1,公路瀝青路面設(shè)計,長安大學(xué) 公路學(xué)院 王選倉 教授 2008年1月,2,1、瀝青路面早期損壞問題 結(jié)構(gòu)性破壞: 路面結(jié)構(gòu)承載力不足（彎沉）：不要太柔 疲勞開裂（拉應(yīng)力）：不要太剛 使用性能破壞: 裂 縫橫縫、縱縫、網(wǎng)裂 變 形 類車轍、推移、擁包 水 損 害泛油、推移、坑洞 安全性能抗滑（構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)） 車輛行駛性能平整度、噪聲,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,3,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,瀝青路面的主要損壞是使用功能的破壞，這些病害與厚度的大小沒有直接關(guān)系，換句話說與設(shè)計的理論體系及厚度設(shè)計指標(biāo)無關(guān)。解決這些損壞問題應(yīng)依靠組合設(shè)計與材料設(shè)計。,而結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是解決結(jié)構(gòu)的承載力、荷載疲勞問題。因此本次規(guī)范修訂的重點(diǎn)并不是理論體系與厚度計算方法問題，而是對不同結(jié)構(gòu)組合的現(xiàn)行指標(biāo)進(jìn)行完善與補(bǔ)充。,承載力彎沉最小剛度 荷載疲勞拉應(yīng)力合理剛度,4,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,2、重載車輛增多，超載問題日益嚴(yán)重,我國貨運(yùn)車輛構(gòu)成的比例,5,路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計應(yīng)適應(yīng)重載交通的荷載要求。,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,軸載換算系數(shù)的適用范圍。,瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料設(shè)計應(yīng)以交通等級為依據(jù)。,6,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,3、交通部關(guān)于防治高速公路瀝青路面早期損壞的指導(dǎo)意見,增強(qiáng)質(zhì)量意識，完善質(zhì)量管理體系 管理部門,借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)綜合設(shè)計 設(shè)計單位,嚴(yán)格環(huán)節(jié)控制，完善施工質(zhì)量管理 監(jiān)理、施工,加強(qiáng)預(yù)防性、及時性養(yǎng)護(hù)，延長路面使用壽命 養(yǎng)護(hù)管理,設(shè)計人員要深刻理解規(guī)范中有關(guān)指標(biāo)的使用前提和適用條件，靈活運(yùn)用，避免照搬照抄規(guī)范和其他項(xiàng)目設(shè)計成果,7,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,（一）做好實(shí)際交通荷載調(diào)查和預(yù)測,對現(xiàn)狀實(shí)際軸載譜以及變化規(guī)律進(jìn)行深入的調(diào)查分析，結(jié)合未來區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、路網(wǎng)情況和車輛載重等情況，科學(xué)預(yù)測，計算預(yù)期的車輛累計標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)，依此進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和厚度確定。,（二）完善結(jié)構(gòu)和厚度設(shè)計,路面結(jié)構(gòu)設(shè)計及各層厚度要充分考慮交通量軸次、材料、施工條件、氣候等實(shí)際情況。要采用長期使用性能良好的路面結(jié)構(gòu)類型，并適當(dāng)加厚路面。重車方向、陡坡路段應(yīng)進(jìn)行特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計。,8,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,（二）完善結(jié)構(gòu)和厚度設(shè)計,在傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)厚度的基礎(chǔ)上適當(dāng)加厚,完善半剛性基層技術(shù)，控制反射裂縫的發(fā)生，控制基層的合理剛度：要嚴(yán)格控制半剛性基層及底基層的強(qiáng)度要求，不僅要控制低限，同樣要控制高限，改變半剛性基層強(qiáng)度越高越好的傳統(tǒng)觀念。,鼓勵加強(qiáng)柔性基層的研究與應(yīng)用,9,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,（三）加強(qiáng)材料設(shè)計,保證路面各層混合料配合比設(shè)計的科學(xué)性、合理性，是預(yù)防瀝青路面早期損害的基礎(chǔ)。（設(shè)計單位往往不做材料設(shè)計）,礦料級配組成設(shè)計要按照“均勻、嵌擠、密實(shí)”的要求進(jìn)行。,增強(qiáng)瀝青面層的抗車轍能力和抗水損害能力 。,10,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范修訂的背景,（四）重視防排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計,1. 路面排水要盡量采用不設(shè)攔水帶或路緣石的散排方式；對于設(shè)置攔水帶或路緣石的路段，尤其縱坡平緩、降雨量大的路段，應(yīng)適當(dāng)加密開口及邊坡排水設(shè)施。挖方和低填等路基水文狀況不良路段，應(yīng)設(shè)置橫向盲溝和排水墊層。,11,2. 對于中央分隔帶防排水設(shè)施、通訊管道設(shè)施與綠化美化工程要做到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。中央分隔帶需要植樹綠化時要認(rèn)真做好防水層，對防水難以做好的路段，可直接采用表面封閉的中央分隔帶形式。對于超高路段宜盡量采用內(nèi)外半幅單獨(dú)排水方案。 3土路肩宜盡量選用碎石或砂礫等透水性材料填筑，以利路面橫向排水。年降雨量較大地區(qū)的高速公路，可在結(jié)構(gòu)內(nèi)部及邊緣土路肩內(nèi)設(shè)置排水設(shè)施（縱向滲溝和橫向排水管等）。對于植草的土路肩，其排水設(shè)計還要考慮土路肩與硬路肩標(biāo)高差、橫坡及植草的疏稀程度，以保證排水通暢。,（四）重視防排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計,12,規(guī)范修訂的主要內(nèi)容 1增加了對材料的技術(shù)要求； 2在瀝青混合料設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮了水損害問題； 3除完善半剛性基層瀝青路面的設(shè)計方法外，還對混合式瀝青路面、柔性路面的設(shè)計方法做了相應(yīng)的補(bǔ)充和完善； 4明確不同的路面結(jié)構(gòu)應(yīng)采用不同的設(shè)計指標(biāo)，路面厚度計算仍以彎沉值、彎拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)，調(diào)整有關(guān)設(shè)計參數(shù)； 5補(bǔ)充了大修或改建的設(shè)計內(nèi)容； 6增加了水泥砼板加鋪瀝青面層設(shè)計的內(nèi)容。,13,一、一般規(guī)定 1使用年限 高速、一級 15年 交通量大，有特殊要求20年 二級 12年 有特殊使用要求15年 三級 8年 四級 6年 瀝青表處8年 2標(biāo)準(zhǔn)軸載 對重載車為主的公路，可根據(jù)實(shí)際調(diào)查情況，經(jīng)論證可提高輪胎接地壓強(qiáng)和接地面積。,14,對具有運(yùn)煤、運(yùn)輸建筑材料等有特殊用途的公路，宜做 專題研究、設(shè)計。,3、交通量分級,15,4瀝青的選用 瀝青的氣候區(qū)劃,熱區(qū)選用稠度高、60粘度大的瀝青，寒區(qū)選用稠度低、低溫延度大的瀝青。 表面層選用高溫、低溫性能均好，并耐老化的瀝青；中面層選用熱穩(wěn)性好的瀝青，底面層選用抗疲勞，熱穩(wěn)性好的瀝青或選用稠度高一級的瀝青。 當(dāng)交通量為D級及D級以上時，可適當(dāng)提高瀝青的技術(shù)要求。,16,各類瀝青路面選用的瀝青標(biāo)號,17,5符合以下條件時宜選用改性瀝青 （1）當(dāng)用普通瀝青拌制的瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到規(guī)定要求時； （2）交通等級為D級及D級以上的公路，瀝青表面層可選用改性瀝青；E級交通的表面層、中面層可視實(shí)際情況選用改性瀝青； （3）高速公路、一級公路的路線線形處于長縱坡、陡坡及半徑較小匝道，或其他特殊路段； （4）鋪筑特殊結(jié)構(gòu)的表面層，如開級配抗滑層，瀝青瑪蹄脂碎石、超薄罩面層，排水路面，彩色路面等； （5）溫差變化較大，或高溫或低溫持續(xù)時間較長的嚴(yán)酷氣候區(qū)域的公路； （6）具有重要政治經(jīng)濟(jì)意義、有較高使用要求的公路，或重點(diǎn)旅游公路等。,18,二、結(jié)構(gòu)設(shè)計 1瀝青面層與半剛性基層之間可設(shè)置密級配、半開級配或開級配的瀝青碎石或級配碎石層，以減少反射裂縫，利于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水。此時的瀝青碎石層稱為基層，而級配碎石層稱為碎石過渡層。 2路面結(jié)構(gòu)類型 （1）半剛性基層瀝青路面 （2）混合式瀝青路面 （3）貧砼瀝青路面 （4）柔性路面 （5）全厚式瀝青路面,19,國內(nèi)高等級公路瀝青路面結(jié)構(gòu),20,國內(nèi)高等級公路瀝青路面結(jié)構(gòu),21,國內(nèi)高等級公路瀝青路面結(jié)構(gòu),22,從上表可以看出: “九五”之前，我國的高等級路面結(jié)構(gòu)中，多采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)形式，瀝青層厚度一般在1218cm之間，但是廣深高速的瀝青層厚度達(dá)到32cm，而廣花高速的瀝青層厚度僅為7cm。從使用情況來看，抗裂效果較差。 “九五”之后，我國高等級路面結(jié)構(gòu)中的瀝青層厚度一般都在20cm以上。,23,結(jié)構(gòu)設(shè)計指標(biāo)的確定,A、柔性基層或組合式基層路面 結(jié)構(gòu)破壞的控制 規(guī)范采用指標(biāo) 1、土基變形 土基容許壓應(yīng)變 設(shè)計彎沉 2、松散粒料 剪切指標(biāo) 材料與施工控制 （瀝青碎石） （永久變形） 3、瀝青層疲勞 容許拉應(yīng)變 容許拉應(yīng)力 （拉應(yīng)力） 4、半剛性底 容許拉應(yīng)力 容許拉應(yīng)力 基層疲勞開裂,24,B、半剛性基層或剛性基層路面 結(jié)構(gòu)破壞的控制 規(guī)范采用指標(biāo) 1、土基變形 土基容許壓應(yīng)變 設(shè)計彎沉 （半剛性） 2、瀝青層剪切 容許剪應(yīng)力 材料控制 3、半剛性（剛性） 容許拉應(yīng)力 容許拉應(yīng)力 基層疲勞開裂,25,路面結(jié)構(gòu)類型的選擇,注：全厚式瀝青路面可用于標(biāo)高受到限制的特殊路段。,26,3、路面面層類型 （1）瀝青路面包括熱拌瀝青混凝土混合料、熱拌瀝青碎石混合料、冷拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式（含上拌下貫瀝青碎石）、瀝青表處等五種。 （2）砂石路面包括用粘土作結(jié)合料或摻入少量石灰混合穩(wěn)定的碎、礫石，如泥結(jié)碎、礫石、級配碎石、級配砂礫、碎礫石土等。主要適用于100輛以下的縣、鄉(xiāng)、村公路。,27,各級公路瀝青面層類型選擇,28,4基層、底基層設(shè)計應(yīng)根據(jù)交通量及其組成、氣候條件、筑路材料分布和質(zhì)量情況，以及路基水文狀況等因素選擇適宜的結(jié)構(gòu)類型。 （1）各級公路均宜選用半剛性材料做基層、底基層。為減少水損害和低溫裂縫，對水泥穩(wěn)定粒料類，石灰、粉煤灰穩(wěn)定粒料類的上基層，其混合料級配組成設(shè)計宜用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，以提高半剛性基層的抗沖刷、抗開裂、抗凍的性能，并可減少表面浮漿，利于層間緊密結(jié)合。,29,（2）在瀝青面層與半剛性基層之間增設(shè)瀝青碎石基層，將半剛性基層下放，以減少其層底拉應(yīng)力，可降低無機(jī)結(jié)合料用量，減少低溫裂縫和反射裂縫，同時使路面結(jié)構(gòu)層受力狀態(tài)更加合理。 （3）對運(yùn)輸煤、炭、礦石、建筑材料等專用公路，疏港公路，D、E級交通的公路，可選用貧混凝土基層。 （4）底基層應(yīng)就近取材，充分利用沿線地方材料，如未篩分碎石、石渣、碎石土、天然砂礫等。采用水泥，石灰，或石灰、粉煤灰穩(wěn)定粒料或細(xì)粒土，做半剛性底基層。,30,5各類路面結(jié)構(gòu)層的厚度 瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的最小施工與適宜厚度,31,各類結(jié)構(gòu)層的施工最小厚度與適宜厚度,32,6半剛性基層瀝青路面減裂措施 （1）半剛性基層材料級配應(yīng)以粗集料為主，使混合料形成骨架密實(shí)性結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格控制水泥劑量，以減少收縮裂縫。 （2）瀝青層宜選用低溫性能好，彈性恢復(fù)能力大的聚合物改性瀝青作面層結(jié)合料或在瀝青中摻入有機(jī)化學(xué)合成纖維。 （3）在半剛性基層、剛性基層頂面宜設(shè)置聚合物改性瀝青應(yīng)力吸收層或應(yīng)力吸收膜，或鋪設(shè)聚酯無紡長絲土工布等。 （4）在穩(wěn)定粒料類底基層上，設(shè)一定厚度的瀝青碎石基層或80120m級配碎石過渡層。 （5）各地區(qū)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧虾蜌夂驐l件，選擇減裂措施，并通過鋪筑試驗(yàn)路段。,33,三、瀝青面層 1熱拌瀝青混合料路面使用性能要求 熱拌瀝青混合料路面使用性能指標(biāo),34,密級配熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo),35,面層瀝青混合料車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定技術(shù)要求,36,瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變（）技術(shù)要求,37,瀝青混合料水穩(wěn)定性指標(biāo),注：對于有條件的地方，為了減少凍融劈裂試驗(yàn)因空隙變異而造成的試驗(yàn)結(jié)果的偏差?？刹捎每刂圃嚰尚涂障堵实腁ASHTOT283方法，指標(biāo)同凍融劈裂試驗(yàn)要求。,38,2瀝青面層的適宜厚度 熱拌瀝青混合料面層應(yīng)根據(jù)公路等級、交通組成和交通量、氣候條件等、路面結(jié)構(gòu)類型等實(shí)際情況，選用一層、兩層或三層。 （1）當(dāng)采用半剛性基層瀝青路面時，高速公路、一級公路的瀝青層厚度宜為120160mm，二級公路的瀝青層厚度宜為70120mm，三級公路的瀝青層厚度宜為2050mm，四級公路的瀝青層厚度宜為1030mm。,39,（2）當(dāng)采用混合式瀝青路面時，面層可選用兩層式，其下設(shè)瀝青混合料基層。面層厚度宜為100120mm，基層厚度宜為80140mm。 （3）當(dāng)采用柔性路面結(jié)構(gòu)時，面層可選用兩層或三層，其下設(shè)瀝青混合料基層或級配碎石基層、底基層。瀝青層厚度根據(jù)公路等級、交通量等具體情況而定。,40,3各類瀝青混合料的適用性 瀝青混合料類型適用性,41,四、基層、底基層及墊層 1、類型 （1）按力學(xué)行為 半剛性類 柔性類 剛性類 （2）按材料組成 結(jié)合料穩(wěn)定類有機(jī)結(jié)合料、無機(jī)結(jié)合料 無粘結(jié)粒料類,42,（3）按組成結(jié)構(gòu)狀態(tài) 骨架密實(shí)型 粗集料75% 嵌擠強(qiáng)度高、抗裂性、抗沖刷性好 適于高速公路基層 懸浮密實(shí)型 粗集料50% 抗彎拉性能好 適于多等級公路的基層和底基層 骨架空隙型 適用于有較高路面內(nèi)部排水要求的基層 均勻密實(shí)型 穩(wěn)定土、砂或石屑 高等級公路宜選用穩(wěn)定集料類做基層，上基層宜選用骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)。,43,2適用性 （1）剛性基層 包括貧混凝土、水泥混凝土以及連續(xù)配筋水泥混凝土等； 一般適用于D、E級交通或超重車，特重車較多，或有特殊要求的路面基層。,44,（2）半剛性基層 包括水泥穩(wěn)定類、石灰粉煤灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類、水泥粉煤灰穩(wěn)定類； 水泥穩(wěn)定類和二灰穩(wěn)定類適用于各級公路的基層和底基層，但穩(wěn)定細(xì)粒土不能用作高級路面的基層； 石灰穩(wěn)定類適用于各級公路的底基層也可用作二級和二級以上公路的基層。粒料含量少于50%的石灰穩(wěn)定細(xì)粒土及碎礫石灰土不能用于高級路面的基層。,45,（3）柔性基層 包括有機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類和無粘結(jié)粒料類； 瀝青穩(wěn)定類適用于高等級公路的基層和調(diào)平層； 級配碎石適用于各級公路的基層和底基層，也可用于瀝青面層與半剛性基層之間的過渡層。,46,3、技術(shù)要求 （1）貧混凝土 水泥劑量 610% 貧混凝土基層材料的強(qiáng)度要求,摻加部分粉煤灰（水泥劑量的2040%）可降低收縮裂縫，提高后期強(qiáng)度； 貧砼基層的最小厚度為18cm； 貧砼上瀝青層最小厚度為15cm，采取防裂措施后為8cm； 在瀝青面層上，對應(yīng)的位置切割橫縫并填入封縫料； 在貧砼基層上，宜設(shè)置應(yīng)力吸收層（膜）。,47,（2）瀝青穩(wěn)定基層 高等級公路可用大粒徑瀝青碎石做基層，其最小厚度宜為8cm； 瀝青貫入碎石用作基層或調(diào)平層。 （3）級配碎石基層 有骨架密實(shí)型和連續(xù)型兩類，重交通宜選用骨架密實(shí)型； 適用于各級公路基層與底基層； 用作基層時，壓實(shí)度不小于98%，CBR不小于180%；用作底基層時，不小于96%和100%；,48,1設(shè)計理論 層間接觸狀態(tài)： （1）瀝青層之間連續(xù)； （2）級配碎石與半剛性基層之間和與瀝青面層之間滑動； （3）半剛性基層與瀝青層之間連續(xù)。,五、新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算,49,設(shè)計理論與指標(biāo)體系,8.0.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計采用雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論進(jìn)行計算，路面荷載及計算點(diǎn)如圖8.0.1所示。,50,設(shè)計理論與指標(biāo)體系,規(guī)范條文,8.0.2 路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)整體剛度（即承載力）與瀝青層或半剛性基層、底基層抗疲勞開裂的要求：,1 輪隙中心處（A點(diǎn)）路表計算彎沉值ls 應(yīng)小于或等于設(shè)計彎沉值ld.即:,2 輪隙輪隙中心（C點(diǎn)）或單圓荷載中心處（B點(diǎn)）的層底拉應(yīng)力m應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力R ，即：,51,規(guī)范條文,8.0.3 高速公路、一級公路、 二級公路的路面結(jié)構(gòu)，以路表面回彈彎沉值、瀝青混凝土層的層底拉應(yīng)力及半剛性材料層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)。三級公路、四級公路的路面結(jié)構(gòu)以路表面設(shè)計彎沉值為設(shè)計指標(biāo)。有條件時，對重載交通路面宜檢驗(yàn)瀝青混合料的抗剪切強(qiáng)度。,瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計指標(biāo),52,2設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) （1）柔性基層及混合式基層： 彎沉計算、彎拉驗(yàn)算 混合式基層路面設(shè)計彎沉值： ld=780N-0.2 AcAs （2）半剛性基層及貧砼基層： 彎拉計算、反算彎沉控制 貧混凝土基層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)： Ks=0.51N-0.07/Ac,53,規(guī)范條文,8.0.5 設(shè)計彎沉值應(yīng)根據(jù)公路等級、設(shè)計年限內(nèi)累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次、面層和基層類型按式(8.0.5-1)計算確定。,式中：ld 設(shè)計彎沉值（0.01mm）；,Ne設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當(dāng)量軸次(次)；,Ac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；,As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。,Ab路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0；柔性基層瀝青路面為1.6。,54,基層類型系數(shù),原規(guī)范的說明己論述了半剛性基層和柔性結(jié)構(gòu)層的路面結(jié)構(gòu)系數(shù)Ab分別為1.0和1.6的來源。,對采用柔性結(jié)構(gòu)層和半剛性基層組合而成混合式基層的路面，是從柔性向半剛性過渡的結(jié)構(gòu)，設(shè)計彎沉值應(yīng)界于二者之間，路面結(jié)構(gòu)系數(shù)Ab可采用內(nèi)插的方法處理。,對于交通量較大的柔性路面結(jié)構(gòu)，目前尚處于研究階段，缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此采用柔性路面結(jié)構(gòu)時，應(yīng)結(jié)合國外經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)實(shí)際，慎重為之。,說明,55,規(guī)范條文,8.0.6 瀝青混凝土層、半剛性材料基層、底基層以拉應(yīng)力為設(shè)計或驗(yàn)算指標(biāo)時，材料的容許拉應(yīng)力應(yīng)按式（8.0.6-1）計算：,式中：R路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(MPa);,S瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度(MPa)；,KS抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。,56,規(guī)范條文,1 對瀝青混凝土的極限劈裂強(qiáng)度，系指15時的極限劈裂強(qiáng)度；對水泥穩(wěn)定類材料系指齡期為90d的極限劈裂強(qiáng)度；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(qiáng)度；對水泥粉煤灰穩(wěn)定類材料系指齡期為120d的極限劈裂強(qiáng)度。,2 對瀝青混凝土層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算：,對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算：,對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算：,57,3、設(shè)計參數(shù) 目前設(shè)計參數(shù)選取需注意的問題 設(shè)計等級 試驗(yàn)方法 抗壓回彈試驗(yàn)的模量取值 彎拉試驗(yàn)的模量與強(qiáng)度取值,58,規(guī)范條文,8.0.7 路面設(shè)計中各結(jié)構(gòu)層的材料設(shè)計參數(shù)應(yīng)根據(jù)公路等級和設(shè)計階段的要求確定。,1 高速公路、一級公路施工圖設(shè)計時應(yīng)選取工程用路面材料實(shí)測設(shè)計參數(shù)；各級公路采用新材料時，也必須實(shí)測設(shè)計參數(shù)。,2 高速公路、一級公路初步設(shè)計或二級及二級以下公路設(shè)計時可借鑒本地區(qū)已有的試驗(yàn)資料或工程經(jīng)驗(yàn)確定。,3 可行性研究階段可參考附錄E確定設(shè)計參數(shù)。,59,規(guī)范條文,8.0.8 半剛性材料的設(shè)計參數(shù)應(yīng)按公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ057)的規(guī)定測定。瀝青混合料的設(shè)計參數(shù)應(yīng)按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ052)的規(guī)定測定。,8.0.9 以路表彎沉值為設(shè)計或驗(yàn)算指標(biāo)時，設(shè)計參數(shù)采用抗壓回彈模量，對于瀝青混凝土試驗(yàn)溫度為20；計算路表彎沉值時，抗壓回彈模量設(shè)計值E應(yīng)按式(8.0.9)計算。,S各試件模量的標(biāo)準(zhǔn)差；,Za保證率系數(shù)，取2.0。,式中： 各試件模量的平均值(MPa)；,60,規(guī)范條文,8.0.10 以瀝青層或半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為設(shè)計或驗(yàn)算指標(biāo)時，應(yīng)在15條件下測試瀝青混合料的抗壓回彈模量；半剛性材料應(yīng)在規(guī)定齡期(水泥穩(wěn)定類材料齡期為90d，二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料為180d，水泥粉煤灰穩(wěn)定類為120d)測定抗壓回彈模量。,計算層底應(yīng)力時應(yīng)考慮模量的最不利組合。在計算層底拉應(yīng)力時，計算層以下各層的模量應(yīng)采用式(8.0.9)計算其模量設(shè)計值；計算層及以上各層模量應(yīng)采用式(8.0.10)計算其模量設(shè)計值E：,61,規(guī)范條文,8.0.11 各地區(qū)應(yīng)建立劈裂強(qiáng)度、回彈模量與齡期的相關(guān)關(guān)系，以及快速養(yǎng)生方法等預(yù)估規(guī)定齡期的材料強(qiáng)度、模量的換算關(guān)系，經(jīng)充分論證后作為設(shè)計參數(shù)的取值依據(jù)。,62,規(guī)范條文,8.0.12 輪隙中心路表回彈彎沉的計算,路表計算彎沉值應(yīng)按式(8.0.12-1)計算：,式中：,63,規(guī)范條文,8.0.13 層底拉應(yīng)力計算,層底拉應(yīng)力以單圓中心 (B點(diǎn))及雙圓輪隙中心 (C點(diǎn))為計算點(diǎn)，并取較大值作為層底拉應(yīng)力。按式（8.0.13）計算層底最大拉應(yīng)力：,64,1、計算法：根據(jù)路用性能要求或工程經(jīng)驗(yàn)確定路面結(jié)構(gòu)組合類型，先擬定某一層作為設(shè)計層，然后根據(jù)混合料類型與施工工藝要求確定其它各層的厚度，按8.0.4規(guī)定的流程計算設(shè)計層厚度。設(shè)計層厚度應(yīng)不小于最小施工厚度。,規(guī)范條文,2、驗(yàn)算法：根據(jù)本地區(qū)典型結(jié)構(gòu)確定路面結(jié)構(gòu)組合類型，然后根據(jù)混合料類型與施工工藝擬定各結(jié)構(gòu)層的厚度，按8.0.4規(guī)定的流程進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，驗(yàn)算通過后即可作為備選結(jié)構(gòu)。,8.0.14 路面各結(jié)構(gòu)層的厚度可按計算法或驗(yàn)算法確定。,65,規(guī)范條文,8.0.15 路面交工時應(yīng)在不利季節(jié)以BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，實(shí)測輪隙中心處路表彎沉值，其彎沉代表值應(yīng)符合式(8.0.15-1)的要求。即：,式中：l0j實(shí)測某路段的代表彎沉值(0.01mm);,la路表面彎沉檢測標(biāo)準(zhǔn)值(0.01mm)。按最后確定的路面結(jié)構(gòu)厚度與材料模量計算的路表面彎沉值。不是設(shè)計彎沉。,1、檢測代表彎沉值應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100的汽車實(shí)測路表彎沉值，若為非標(biāo)準(zhǔn)軸載應(yīng)進(jìn)行換算。對半剛性基層結(jié)構(gòu)宜用5.4m的彎沉儀；對柔性結(jié)構(gòu)可用3.6m的彎沉儀測定。,66,規(guī)范條文,檢測時，當(dāng)瀝青厚度小于或等于50mm時，可不進(jìn)行溫度修正；其他情況下均應(yīng)進(jìn)行溫度修正。若在非不利季節(jié)測定，應(yīng)考慮季節(jié)修正。,2、測定彎沉?xí)r應(yīng)以13公里為一評定路段。檢測頻率視公路等級每車道每1050m測一點(diǎn)，高速公路、一級公路的每公里檢查不少于80個點(diǎn)，二級公路及其以下每公里檢查不少于40個點(diǎn)。,3、路段內(nèi)實(shí)測路表彎沉代表值（0.01mm）按式（8.0.15-2）計算：,67,當(dāng)彎沉在非不利季節(jié)測定時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)考慮季節(jié)影響系數(shù)的修正K1。考慮與相關(guān)規(guī)范的關(guān)系，設(shè)計規(guī)范將竣工彎沉值改為實(shí)測路表面代表彎沉值，竣工彎沉值由相關(guān)規(guī)范確定。另外，實(shí)測路表面代表彎沉值可根據(jù)三倍均方差原則處理個別過大或過小測點(diǎn)，然后再計算。,說明,路面彎沉值是以20為測定瀝青彎沉值的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，當(dāng)瀝青面層厚度小于或等于50mm時不需溫度修正；當(dāng)路面溫度在202，也不進(jìn)行溫度修正；其它情況下測定彎沉值均應(yīng)進(jìn)行溫度修正。,68,六、舊水泥混凝土板上加鋪瀝青路面 1、重點(diǎn)補(bǔ)充調(diào)查內(nèi)容 （1）混凝土板的破損狀況 斷板率 錯臺 板底脫空 （2）混凝土板的承載能力 面板承載能力 接縫傳荷能力 2、評價指標(biāo) （1）斷板率 （2）錯臺用錯臺儀量側(cè)按縫板兩邊的高程差。,69,3破損狀況分級標(biāo)準(zhǔn),路面板損壞狀況分級標(biāo)準(zhǔn),70,4傳荷能力 用FWD或貝克曼彎沉儀測定Du、Dl未受荷板與受荷板接縫邊緣處的彎沉值。分級標(biāo)準(zhǔn),接縫傳荷能力分級標(biāo)準(zhǔn),71,5脫空狀況 用落錘式彎沉儀測定的彎沉曲線判定； 脫空的位置和范圍可借助有限元進(jìn)行分析（與無脫空狀態(tài)對照）,72,6舊砼板的模量 （1）彎拉模量,式中：fem舊砼彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。,73,（2）頂面的當(dāng)量回彈模量 由FWD測得的彎沉曲線計算,式中：SI路面結(jié)構(gòu)的荷載擴(kuò)散系數(shù)；,其中，D0、D30、D60和D90分別荷載中心及距中心 30cm、60cm和90cm處彎沉值。,74,7瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)類型及厚度設(shè)計 （1）瀝青面層可由單層、雙層或三層瀝青層組成 （2）加鋪層厚度一般不應(yīng)低于7cm。,瀝青面層最小結(jié)構(gòu)厚度,（3）為延緩舊路面板接縫（裂縫）的反射，應(yīng)在調(diào)平層與瀝青面層之間鋪設(shè)聚酯長絲無紡?fù)凉げ?。使用土工合成材料的適宜范圍為：鋪設(shè)前接縫處平均彎沉小于或等于0.42mm。選用土工合成材料時，其上最小結(jié)構(gòu)層厚度50mm。,75,（4）加鋪瀝青面層應(yīng)進(jìn)行剪切應(yīng)力驗(yàn)算，以避免面層出現(xiàn)車轍、波浪、推擠、滑移和剪裂等破壞。 驗(yàn)算舊砼板與瀝青層界面之間的抗剪穩(wěn)定性。,式中：1由彈性層狀體系理論計算的水平和垂直荷載作用下界面剪切應(yīng)力（MPa）； 1a砼板與瀝青層界面的抗剪強(qiáng)度（MPa）。,76,驗(yàn)算瀝青加鋪層層間的抗剪穩(wěn)定性。,式中：2amax由彈性層狀體系理論計算的水平和垂直荷載作用下瀝青層間界面剪切應(yīng)力（MPa）； 2a瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。,式中：c、瀝青混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角； a破壞面上有效法向應(yīng)力， Kv瀝青混合料剪切強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)緩慢制動（f=0.2）： Kv=0.2Ne0.15 緊急制動（f0.5）Kv1.0,77,七、水泥砼橋面瀝青鋪裝層設(shè)計 1瀝青鋪裝層宜由粘層或防水粘層，保護(hù)層及瀝青面層組成，其總厚度宜為610cm，可采用單層或雙層鋪裝。 2高等級公路宜采用雙層式，上面層厚4cm，其混合料類型與相鄰橋頭引道的瀝青表面層相同，以便一起施工，減少接縫，下面層兼作整平層，上下面層之間應(yīng)灑粘層瀝青。 3二級及二級以下公路的瀝青橋面鋪裝可做成單層或雙層式。單層厚不宜小于5cm，雙層式表面層厚度不宜小于3cm。 4為提高使用年限，可在粘結(jié)層上設(shè)置防水層，其厚度宜為1.01.5mm。 5保護(hù)層宜采用AC10或AC5型瀝青混凝土或單層式瀝青表處，其厚度宜為1cm。,78,對于公路來講，不會象城市道路那樣出現(xiàn)過多制動與起車，因而水平荷載要小得多，考慮車輛行車荷載的滾動摩阻力。但對于山區(qū)高速公路或者縱坡較大、坡度超長路段應(yīng)考慮車輛荷載的水平分量所產(chǎn)生的路表剪應(yīng)力。目前瀝青路面抗剪強(qiáng)度設(shè)計指標(biāo)的研究尚不成熟，未列入本次規(guī)范修訂的內(nèi)容。,長大縱坡瀝青路面設(shè)計問題,79,流動性（非穩(wěn)定）車轍,瀝青混合料的剪切強(qiáng)度,80,車轍易發(fā)生路段,長、大縱坡的剪切問題,81,以車輛縱向行駛動力學(xué)為基礎(chǔ) 對車輛和路面進(jìn)行受力分析,車輛對瀝青路面的荷載作用,82,結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力及影響因素分析,結(jié)構(gòu)剪應(yīng)變橫斷面圖,瀝青混合料剪切流變性,半軸雙輪 固定輪跡,83,車輛行駛速度與坡度和坡長關(guān)系,駛?cè)肫碌?，車輛速度逐漸降低，隨行駛距離延長，車速趨于穩(wěn)定直至通過坡道。,坡度越大，車速下降幅度越大，達(dá)到穩(wěn)定速度所需的坡長將會變短。,84,不同坡度時的荷載作用次數(shù),結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力及影響因素分析,85,車速降低還會降低瀝青混合料的勁度模量。在美國瀝青路面設(shè)計指南中指出，速度為50km/h時膠結(jié)料的視勁度比速度為100km/h時的膠結(jié)料視勁度低。 Superpave設(shè)計方法中也特別提出，在長大縱坡路段等通行慢速車輛的路段，瀝青混合料的PG等級需要提高1級或者2級 。,86,長壽命路面的設(shè)計理念,（1）傳統(tǒng)路面存在的問題 - 采用半剛性基層結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)單一) ； - 面層厚度比國外的薄(總厚度相當(dāng))； - 路面的破壞形式與設(shè)計指標(biāo)不一致； - 易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞，修復(fù)困難。 （2）長壽命路面的特點(diǎn) - 面層厚度大； - 服務(wù)周期長； - 維修方便且費(fèi)用低。,87,長壽命瀝青路面設(shè)計理念,從長壽命路面概念可以看出，其結(jié)構(gòu)設(shè)計必須保證路面結(jié)構(gòu)在長達(dá)40年以上壽命期內(nèi)不發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，損壞僅發(fā)生在表面層。這就對路面結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了很高的要求。,88,長壽命路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)： 表面功能層壽命應(yīng)達(dá)到8年以上； 主要承重層壽命應(yīng)達(dá)到40年以上； 各層強(qiáng)度控制指標(biāo)選用相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算。,89,長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計流程圖,90,長壽命路面厚度確定流程圖,91,改性瀝青砼面層 4cm,水泥砼面層 28cm,二灰碎石基 層18cm,灰土或固化劑處理路床 20cm,沖擊壓實(shí)處理路床（影響深度80cm）,應(yīng)力吸收層2cm,柔性墊層1.5cm,長壽命路面結(jié)構(gòu)實(shí)例,厚度53.5cm,92,謝 謝！,