=5～6第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】4）瀝青混合料疲勞方程我國新的疲勞方程

SHRP疲勞方程

21:39第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】瀝青混合料疲勞方程圖21:39應(yīng)變控制應(yīng)力控制混合料勁度模量瀝青的體積百分比瀝青的針入度比瀝青混凝土的疲勞壽命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、加載間隔時間、加載波形（我國采用加載頻率10Hz的方式）；

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：第三節(jié)【4、瀝青路面的抗疲勞性能】21:39段尾概念：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-紫外線，氧，水）、混合料形態(tài)（空隙率等）第三節(jié)【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21:39第三節(jié)【5、瀝青路面的耐老化性能】21:39瀝青使用壽命（混合存儲使用）的影響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/紫外線處理第三節(jié)【5、瀝青路面的耐老化性能】21:39段尾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。第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】21:39第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】③分區(qū)指標：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

降雨指標：最近30年的年平均降雨量的平均值

21:39第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】21:39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)第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】21:39瀝青路面氣候分區(qū)第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】21:39第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】21:39第三節(jié)【6、瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)】21:39節(jié)尾第四節(jié)層狀彈性體系理論核心內(nèi)容基本假設(shè)與解題方法主應(yīng)力計算21:39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)層狀彈性體系理論21:391）各層材料均質(zhì)、連續(xù)、各向同性，彎曲彈性，位移、形變微小；2）結(jié)構(gòu)層厚度有限，水平方向無限；最下一層（路基）水平和垂直方向無限大；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：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）；

或不完全連續(xù)也不完全光滑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)層狀彈性體系理論◆2、層狀彈性體系理論的假定◆3、層狀彈性體系理論的求解節(jié)尾21:39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21:39（1）裂縫Cracking第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】Top-downCrackDown-topCrack包含：橫向開裂、縱向開裂、網(wǎng)狀裂縫橫向開裂：溫度開裂、反射裂縫縱向開裂：網(wǎng)狀裂縫：由上到下、由下到上兩種21:39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：又分為瀝青面層低溫縮裂和基層反射裂縫，屬非交通荷載型。低溫縮裂因冬季結(jié)構(gòu)層材料收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于材料強度引起，間距較規(guī)則；反射裂縫因基層收縮開裂導(dǎo)致面層底部產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起瀝青層開裂，荷載耦合后發(fā)展更快?？v向裂縫：大部分由路基原因等引起失穩(wěn)；路面面層或無機結(jié)合料穩(wěn)定類基層分幅攤鋪時，接縫未處理好。網(wǎng)狀裂縫（一般為疲勞裂縫）：一般在重復(fù)荷載作用下因結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力超過材料疲勞極限引起，是從下向上發(fā)展；還有結(jié)構(gòu)強度整體不足；瀝青老化等原因。（1）裂縫cracking第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39縱向裂縫longitudinalcracking（1）裂縫cracking第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39高速公路第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39（1）裂縫基層的疲勞裂縫第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39塊裂及網(wǎng)裂NetCracking（1）裂縫第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】瀝青路面的疲勞特性路面疲勞開裂-fatiguedamage21:39（2）車轍rutting定義：

路面結(jié)構(gòu)及路基在行車荷載作用下的補充壓實，及結(jié)構(gòu)層和路基中材料的側(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)生在瀝青層，主要是中面層或瀝青表層。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。第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39車轍圖片第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39（2）車轍rutting第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39車轍3m尺測量停車場的輪?。?）車轍rutting（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4）冰凍作用。第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39（3）松散剝落RavellingandStripping（4）表面抗滑不足skidresistancelosing定義：瀝青路面在使用過程中，表面進一步壓密、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(dāng)，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，表面進一步壓密；

6）車輪磨耗太嚴重。第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39表面抗滑測定第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39路面坑洞破壞原理–potholes:（5）坑洞病害第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39瀝青路面由于離析或?qū)娱g接觸問題導(dǎo)致的路面面層脫離的現(xiàn)象坑洞補丁第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39瀝青路面的水穩(wěn)定性不足引起的坑洞第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39路面離析導(dǎo)致水的滲入，由此引起路面坑洞或唧泥由于半剛性基層耐水性差，在水和荷載的作用下形成唧泥21:39第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】表面泛油第五節(jié)【1、瀝青路面的破壞】21:39（6）路面泛油路面因油石比不合理或空隙過小引起瀝青析出現(xiàn)象段尾第五節(jié)【2、瀝青路面的設(shè)計指標和標準】1、瀝青路面的破壞（總結(jié)）開裂（疲勞溫度）車轍平整性推擠擁包泛油

抗滑2、瀝青路面設(shè)計指標控制疲勞的指標應(yīng)變應(yīng)力控制低溫開裂的指標應(yīng)變應(yīng)力控制車轍的指標RD,土基頂面壓應(yīng)變控制推擠的指標剪切應(yīng)力或剪切應(yīng)變控制抗滑指標橫向力系數(shù)SFC60、宏觀構(gòu)造深度TD控制舒適性指標平整度21:39①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，主要原因是重復(fù)荷載作用下路面結(jié)構(gòu)路基引起較大垂直塑性變形。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]

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］第五節(jié)【2、瀝青路面的設(shè)計指標和標準】3、主要的設(shè)計指標與要求21:39④面層抗剪切推移：要求：τmax≤［τR］（應(yīng)使用高溫時的模量）⑤結(jié)構(gòu)低溫縮裂：要求：σrt≤［σtR

］，冰凍指數(shù)（應(yīng)使用低溫時的模量）⑥路面抗滑：

要求：橫向力系數(shù)SFC60和宏觀構(gòu)造深度TD⑦路面平整度：

要求：國際平整度指數(shù)IRI≤【IRI】第五節(jié)【2、瀝青路面的設(shè)計指標和標準】◆3、主要的設(shè)計指標與要求21:39◆4、我國2017版瀝青路面的設(shè)計指標及要求1）瀝青層底拉應(yīng)變：瀝青層疲勞壽命Nf1大于按照瀝青層疲勞等效換算得到的設(shè)計車道累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne1。2）無機結(jié)合料層底拉應(yīng)力：無機結(jié)合料層疲勞壽命Nf2大于按照無機結(jié)合料層疲勞等效換算得到的設(shè)計車道累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne2。3）路基頂面壓應(yīng)變：路基頂面的最大豎向壓應(yīng)變應(yīng)小于容許壓應(yīng)變值εz。4）瀝青層容許永久變形：瀝青路面的車轍深度不應(yīng)大于要求第五節(jié)【2、瀝青路面的設(shè)計指標和標準】21:39低溫開裂：各等級公路裂縫指數(shù)CI宜滿足規(guī)定?？够阅埽嚎够阅芤詸M向力系數(shù)SFC60和宏觀構(gòu)造深度TD為主要指標。高速公路、一級公路、山嶺重丘區(qū)二級和三級公路路面在交工驗收時，其抗滑技術(shù)指標宜符合要求。第五節(jié)【2、瀝青路面的設(shè)計指標和標準】◆4、我國2017版瀝青路面的設(shè)計指標與要求節(jié)尾21:39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)瀝青路面功能層瀝青路面層間結(jié)合21:39第六節(jié)【1、路面結(jié)構(gòu)層位】瀝青路面結(jié)構(gòu)層自上而下可由：面層面層可分為表面層、中面層和下面層基層底基層必要的功能層防凍層、排水層黏層（瀝青層與瀝青層）、封層和透層（瀝青層與其它層）路基21:39①總原則：面層抗滑抗車轍抗剪切、基層抗疲勞、路基穩(wěn)定均勻。

②具體要求：1）適應(yīng)要求

與交通條件、路基的承載能力、環(huán)境條件、材料性能和施工水平相適應(yīng)。2）地質(zhì)地理材料

與當(dāng)?shù)氐牡乩項l件、氣候狀況、地質(zhì)因素、材料供應(yīng)等相適應(yīng)。3）協(xié)調(diào)平衡

應(yīng)注重路面功能與結(jié)構(gòu)性能設(shè)計相協(xié)調(diào)，保證路面結(jié)構(gòu)的耐久性。4）結(jié)構(gòu)特點

路面在設(shè)計期內(nèi)不應(yīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。整體要求基層、底基層耐久穩(wěn)定；面層可維修5）結(jié)構(gòu)連續(xù)

設(shè)置適當(dāng)?shù)酿印⒎鈱雍屯笇拥却胧?，增強路面結(jié)構(gòu)層間的結(jié)合。6）排水要求

應(yīng)考慮路面結(jié)構(gòu)的防水、排水，減少水進入或滯留于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)。第六節(jié)【2、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計原則】21:39反映了：設(shè)計者的經(jīng)驗當(dāng)?shù)氐某晒麌鴥?nèi)外的進展面層：單層、雙層或三層瀝青面層基層：柔性、半剛性、剛性或組合式功能層：排水、防凍、防水、防污、黏層、封層、透層等，粒料或穩(wěn)定土層間結(jié)合：牢固、耐久（設(shè)置黏層、封層或透層）路基：密實、穩(wěn)固、不透水或透水（處于干燥或中濕狀態(tài)；

模量要求見表（2-16）第六節(jié)【3、結(jié)構(gòu)組合方式】◆瀝青路面結(jié)構(gòu)組合21:39第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（1）路面結(jié)構(gòu)類型（2017版規(guī)范）無機結(jié)合料類基層瀝青路面瀝青結(jié)合料類基層瀝青路面粒料類基層瀝青路面水泥混凝土做基層的復(fù)合式瀝青路面。復(fù)合式瀝青路面的水泥混凝土基層按

《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》

（JTGD40）進行設(shè)計。21:39（a）無機結(jié)合料穩(wěn)定類基層瀝青路面（b）粒料類+瀝青穩(wěn)定類基層瀝青路面第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（2）瀝青路面主要損壞類型（2017版規(guī)范）針對不同瀝青路面結(jié)構(gòu)組合的主要破壞類型21:39穩(wěn)定基層穩(wěn)定底基層面層

路基

StructureⅠ路面類型瀝青穩(wěn)定基層

穩(wěn)定類底基層面層路基級配碎石StructureⅢ穩(wěn)定底基層面層路基StructureⅡ瀝青穩(wěn)定基層

瀝青層厚度=16-20cm瀝青層厚度=20-30cm瀝青層厚度=28-30cm第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（3）受力特征21:39第六節(jié)【4、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)組合的彎拉應(yīng)力分布（3）受力特征21:39拉應(yīng)力拉應(yīng)力拉應(yīng)力應(yīng)力分布第六節(jié)【4、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21:39（3）受力

特征第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】應(yīng)力分布垂直應(yīng)力剪切應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)力分布21:39（3）受力特征（常規(guī)結(jié)構(gòu)）道路路面結(jié)構(gòu)為4cmAC＋6cmAC＋8cmAC＋38cm水泥穩(wěn)定碎石＋20cm二灰土，抗壓模量分別為10500MPa、9000MPa、8500MPa、13800MPa和3500MPa，路基模量為60MPa，荷載圓半徑δ=10.65cm，單位壓力p=0.707MPa。壓應(yīng)力拉應(yīng)變拉應(yīng)力拉應(yīng)變第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】應(yīng)力分布垂直應(yīng)力剪切應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)力分布21:39（3）受力特征（厚瀝青層）道路路面結(jié)構(gòu)為4cmAC＋6cmAC＋8cmAC＋12cmLSPM+38cm水泥穩(wěn)定碎石＋20cm二灰土，抗壓模量分別為10500MPa、9000MPa、8500MPa、2000MPa、13800MPa和3500MPa，路基模量為60MPa，荷載圓半徑δ=10.65cm，單位壓力p=0.707MPa。拉應(yīng)力拉應(yīng)變拉應(yīng)變拉應(yīng)力第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】21:39（3）受力特征（組合結(jié)構(gòu)層）垂直應(yīng)力剪切應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)力分布道路路面結(jié)構(gòu)為4cmAC＋6cmAC＋16cmATB＋16cm級配碎石＋36cm水泥穩(wěn)定碎石，抗壓模量分別為10500MPa、9000MPa、7500MPa、500MPa和11000MPa，路基模量為60MPa，荷載圓半徑δ=10.65cm，單位壓力p=0.707MPa。拉應(yīng)力拉應(yīng)變拉應(yīng)變拉應(yīng)力第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】表面壓應(yīng)力

表面層抗滑與抗車轍層中間聯(lián)結(jié)層中間高壓應(yīng)力和高溫區(qū)中層壓拉應(yīng)力過渡層拉壓過渡層

下層抗疲勞層下層拉應(yīng)力區(qū)路基層受壓區(qū)受拉區(qū)（3）受力特征21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（4）結(jié)構(gòu)組合建議（路基強度均勻-半剛性結(jié)構(gòu)）路基（強路基）瀝青抗車轍層路基無機結(jié)合料結(jié)構(gòu)層

（抗疲勞）瀝青聯(lián)接層瀝青抗滑層（OGFCPAM）處治路基（強路基）+半剛性結(jié)構(gòu)21:39抗疲勞結(jié)構(gòu)層路基（強路基）瀝青抗車轍層路基級配碎石基層瀝青聯(lián)接層第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（4）結(jié)構(gòu)組合建議（路基強度均勻-柔性結(jié)構(gòu)）瀝青抗滑層（OGFCPAM）處治路基（強路基）+柔性組合結(jié)構(gòu)21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（4）合理的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計（重載

不均勻沉降等）瀝青穩(wěn)定基層

無機結(jié)合料

穩(wěn)定類（底）基層瀝青面層路基級配碎石半剛性底基層+柔性組合結(jié)構(gòu)瀝青抗滑表層瀝青疲勞層21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（5）國外結(jié)構(gòu)組合設(shè)計要求（參考學(xué)習(xí)）21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（5）國外結(jié)構(gòu)永久性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計要求（參考）21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（6）不同結(jié)構(gòu)層材料特性及厚度要求基層和底基層應(yīng)具有足夠承載能力和抗疲勞開裂性能、足夠的耐久性和水穩(wěn)定性；瀝青穩(wěn)定類和粒料類材料應(yīng)具有足夠的抗永久變形的能力。無機結(jié)合料穩(wěn)定材料層與瀝青層間可設(shè)置級配碎石、開級配或半開級配瀝青碎石。再生瀝青混合料和再生無機結(jié)合料可用于各交通等級的基層或底基層；廠拌熱再生宜用于極重、特重和重交通的基層。依據(jù)交通荷載等級、材料情況和結(jié)構(gòu)層組合要求參照表選用21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（6）不同結(jié)構(gòu)層材料特性及厚度要求21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（6）不同結(jié)構(gòu)層材料特性及厚度要求21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（6）不同結(jié)構(gòu)層材料特性及厚度要求21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（7）面層要求（總體要求）瀝青混凝土面層應(yīng)具有平整、抗車轍、抗疲勞開裂、抗低溫開裂、抗水損害等性能；瀝青混凝土表面層瀝青混合料應(yīng)具有抗滑耐磨性能，密級配瀝青混合料表面層應(yīng)具有低透水性能；對抗滑、排水或降噪有特殊要求的表面層可采用開級配瀝青混合料、多孔瀝青混合料等等。表面層下應(yīng)設(shè)置防水層，防水層可采用改性乳化瀝青或改性瀝青；21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（7）面層要求（類型選擇）面層類型及適用的交通等級和層位21:39第六節(jié)【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（7）面層要求（總體要求）21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（7）面層要求（粒徑與厚度關(guān)系）面層公稱粒徑與厚度的關(guān)系（表8-16）連續(xù)級配和SMA厚度與NMS不小于2.5倍開連續(xù)級配與NMS不小于2.0倍.21:39第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】（8）基層和底基層要求類型：粒料類、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料類、瀝青混凝土類

水泥混凝土類。適用條件表8-1821:39（9）功能層類型1）：路基改善層作用：提高路基頂面回彈模量、改善路基濕度狀況。材料：粒料、穩(wěn)定類材料類型2）：抗凍層作用：防水、排水、防凍、防污類型：防水層、排水層、防凍層、防污層類型3）：結(jié)合層作用：增加路面結(jié)構(gòu)層之間的結(jié)合度類型：黏層、透層、封層類型4）：排水層第六節(jié)

【4、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計】節(jié)尾21:39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21:39（2）設(shè)計指標和位置：1）瀝青層底面的拉應(yīng)變，A、B、C、D四點位置的最大響應(yīng)量2）無機結(jié)合料材料層底面的拉應(yīng)力，A、B、C、D四點位置的最大響應(yīng)量3）瀝青混合料層豎向壓應(yīng)力，A、B、C、D四點位置的最大響應(yīng)量4）路基頂面豎向壓應(yīng)變，A、B、C、D四點位置的最大響應(yīng)量5）季節(jié)性凍土地區(qū)，路面低溫開裂分析6）路基和路表彎沉檢測

（竣工驗收）（路基頂面FWD單圓15cm荷載C點，路面表面FWD單圓15cm荷載C點）第七節(jié)【1、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21:39第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】（3）可靠度指標（4）設(shè)計使用年限（一般公路）21:39第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】（4）設(shè)計使用年限（小交通量農(nóng)村公路）21:39第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】（5）不同結(jié)構(gòu)組合路面設(shè)計指標21:39第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】（6）不同路面設(shè)計指標對應(yīng)的位置21:39第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】（7）設(shè)計參數(shù)交通量：對應(yīng)指標的當(dāng)量設(shè)計軸載累計作用次數(shù)；瀝青面層：20℃、10Hz條件下的動態(tài)壓縮模量；瀝青類基層：20℃、

5Hz條件下的動態(tài)壓縮模量；無機結(jié)合料穩(wěn)定層：經(jīng)調(diào)整系數(shù)修正的中間段側(cè)面法單軸壓縮彈性模量粒料層：經(jīng)濕度調(diào)正后的10Hz(0.1s+0.9s)動態(tài)回彈模量；路基頂面：由標準條件下動態(tài)回彈模量值MR(動態(tài)三軸10Hz試驗值）*KS*Kη。

（濕度調(diào)整系數(shù)KS、凍融或干濕循環(huán)模量折減系數(shù)Kη-[0.7-0.9]

）。21:39◆（8）我國2017版瀝青路面的設(shè)計指標及要求1）瀝青層底拉應(yīng)變：瀝青層疲勞壽命Nf1應(yīng)大于按照瀝青層疲勞等效換算得到的設(shè)計車道累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne1。2）無機結(jié)合料層底拉應(yīng)力：無機結(jié)合料層疲勞壽命Nf2應(yīng)大于按照無機結(jié)合料層疲勞等效換算得到的設(shè)計車道累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne2。3）路基頂面壓應(yīng)變：路基頂面的最大豎向壓應(yīng)變應(yīng)小于容許壓應(yīng)變值εz。4）瀝青層容許永久變形：瀝青路面車轍深度應(yīng)小于容許永久變形量要求。第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】21:395）低溫開裂：各等級公路低溫開裂指數(shù)CI宜滿足規(guī)定。6）抗滑性能：抗滑性能以橫向力系數(shù)SFC60和宏觀構(gòu)造深度TD為主要指標。

高速公路、一級公路、山嶺重丘區(qū)二級和三級公路路面在交工驗收時，其抗滑技術(shù)指標宜符合要求。第七節(jié)【1、我國瀝青路面設(shè)計指標和標準】◆（8）我國2017版瀝青路面的設(shè)計指標與要求節(jié)尾21:39（1）設(shè)計要求：交通量已知，各層材料模量、泊松比、交通量已知，驗算各層厚度滿足交通要求：（2）設(shè)計過程：①根據(jù)擬定的結(jié)構(gòu)層材料，確定參數(shù)；②目標：多指標設(shè)計；③通過電算程序，確定瀝青層的層底拉應(yīng)變的交通量是否符合要求；④確定半剛性基層的層底拉應(yīng)力的交通量是否符合要求；

⑤確定路基頂面壓應(yīng)變是否符合要求；

⑥確定路面低溫裂縫指數(shù)CI是否滿足；⑦抗凍層厚度驗算⑧技術(shù)經(jīng)濟比較第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（3）溫度調(diào)整系數(shù)1）當(dāng)量瀝青層或當(dāng)量基層厚度及模量兩層瀝青層或兩層基層的當(dāng)量厚度及模量換算公式【基準結(jié)構(gòu)為三層體系】如：兩層瀝青層（4cm+6cm：10000MPa,9000MPa）ha=10cm;模量Ea按照上式計算9477.6MPa。三層瀝青層（4cm+6cm+8cm）（下層8000MPa）ha=16cm;模量Ea按照上式計算8689.0MPa基層超過兩層也是這個公式21:39瀝青面層18cm8000Mpa無機結(jié)合料穩(wěn)定類7000Mpa（粒料類400Mpa）基層40cm路基100MPa第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（3）溫度調(diào)整系數(shù)2）溫度調(diào)整系數(shù)KTi不同氣溫狀況下基準路面結(jié)構(gòu)的損壞，轉(zhuǎn)換成標準溫度（20℃）條件下基準路面結(jié)構(gòu)的損壞，得到基準路面結(jié)構(gòu)的溫度調(diào)整系數(shù)。部分地區(qū)各類路面設(shè)計指標的基準結(jié)構(gòu)溫度調(diào)整系數(shù)

表8-27。其他地區(qū)用氣溫條件相近的系數(shù)值取用。氣溫資料用連續(xù)10年的平均值。21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（4）等效溫度分析瀝青混合料層永久變形量時，瀝青混合料層的等效溫度Tpef計算公式：21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（5）設(shè)計標準-瀝青層底疲勞壽命依據(jù)：瀝青層底面的最大拉應(yīng)變以及瀝青混合料的組成和性質(zhì)計算確定的瀝青層疲勞壽命Nf1。要求：瀝青層疲勞壽命Nf1應(yīng)大于設(shè)計車道的累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne121:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（6）設(shè)計標準-無機結(jié)合料穩(wěn)定材料層底疲勞壽命依據(jù)：無機結(jié)合料層的的最大拉應(yīng)力及計算層材料性質(zhì)確定的疲勞壽命Nf2。要求：無機結(jié)合料層的疲勞壽命N

f2應(yīng)大于設(shè)計車道的累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)Ne221:39（7）設(shè)計標準-瀝青層永久變形要求：瀝青層永久變形Ra小于設(shè)計車道的容許永久變形R0計算方法（分層總和法）第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（7）設(shè)計標準-瀝青層永久變形要求：瀝青層材料設(shè)計要求根據(jù)每層的永久變形量倒推材料動穩(wěn)定度基本要求依據(jù)確定的結(jié)構(gòu)組合，選定具體的瀝青類型和混合料類型。根據(jù)瀝青類型和混合料類型進行動穩(wěn)定度試驗:試驗條件：試驗溫度60℃，厚度50mm，壓強0.7MPa；根據(jù)瀝青混合料的車轍試驗在加載次數(shù)2520次的變形量由式8-78計算分層動穩(wěn)定度[DS]（[DS]首先應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（F40）的動穩(wěn)定度要求）

；同時，各層施工階段材料組成設(shè)計的動穩(wěn)定度DS應(yīng)大于結(jié)構(gòu)設(shè)計時的動穩(wěn)定度[DS]。結(jié)構(gòu)設(shè)計時的分層動穩(wěn)定度[DS]要求計算公式：21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（8）設(shè)計標準-路基永久變形路基頂面的最大豎向壓應(yīng)變應(yīng)小于容許壓應(yīng)變值不符合要求時，調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層組合或增加結(jié)構(gòu)層厚度，重新檢驗。21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（9）設(shè)計標準-路面低溫開裂季節(jié)性冰凍地區(qū)高速公路和一級公路，分析計算路面低溫開裂指數(shù)CI。低溫開裂：低溫開裂指數(shù)CI宜滿足表8-25的規(guī)定。表8-2521:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（10）設(shè)計標準-路面結(jié)構(gòu)抗凍層厚度季節(jié)性冰凍地區(qū)路基為中濕或潮濕狀態(tài)時，應(yīng)計算最大凍深，滿足表8-31的要求。計算公式：21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（10）設(shè)計標準-路面結(jié)構(gòu)抗凍層厚度21:39（11）驗收標準-路基頂面彎沉檢測①回彈彎沉（

Resilientdeflection

）：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（

Residualdeflection）：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（

Totaldeflection）：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路基頂面驗收彎沉值：用FWD（半徑15cm、最大沖擊荷載50kN）測定的路基頂面荷載中心（圖8-39路基頂面C點）最大彎沉值⑤路表驗收彎沉值：用FWD（半徑15cm、最大沖擊荷載50kN）測定的路面表面荷載中心（圖8-39路面表面C點）最大彎沉值，F(xiàn)WD可測定路面各層彎沉盆形狀用于結(jié)構(gòu)層模量反算。第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計◆彎沉（deflection）概念（11）驗收標準-路基頂面彎沉檢測①貝克曼法：傳統(tǒng)檢測方法，速度慢，靜態(tài)測試，試驗方法成熟，目前為規(guī)范規(guī)定的標準方法。③自動彎沉儀法：利用貝克曼法原理快速連續(xù)測定，屬于試驗范疇，但測定的是總彎沉，因此使用時應(yīng)用貝克曼進行標定換算。②落錘彎沉儀法：利用重錘自由落下的瞬間產(chǎn)生的沖擊載荷測定彎沉，屬于動態(tài)彎沉，并能反算路面的回彈量，快速連續(xù)測定，使用時應(yīng)用貝克曼進行標定換算。

第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計◆彎沉（deflection）測定FWD第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（11）驗收標準-路基頂面彎沉檢測路基頂面驗收彎沉值150mm21:39承載板檢測承載板檢測第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】21:39=0.35就是FWD承載板中心彎沉值(a=15cm)

（11）驗收標準-路基頂面彎沉檢測路基頂面驗收彎沉值第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（11）驗收標準-路基頂面彎沉檢測路基頂面驗收彎沉值21:39第七節(jié)【2、新建路面的厚度設(shè)計】（11）驗收標準-路表彎沉檢測路表彎沉檢測路面交（竣）工時采用落錘式彎沉儀（FWD）實測中心點路表彎沉值，測試荷載為50KN，荷載盤半徑為150mm。采用層間連續(xù)彈性層狀體系（8-85）計算路表彎沉檢測標準值la（結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)同前，路基參數(shù)k1修正=0.5，荷載參數(shù)與落錘式彎沉儀相同）符合進行溫度修正進行濕