沥青路面设计理论法讲稿

—轮组系数，单轮组18.5,双轮组1,四轮组0.09； 当轴间距大于3m时,应按单独的一个轴载进行计算,此时轴数系数为 m=1；当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算，轴数系数为 * 累计交通荷载 式中:Ne—设计年限内一个车道上的累计交通轴次（次）；
t—设计年限（年）； N1—路面竣工后第一年双向日平均当量轴次（次/日）； --设计年限内的交通量平均年增长率（%）； --车道系数，如下表
* 确定路面等级和路面类型 结构组合设计
* 沥青层厚度
公路等级 沥青层推荐厚度 公路等级 沥青层推荐厚度
高速公路
12～18
三级公路
2～4
一级公路
10～15
四级公路
1～2.5
二级公路
5～10
* 底基层 在过去的多年中，石灰土广泛应用于公路建设，已经有一定技术基 础。随着公路科技水平的提高，对其认识也逐步深入。石灰土与二灰 土、水泥土和二灰相比较，石灰土材料收缩系数较大、抗弯拉强度较 低、水稳定性较差。其它高速公路的使用经验也表明，其裂缝较严重， 表层较二灰土（二灰：土=30:70～90:10）和水泥土更容易受水的侵入 而软化，以致在裂缝处出现冲刷唧泥。 二灰(石灰：粉煤灰=1:2～1:4)土虽然初期强度低、成型较难，但强 度随龄期的增长较大，后期强度较高、水稳定性好。在土的塑性指数过 高（20以上）、难以粉碎的路段适宜采用。但要求注意养护，并应封闭 交通。 根据使用经验，目前在高速公路上采用二灰土更加合理。必须进行 石灰土、二灰土和水泥土（水泥剂量6%）技术经济比较，确定底基层 的材料类型。 * 基层 二灰碎石具有良好的力学性能、板体性、水稳定性和抗冻性，已经作 为主要的路面基层材料。但其初期强度较低。 水泥稳定粒料比二灰碎石有更好的路用性能，其初期强度较高，但 由于其收缩系数较大，施工要求较高，在沥青路面结构中有其客观局限 性。沪宁高速公路无锡试验路的经验表明，水泥稳定碎石的裂缝率最 高。 对以往主要修筑水泥混凝土路面的地区，水泥稳定碎石的裂缝对面 层水泥混凝土的影响较小。沥青路面与水泥混凝土路面在抵抗反射裂缝 有本质的区别，必须正确认识水泥稳定粒料的反射裂缝对沥青路面的危 害。 二灰碎石与水泥稳定碎石相比各有优点，必须通过材料来源调查和 材料基本性能试验，最终确定基层材料类型。 由于悬浮式二灰碎石的收缩性较大，容易产生干缩裂缝，抗冲刷性 能也差，而密实式二灰碎石，由于粒料在混合料中形成密实骨架，石灰 粉煤灰起填充和胶结作用，有利于减少干缩裂缝，并具有较好的抗冲刷 能力。 一般二灰与碎石的比例为15.5:82.5，以利于施工保证在20:80～15:85 的范围内。集料级配中的最大粒径30mm（方孔）的密实式连续级配。
As—面层类型系数,沥青混凝土为1.0,沥青碎石为1.1,沥青表处为 1.2;
Ab—基层类型系数,半刚性基层厚度大于15厘米时为1.0,级配碎石 层小于15厘米,可取1.0,其它取1.6。 弯拉验算 沥青混凝土：，Aa—沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式为1.0,粗粒 式1.1
无机结合料稳定粒料: 无机结合料稳定细粒土: ２．程序说明 【１】沥青路面设计程序使用说明 NIN=11
NOU=13 WRITE(*,11) read(*,13)name1－－－输入原始数据文件名（例：ＴＹ１） WRITE(*,12) read(*,13)name2－－－输入输出结果文件名（例：ＴＯ１） 11 format(3x,'input the inital file name========') 12 format(3x,'input the output file name========') 13 FORMAT(A10) OPEN(NIN,FILE=NAME1,STATUS='OLD') OPEN(NOU,FILE=NAME2,STATUS='UNKNOWN')
注：程序单位均是ＫＧ、ＣＭ及ＫＧ／ＣＭ＾２ READ(NIN,*) NSYS－－－设计结构数（如：３） DO 460 ISYS=1,NSYS－－每一结构进行循环 WRITE(*,*)'POINT NUMBER=',ISYS READ(NIN,1072)SYSTE－－－输入结构代号（如：ＳＹＳＴＥＭ １） READ(NIN,*)NLAYS,KD,KC,NETY －－结构层数；是否弯拉验算（２－是；１ －否）； 设计层位；交通量输入类型（１－输Ｎ １，ｔ，； 其它－ 输Ｎｅ） 例如（４，２，３，０） IF(KD.EQ.2)THEN READ(NIN,*)NCHECK－－－－弯拉验算点数（如：３） DO 1088 I=1,NCHECK READ(NIN,1089)FMM(I)－－输入弯拉验算各点的材料类型，ＬＱ －沥青，其它－－非沥青 1088 CONTINUE
1089 FORMAT(A2) READ(NIN,*)(LAYEC(I),AXC(I),AYC(I),I=1,NCHECK)
－验算层位；（Ｘ，Ｙ）座标 （如：２，１５．９，０．）
READ(NIN,*)(SL(I),I=1,NCHECK)－－弯拉验算各点的弯拉强度 （如：２．９，０．５，０． ５）
DO 1084 I=1,NCHECK LAYED(I)=LAYEC(I) 1084 CONTINUE ENDIF IF(NETY.EQ.1)THEN READ(NIN,*)TN1,YEAR,GAMA,AITA－交通量输入∶Ｎ１，ｔ， TNE=365.*TN1*AITA*((1.+GAMA)**YEAR-1.)/GAMA ELSE READ(NIN,*)TNE－交通量输入∶Ｎｅ ENDIF READ(NIN,*)COEF,AC,AS,AB－－容许弯沉系数（１．１，１．， １．，１．） RDEL=COEF*AC*AS*AB/TNE**0.2 IF(NLAYS.EQ.1) GO TO 10 M=NLAYS-1 DO 1057 I=1,M READ(NIN,*)E(I),NU(I),THICK(I),AK(I)－各层模量，泊桑比，厚 度，层间系数 例：０－－完全连续；１ －－完全光滑 ０＜ＡＫ＜１ 两者 之间 如：１２０００．，０．１５，０． １５，０． EY(I)=E(I) 10 READ(NIN,*)E(NLAYS),NU(NLAYS)－－土基模量，泊桑比 （如：３００．，０．３ ５）
粗粒式密级配沥青 混凝土
90 800～1200 1200～1600 0.6～1.0
沥青碎石混合料
90 600～800
沥青贯入式
400～600 400～600
* 基层材料建议参数如下表
材料名称
配合比或规格要求
抗压模量 (Mpa)
劈裂强度 (Mpa)
二灰砂砾
7:13:80
1300～1700 0.6～0.8
的各级轴载（包括车轮的前、后轴）P1的作用次数n1均应按下式换 算成标准轴载作用次数： 式中：N—标准轴载的当量轴次（次/日）；
n1—被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）； P—标准轴载（KN）； P1—被换算车型的各级轴载（KN）； C1—轴数系数； C2—轮组系数，单轮组6.4,双轮组1,四轮组0.38； 当轴间距大于3m时,应按单独的一个轴载进行计算,此时轴数系数为 m；当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算，轴数系数为 * 当以半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载 （包括车轮的前、后轴）P1的作用次数n1均应按下式换算成标准轴 载作用次数： 式中：—标准轴载的当量轴次（次/日）； n1—被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）； P—标准轴载（KN）； P1—被换算车型的各级轴载（KN）； —轴数系数；
车道特征
车道系数
车道特征 车道系数
单车道
1.0
四车道
0.4～0.5
双车道
有分隔 无分隔
0.5 0.6～0.7
六车道
0.3～0.4
参数确定 * 半刚性材料的设计参数采用抗压回弹模量，沥青混合料的抗压 回弹模量试验温度为20℃、15℃； * 沥青混合料的劈裂强度试验温度为15℃； * 沥青混合料建议参数如下表
通过下列筛孔（圆孔筛）的重量百分率
40 30 20 10
5
2
1 0.5 0.075
100
90100
60-85 50-70 40-60 27-47 20-40 10-30
0-15
为减少收缩裂缝，必须规定20mm的通过量不小于80%，5mm的通过 量用下限，0.075的通过量接近于零。
二灰碎石的七天饱水抗压强度与材料组成设计关系极大，它主要与 石灰品质、石灰剂量、级配组成和试验方法有关（包括养生方法和标 准）。其中石灰品质、石灰剂量关系最大。石灰一般要求II级以上。石 灰：粉煤灰=1:2～1:3。
粒料： Ｅ 3=K1K2
ＡＩ 变； 法 土基
顶面 压应
变
K1=6701000;K2=0.5;
沥青∶ １５时，1000Mpa
～4000MPa
采用卡车系数
弯沉
苏联 法
控 制； 弯拉
验算
弯拉与道 路设计速 度有关
土基参数与Ｃ，有 关；
沥青参数与温度有 关
标准轴载与道路等级有关
２．我国沥青路面设计方法 【１】设计内容 结构设计 材料设计 组合设计 【２】设计要求 整体考虑，综合设计 方案比较，选出最优 因地置宜，就地取材 【３】基本理论 设计理论 破坏状态 设计标准 设计方法 【４】设计方法
k2=0.2h20.45;2<k2<4 p=0.612MPa;d=10.5cm;D=21cm
整体材料∶Ｅ动
单轴四轮
指标 ［］＝ =5000～10000Mpa
∶其 ｓ(1- 沥青层:Ｅ动=100-
它基 0.075logN) 50000MPa
层底 ＜10mm
的拉
应
力；
车
辙。
沥青 层底 拉应
土基：ＥＮ＝１０ ＣＢＲ；
材料名称
沥青针 入度
抗压回弹模量(Mpa)
20℃
15℃
劈裂强度 15℃(Mpa)
细粒式密级配沥青 混凝土
90 1200～1600 1800～2200 1.2～1.6
中粒式密级配沥青 混凝土
90 1000～1400 1600～2000 0.8～1.2
中粒式开级配沥青 混凝土
90 800～1200 1200～1600 0.6～1.0
第十讲 沥青路面设计理论法
一．设计方法汇总
设计 设计 方法 指标
设计标准
参数取值
交通荷载
主要
指标
∶
沥青
层底
的拉 ｒ＝１．
应 ７＊１０ 土基：Ｅ动＝
变； －３Ｎ－
10CBR
土基 ０．２５
非整体材料
顶面 Shell 的压
法 应变 次要
ｚ＝２．
８＊１０ －２Ｎ－
０．２５
∶E2=k2E3
P=80KN;
最佳含水量6.5～8.5%，如果粉煤灰的含水量较大，必须先将粉煤灰 放在较高地点，以利于粉煤灰中水的自然排除。碾压含水量一般在最佳 含水量的1%左右。
为保证路面平整度，基层必须采用摊铺机摊铺。 交通量计算
* 标准轴载 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示； * 当以设计弯沉值及沥青面层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN
碎石灰土
粒料含量大于4050%
600～900
0.25～0.35
二灰土
10:30:60
600～900
0.2～0.3
石灰土
8～12%
400～700 0.2～0.25
石灰土
4～7%
200～350
—错误
计算F值 厚度计算 式中:Ac—公路等级系数,高速公路、一级公路为1.0,二级公路为1.1, 三、四级公路为1.2;
二灰碎石
8:17:75
1300～1700 0.5～0.8
水泥砂砾
5～6%பைடு நூலகம்
1300～1700 0.4～0.6
水泥碎石
5～6%
1300～1700 0.4～0.6
石灰水泥粉煤灰 砂砾
6:3:16:75
1200～1600 0.4～0.6
石灰水泥碎石
5:3:92
1000～1400 0.35～0.5
石灰土碎石 粒料含量大于60% 700～1100 0.3～0.4