沥青路面设计理论法讲稿
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第14章沥青路面设计
• 2. 双圆轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点） 的层底拉应力应小于或等于容许拉应力，即：
A
新建路面厚度设计
• 设计过程： 1）计算设计年限内的标准轴载累计当量轴次，确定交 通量等级、面层类型、计算设计弯沉值和容许弯拉应力。 2）确定土基回弹模量E0 3）拟定路面结构组合与厚度方案，确定各层的抗压回 弹模量，弯拉模量与抗拉强度。 4）计算路面结构设计层的厚度，并验算层底拉应力
• 对水泥粉煤灰稳定材料的龄期为120天的极限 劈裂强度。
• 层底拉应力以单圆荷载中心处（B点）及双圆轮隙 中心（C点）为计算点，取较大值计算层底拉应力。
m p m
理论最大拉应力系数
m
f
h1
, h2
, hn1
, E2 E1
,
E3 E2
E0 En1
六、弯沉值和结构层底拉应力的确定
１６ 石灰水泥粉煤灰碎砾
• １０、第十大类（１０） • • ０１ 泥结碎石 • ０２ 级配碎石 • ０３ 泥结砾石 • ０４ 级配砾石 • ０５ 泥结碎砾石 • ０６ 级配碎砾石 • ０７ 级配砂砾 • ０８ 天然砂砾 • ０９ 泥灰结碎石 • １０ 泥灰结砾石 • １１ 泥灰结碎砾石 • １２ 级配碎石掺灰 • １３ 级配砾石掺灰 • １４ 级配碎砾石掺灰
1、轴载分析之轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时）
6.4 6.4 6.4 6.4 6.4
注：轴载小于25KN的轴载作用不计。
9.2 250.4 80.2 12.3
7.9
2092.3
2、轴载分析之轴载换算（半刚性层弯拉应 力分析时）
1.85
10.3
1804
A
新建路面厚度设计
• 设计过程： 1）计算设计年限内的标准轴载累计当量轴次，确定交 通量等级、面层类型、计算设计弯沉值和容许弯拉应力。 2）确定土基回弹模量E0 3）拟定路面结构组合与厚度方案，确定各层的抗压回 弹模量，弯拉模量与抗拉强度。 4）计算路面结构设计层的厚度，并验算层底拉应力
• 对水泥粉煤灰稳定材料的龄期为120天的极限 劈裂强度。
• 层底拉应力以单圆荷载中心处（B点）及双圆轮隙 中心（C点）为计算点，取较大值计算层底拉应力。
m p m
理论最大拉应力系数
m
f
h1
, h2
, hn1
, E2 E1
,
E3 E2
E0 En1
六、弯沉值和结构层底拉应力的确定
１６ 石灰水泥粉煤灰碎砾
• １０、第十大类（１０） • • ０１ 泥结碎石 • ０２ 级配碎石 • ０３ 泥结砾石 • ０４ 级配砾石 • ０５ 泥结碎砾石 • ０６ 级配碎砾石 • ０７ 级配砂砾 • ０８ 天然砂砾 • ０９ 泥灰结碎石 • １０ 泥灰结砾石 • １１ 泥灰结碎砾石 • １２ 级配碎石掺灰 • １３ 级配砾石掺灰 • １４ 级配碎砾石掺灰
1、轴载分析之轴载换算（弯沉及沥青层弯拉应力分析时）
6.4 6.4 6.4 6.4 6.4
注：轴载小于25KN的轴载作用不计。
9.2 250.4 80.2 12.3
7.9
2092.3
2、轴载分析之轴载换算（半刚性层弯拉应 力分析时）
1.85
10.3
1804
基于理论法的沥青路面设计
重要方 向。
３ 沥青路面结构设计 对 于沥青路 面的设计 主要 有结构 设计 和厚 度计算 ， 而结 构设计 十分重要 ， 它是厚 度计算 的基 础 ， 好 的路面结 构设 计 ， 才能好 的路面设计。结构设计 分为分层结构 设计 和沥青路 面 设 计的结构组合设计 。 １ ）在沥青路面结构设计 中， 有以下一 些基本原则 ： ①根据 当地的环境选择 材料 ， 同时要考 虑材 料的功 效的利 用 和运输 成本等 ， 尽量减少 工程 的造价 。② 尽量使 工程 能机 械化 地施 工， 考虑投入使用之后 的维修 、 维护工作 等。③在沥青 路面设 计中， 将士基 、 垫层 、 底基层 、 基层看 成整体 ， 综合 考虑 ， 选择适 合 的材料和厚 度 ， 使整个 路 面设 计具 有稳定 性 、 耐久 性 ， 从 而 让各个基层结构能发挥各 自的作用 。 ２ ） 沥青路面 的结 构组 合设 计 ： 沥青路 面 的结构 是否合 理 选择和组合影 响着沥青路 面是 否能在其使用 年限 内发 挥其应 该有 的功效 。结构 的组 合设计 是整个 沥青 路面 设计 的关键 ， 决定着整个路 面是否 经济 合理 。在结 构设 计时 ， 首 先选 定路 面的等 级 ， 面层 、 基层 ， 然后就应该考虑 如何安排 结构层 ， 使得 各 结构 层能发挥最大效用。由于各结构层是 相互制 约相互影 响的 ， 所 以， 如果结构组合设计 不好 ， 就 算是再好 的材料 、 再厚 的厚 度都没用。因此 ， 结构设计应该遵循 以下的原则 ： （ １ ） 根据各结构层 功能组合 ： 首先 根据情 况选择正 确的基 层、 面层 、 垫层， 并 以路 面 耐久 、 基层扎实、 土基 稳 定为 原则 。 对 面层 而言 ， 要考虑其高强 、 耐磨 、 不透水 、 热稳 性和几 层较为 合适 。基层则要有足够 的抗压 强度 ， 一定 的水稳性 和刚度 ， 需 要 时可使 用其 他 材料 作垫 层 。至于 路基 则要 有 强度 和 稳定 性， 不 能单单增加基层 和面层是不 可行 ， 一定 要根据各 个层 面 的性能进行合适 的组合 。 （ ２ ） 强度组合 ： 由于载荷作 用 在路 面时 ， 其作 用强 度 随深 度而递增 ， 所 以对各 层材料的强度要求是从 上至下依 次递增 ， 即路面 的结构层 应该 按强度 从上 至下依 次递增 的方式 组合 。 所以 ， 自上 而 下 的结 构层 是 面层 、 基层、 底基层、 垫层 、 土基 。 运用强度组合原则 ， 不仅能使各结构层 材料发挥其 效能 ， 还能 充分地利用 当地 材料作 为垫 层 ， 无 论对 造价还是 路 面 的稳 定 扎实都是好 的。还要注意设计 时各 相邻 的结构 层之间 的强度 不 能相差太 大 ， 避免发生拉裂 。 （ ３ ） 除 了以上两 个 ， 结 构组 合 时还应 考虑 自然 因素 ， 并 适 当组合层数与厚度。在沥青路面设计 中 ， 除 了结构设计 ， 厚 度 计算 自然也是十分重要的 ， 在设计 时注意各 部分设计 的 同时 ， 要注意整个设计 的整体性 。 参考文献 ： ［ １ ］ 黄晓 明， 朱湘． 沥青路 面设计 ［ Ｍ］ ． 北京： 人 民交通 出版
３ 沥青路面结构设计 对 于沥青路 面的设计 主要 有结构 设计 和厚 度计算 ， 而结 构设计 十分重要 ， 它是厚 度计算 的基 础 ， 好 的路面结 构设 计 ， 才能好 的路面设计。结构设计 分为分层结构 设计 和沥青路 面 设 计的结构组合设计 。 １ ）在沥青路面结构设计 中， 有以下一 些基本原则 ： ①根据 当地的环境选择 材料 ， 同时要考 虑材 料的功 效的利 用 和运输 成本等 ， 尽量减少 工程 的造价 。② 尽量使 工程 能机 械化 地施 工， 考虑投入使用之后 的维修 、 维护工作 等。③在沥青 路面设 计中， 将士基 、 垫层 、 底基层 、 基层看 成整体 ， 综合 考虑 ， 选择适 合 的材料和厚 度 ， 使整个 路 面设 计具 有稳定 性 、 耐久 性 ， 从 而 让各个基层结构能发挥各 自的作用 。 ２ ） 沥青路面 的结 构组 合设 计 ： 沥青路 面 的结构 是否合 理 选择和组合影 响着沥青路 面是 否能在其使用 年限 内发 挥其应 该有 的功效 。结构 的组 合设计 是整个 沥青 路面 设计 的关键 ， 决定着整个路 面是否 经济 合理 。在结 构设 计时 ， 首 先选 定路 面的等 级 ， 面层 、 基层 ， 然后就应该考虑 如何安排 结构层 ， 使得 各 结构 层能发挥最大效用。由于各结构层是 相互制 约相互影 响的 ， 所 以， 如果结构组合设计 不好 ， 就 算是再好 的材料 、 再厚 的厚 度都没用。因此 ， 结构设计应该遵循 以下的原则 ： （ １ ） 根据各结构层 功能组合 ： 首先 根据情 况选择正 确的基 层、 面层 、 垫层， 并 以路 面 耐久 、 基层扎实、 土基 稳 定为 原则 。 对 面层 而言 ， 要考虑其高强 、 耐磨 、 不透水 、 热稳 性和几 层较为 合适 。基层则要有足够 的抗压 强度 ， 一定 的水稳性 和刚度 ， 需 要 时可使 用其 他 材料 作垫 层 。至于 路基 则要 有 强度 和 稳定 性， 不 能单单增加基层 和面层是不 可行 ， 一定 要根据各 个层 面 的性能进行合适 的组合 。 （ ２ ） 强度组合 ： 由于载荷作 用 在路 面时 ， 其作 用强 度 随深 度而递增 ， 所 以对各 层材料的强度要求是从 上至下依 次递增 ， 即路面 的结构层 应该 按强度 从上 至下依 次递增 的方式 组合 。 所以 ， 自上 而 下 的结 构层 是 面层 、 基层、 底基层、 垫层 、 土基 。 运用强度组合原则 ， 不仅能使各结构层 材料发挥其 效能 ， 还能 充分地利用 当地 材料作 为垫 层 ， 无 论对 造价还是 路 面 的稳 定 扎实都是好 的。还要注意设计 时各 相邻 的结构 层之间 的强度 不 能相差太 大 ， 避免发生拉裂 。 （ ３ ） 除 了以上两 个 ， 结 构组 合 时还应 考虑 自然 因素 ， 并 适 当组合层数与厚度。在沥青路面设计 中 ， 除 了结构设计 ， 厚 度 计算 自然也是十分重要的 ， 在设计 时注意各 部分设计 的 同时 ， 要注意整个设计 的整体性 。 参考文献 ： ［ １ ］ 黄晓 明， 朱湘． 沥青路 面设计 ［ Ｍ］ ． 北京： 人 民交通 出版
14沥青路面设计.ppt
第14.2节 弹性层状体系理论(lǐlùn)简介
一、基本(jīběn)假设与解题方法 基本假设：
① 各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是 微小的；
② 最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大， 其上各层厚度为有限、水平方 向为无限大；
③ 各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零； ④ 层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和位移
以美国的CBR法、AASHTO法为代表。
（二）力学－经验法 原理：通过力学原理分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应，建立力 学响应量与路面使用性能的关系，进行路面结构设计。 以美国Shell法、AI法、前苏联运输工程部方法以及我国沥青路面设计方法 为代表。
《路面工程》
第三页，共六十二页。
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砂粒式沥青砼 细粒式沥青砼 细粒式沥青砼 中粒式沥青砼 中粒式沥青砼 粗粒式沥青砼 粗粒式大粒径沥青碎石 粗粒式大粒径沥青碎石 特粗式大粒径沥青碎石
公称最大粒径 （mm） 4.75 9.5 13.2 16 19 26.5 26.5 31.5 37.5
第14.1节 概述(ɡài shù)
我国设计方法
设计理论(lǐlùn)－弹性层状体系理论
弹性层状体系是由若干个弹性层组成， 上面各层具有一定厚度，最下一层为 弹性半空间体。
设计方法概述
① 力学模型－双圆垂直均布荷载作用下的多 层弹性层状体系
② 路面整体刚度设计指标－设计弯沉值
③ 路面抗弯拉验算指标－层底容许拉应力 ④ 路面抗剪验算指标－面层容许剪应力
③ 层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体 性和应力分布的连续性
《路面设计原理》讲稿--路面设计经验法
第十二章 沥青路面设计经验法一．机场沥青路面设计１．工程师兵团法（ＣＢＲ） 【１】方法依据通过调查总结得到，调查结果发现∶（１）路面吸水后，土基材料产生侧向移动； （２）路面下材料产生不均匀沉降；（３）路面材料在多次重复荷载作用下，产生较大的弯沉。
一般认为（１）、（２）破坏由于土基压实不够；（３）破坏由于面层厚度不足或基层抗剪强度不足 【２】设计曲线的公式化 根据布辛尼斯克理论，弹性半空间地基在圆形均布荷载作用下对称轴上的应力表达式为：()()σααz p p ＝1132-≈-cos cos因：则； 1120⎪⎭⎫⎝⎛+==a z pCBR CBR zz σzz zCBR K k CBR pCBR ⋅＝则＝＝ｚσσ ;0可得：za pk CBR h apk CBR zz=⋅-=⋅-11；则因：ｋ＝８．１／πh P CBR p z =-⎛⎝ ⎫⎭⎪10571.π 式中：ｈ－－路面厚度（ｃｍ）； Ｐ－－轮载重（Ｋｎ）；ｐ－－轮载接地压力（ＭＮ／ｍ＾２）。
若进一步考虑轮载的重复作用（Ｃ），则路面厚度表达式为：h C P CBR p z ＝式中要求＜(.log .).231144105711012+-⎛⎝ ⎫⎭⎪-π CBR 利用以上公式，工程师兵团发表了１９５８年的设计手册，这些手册都是根据以上公式计算而成。
【３】ＣＢＲ的选择ＣＢＲ是对应土层的地基参数 设计时要求采用最小的ＣＢＲ值【４】基层和底基层材料标准∶以足够的路面厚度来消灭冰冻的影响；足够的路面厚度来减少春融期对路面的影响。
方法∶利用冰冻指数和土基的湿度、密度确定 ２．联邦航空局法（ＦＡＡ） 由飞机总重、土组及基层厚度确定 二．公路路面设计方法１．ＡＡＳＨＴＯ设计方法 【１】ＰＳＩ计算PSI SV C P RD ＝50319110011382..log()..-+-+-【２】ＡＡＳＨＴＯ试验的基本方程式路面耐用性指数的变化、荷载大小、荷载重复作用次数、路面厚度之间的关系式：()()()()G C p C C w C C L L SN L SN L L L t t ＝＝＝；＝＝（＋）＝log log log .. (0010112323)519232359393624331247942150400811101--⎛⎝⎫⎭⎪-++++βρβρ【３】结构数与路面厚度的关系()log .log()...W SN G SN t ＝9361020410941519+-+++【４】车辆的当量换算方法因：log log w G t t ＝＋／ρβ则：β/log 33.4)log(79.4 )1log(36.993.5log 221t t G L L L SN W +-+-++＝此式就是车辆换算的基本方程。
我国沥青路面设计方法及典型实例讲解
我国沥青路面设计方法及典型实例1、设计理论-层状体系理论2、设计指标和要求（1）轮隙中间路表面（A点）计算弯沉值小于或等于设计弯沉值；（2）轮隙中心下（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。
3、弯沉概念（1）回弹弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。
（2）残余弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。
（3）总弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形（回弹弯沉+残余弯沉）。
（4）容许弯沉：路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大回弹弯沉值。
（5）设计弯沉：是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大弯沉值。
4、弯沉测定（1）贝克曼法：传统检测方法，速度慢，静态测试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准方法。
（2）自动弯沉仪法：利用贝克曼法原理快速连续测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼进行标定换算。
（3）落锤弯沉仪法：利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用时应用贝克曼进行标定换算。
5、设计弯沉的调查与分析（1）我国把第四外观等级作为路面临界破坏状态，以第四外观等级路面的弯沉值的低限作为临界状态的划界标准，从表中所列的外观特征可知，这样的临界状态相当于路面已疲劳开裂并伴有少量永久变形的情况。
（2）对相同路面结构不同外观特征的路段进行测定后发现，外观等级数愈高，弯沉值愈大，并且外观等级同弯沉值大小有着明显的联系。
因此可以在弯沉值与不同时期的累计交通量间建立关系。
6、设计弯沉值设计弯沉值是路面峻工验收时、最不利季节、路面在标准轴载作用下测得的最大(代表)回弹弯沉值。
可根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的路面弯沉设计值。
7、容许弯拉应力对沥青混凝土的极限劈裂强度，系指15℃时的极限劈裂强度；对水泥稳定类材料龄期为90d的极限劈裂强度(MPa)；对二灰稳定类、石灰稳定类材料系指龄期为180d的极限劈裂强度(MPa)，水泥粉煤灰稳定类120d的极限劈裂强度(MPa) 。
(新)公路沥青路面设计规范讲解(行业讲座培训课件)
公路等级 可靠度（%） 可靠度指标β
高速公路 95 1.65
一级公路 90 1.28
二级公路 85 1.04
三级公路 80 0.84
四级公路 70 0.52
3.0.2 路面结构设计使用年限 表3.0.2 路面结构设计使用年限（年）
公路等级
设计使用年限
公路等级
设计使用年限
高速公路
15
三级公路
10
二级公路
5.3 粒料类材料
粒料类在最佳含水率与压实要求的干密度条件下， 试验水平1按附录D采用重复加载三轴压缩试验测定， 取其均值。在进行结构验算时，比值还应乘以湿度调 整系数1.6~2.0。
行业讲座培训教学课件
在水平三，可取表5.3.8的值 表5.3.8 粒料回弹模量取值范围（MPa）
材料类型和层次
级配碎石基层 级配碎石底基层 级配砾石基层 级配砾石底基层 未筛分碎石层
5.4.5 对无机结合料稳定类材料弯拉强度和弹性模量按三个水 平作出了规定。
1.水平一 按附录E，采用中段法单轴压缩试验测定， 水泥稳定类，水泥粉煤灰类龄期90d，石灰类180d。 弯拉强度和弹性模量取测试值的均值。
2.水平三 参照表5.4.5确定
行业讲座培训教学课件 行业讲座培训教学课件
表5.4.5 无机结合料稳定类材料的弯拉强度和弹性模量取值范围（MPa）
（指2类~11类车型）。不考虑轻型车的作用。
2.1.16 路基平衡湿度 公路通车后，路基湿度在地下水、大气降雨与蒸发 等因素作用下达到平衡状态，湿度相对稳定，此时 的路基湿度定义为路基平衡湿度。
2.1.17 裂缝指数 表征横向裂缝密集程度的指标，反映沥青层低温开 裂程度。（DTT直接拉伸试验）
路面设计知识学习 沥青路面的设计PPT学习教案
高速、一级公路 15年
二级公路
12年
三级公路
8年
四级公路
6年
第4页/共85页
标准轴载与轴载换算
换算原则： 1、换算以达到相同的损伤状态为标准； 2、对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标
准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次 数计算的路面厚度是相同的。
第5页/共85页
以弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算 (Pi>25kN) :
无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为 无限大； （3）、各层在水平方向无限远处及最下一层向 下无限深处，其应力、形变和位移为零； （4）、层间接触情况，或者位移完全连续，或 者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力； （5）、不计自重。
第18页/共85页
弹性层状体系示意图
第19页/共85页
2、解题方法
实测弯沉Ls和理论弯沉的关系式
理论弯沉系数，
P、δ ——标准轴载轮胎接地压力（MPa）和当量圆 半径（cm）
E0 ——路基回弹模量（MPa） F：弯沉综合修正系数
第45页/共85页
计算公式：
1、双层体系双圆荷载轮隙理论弯沉（查图14-13）：
l 2 p L
E 0
2、三层体系双圆l荷载2轮p隙理L论弯沉（查图14-14） ：
E 1
第46页/共85页
第47页/共85页
（二）弯拉应力
引入原因：弯沉指标不能表征路面结构内个别结 构层的某一个指标是否出现破坏极限
结构层极限拉应力一般发生在层底，轮印的下方
第48页/共85页
第49页/共85页
规范规定：沥青面层、半刚性基层、下基层、 刚性基层层底弯拉应力σm作为沥青路面设计 的第二项设计控制指标。
沥青路面设计最新课件
调查、自然条件以及交通条件拟定 ✓ 设计层位厚度确定：采用设计指标与标准验算
➢ 5.路面结构方案比选 ✓ 分析各类路面设计方案的技术要求（强度和变形）满足
情况；分析各类路面设计方案的工程造价，根据经济技 术原则予以比选
淮－盐高速累积标准轴载
淮安－盐城高速公路设计年限15年，双向四车道
设计路段
单个车道设计年限内 累积标准轴载(×106)
高温动稳定度要求
材料类型
＞30℃ 20～30℃ ＜20℃ 动稳定度（次/mm）
普通沥青上 中面层
800-1000
600-800
>600
改性沥青上 2400－
中面层
2800
2000－ 2400
≥1800
第3节 沥青路面结构组合设计
结构组合设计原则
2.强度刚度与层位相匹配的原则：车辆荷载与环境影响 （如温度、降雨）自上而下逐渐衰减，因此对材料的强 度刚度要求也自上而下降低。
➢ 6.一次设计分期修建原则－适用于不良地质条件（如软 土地基）下道路设计，日本采用该原则修建高速公路解 决了软土地基沉降导致的路面病害问题
第二节 沥青路面设计－设计理论与方法
设计方法分为经验法和力学－经验法
➢ 1.经验法－CBR法和AASHTO法
➢ 2.力学－经验法－美国沥青学会(AI)法、壳牌(Shell)法 以及我国现行的沥青路面设计方法
第一节 概述
第一节 概述
三、施工要求 1、施工季节 温暖干燥的气候条件 2、施工路段 不宜铺筑在纵坡大于6%路段上，纵坡大于
3%的路段，应采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式 的沥青表面处治。
第二节 沥青路面设计－设计内容
➢ 1.原材料调查与选择 ✓ 调查：查明拟修建道路路线附近材料分布情况（石灰、
➢ 5.路面结构方案比选 ✓ 分析各类路面设计方案的技术要求（强度和变形）满足
情况；分析各类路面设计方案的工程造价，根据经济技 术原则予以比选
淮－盐高速累积标准轴载
淮安－盐城高速公路设计年限15年，双向四车道
设计路段
单个车道设计年限内 累积标准轴载(×106)
高温动稳定度要求
材料类型
＞30℃ 20～30℃ ＜20℃ 动稳定度（次/mm）
普通沥青上 中面层
800-1000
600-800
>600
改性沥青上 2400－
中面层
2800
2000－ 2400
≥1800
第3节 沥青路面结构组合设计
结构组合设计原则
2.强度刚度与层位相匹配的原则：车辆荷载与环境影响 （如温度、降雨）自上而下逐渐衰减，因此对材料的强 度刚度要求也自上而下降低。
➢ 6.一次设计分期修建原则－适用于不良地质条件（如软 土地基）下道路设计，日本采用该原则修建高速公路解 决了软土地基沉降导致的路面病害问题
第二节 沥青路面设计－设计理论与方法
设计方法分为经验法和力学－经验法
➢ 1.经验法－CBR法和AASHTO法
➢ 2.力学－经验法－美国沥青学会(AI)法、壳牌(Shell)法 以及我国现行的沥青路面设计方法
第一节 概述
第一节 概述
三、施工要求 1、施工季节 温暖干燥的气候条件 2、施工路段 不宜铺筑在纵坡大于6%路段上，纵坡大于
3%的路段，应采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式 的沥青表面处治。
第二节 沥青路面设计－设计内容
➢ 1.原材料调查与选择 ✓ 调查：查明拟修建道路路线附近材料分布情况（石灰、
路面设计讲座
底基层之间的模量比不宜大于 3.0；底基层与土基之间模量比宜在 2.5~12.5 之间。
5 层间结合 应采取技术措施, 加强路面结构各层之间的结合、提高路面结构整体性，避免产生层间滑移。 (1) 沥青层之间应设粘层，粘层沥青可用乳化沥青、改性乳化沥青或热沥青，洒布数量宜为 0.3～
0.5kg/m2。 (2) 各种基层上宜设置透层沥青，透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液体沥青(稀释沥青)、
<300
中型以上货车和大客车 [辆/(日.车道)]
<600
中交通
300~1200
600~1500
重交通
1200~2500
1500~3000
特重交通
>2500
>3000
24
新建沥青路面设计方法
2 结构层设计参数 1)路基回弹模量的确定
(1)标准承载板法测定：
E0
D 4
pi li
(1
02 )
(2)贝克曼梁法(标准轴载)：
E0
2 p l0
(1
02 ) 0.712
(3)查表法确定：预估路基干湿类型——湿度(平均稠度)——E0(自然区划、土壤类别) (4)室内承载板法测定
θ
θh
2(a+htgθ)
P (a h tg)2 q
(Gray, 1934)
3
(A g g re g a te ) (A g g re g a te )
Full-depth Asphalt Concrete Pavement
AC Surface Course Asphalt Treated Base Compacted Subgrade
结构层最小压实厚度与适宜厚度
5 层间结合 应采取技术措施, 加强路面结构各层之间的结合、提高路面结构整体性，避免产生层间滑移。 (1) 沥青层之间应设粘层，粘层沥青可用乳化沥青、改性乳化沥青或热沥青，洒布数量宜为 0.3～
0.5kg/m2。 (2) 各种基层上宜设置透层沥青，透层沥青应具有良好的渗透性能，可用液体沥青(稀释沥青)、
<300
中型以上货车和大客车 [辆/(日.车道)]
<600
中交通
300~1200
600~1500
重交通
1200~2500
1500~3000
特重交通
>2500
>3000
24
新建沥青路面设计方法
2 结构层设计参数 1)路基回弹模量的确定
(1)标准承载板法测定：
E0
D 4
pi li
(1
02 )
(2)贝克曼梁法(标准轴载)：
E0
2 p l0
(1
02 ) 0.712
(3)查表法确定：预估路基干湿类型——湿度(平均稠度)——E0(自然区划、土壤类别) (4)室内承载板法测定
θ
θh
2(a+htgθ)
P (a h tg)2 q
(Gray, 1934)
3
(A g g re g a te ) (A g g re g a te )
Full-depth Asphalt Concrete Pavement
AC Surface Course Asphalt Treated Base Compacted Subgrade
结构层最小压实厚度与适宜厚度
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二灰碎石
8:17:75
1300～1700 0.5～0.8
水泥砂砾
5～6%
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
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
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
配合比或规格要二灰砂砾
7:13:80
1300～1700 0.6～0.8
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。
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
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）
* 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。
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;
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
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
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；
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;
—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）；