2路面结构及其层次划分
2路面结构及其层次划分
§2路面结构及其层次划分一.路面断面路拱平均坡度:沥青或水泥混凝土路面:1.5%厂拌沥青碎石等:1.5-2.5%石砌路面:2-3%碎石,砾石路面:2.5-3.5%土路:3-4%二.层次划分和作用1．面层:面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。
因此，同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。
修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2．基层:基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去,上基层是路画结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水，所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。
3．垫层:垫层介于路基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形.同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。
修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
第二节环境因素对道路的影响1、温度湿度对道路的影响概述图2-1 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响图2-2 湿度对路基刚度的影响2、温度对道路的影响温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割；温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
路面各结构层次的作用
路面各结构层次的作用
路面通常由多个结构层次组成，每个层次都具有不同的功能和作用。
以下是常见的路面结构层次及其作用：
1.路基层：路基层是路面结构的基础层，通常由天然土壤或人工填料构成。
它的主要作用是承受车辆荷载，并将荷载传递到下方地基层。
路基层还具有排水和稳定土壤的功能。
2.路基改良层：在一些路基较弱的区域，可能需要进行路基改良，以提高路基的承载能力和稳定性。
常见的路基改良方法包括加固填料、土壤加固和地基处理等。
3.基层：基层是路面结构的主要承载层，通常由碎石、沥青混凝土或水泥混凝土构成。
基层的作用是分散和传递车辆荷载，并提供平稳的行车表面。
基层还能够承受一定程度的变形和应对温度变化。
4.中间层（可选）：在一些路面结构中，可能存在中间层。
中间层通常由沥青混凝土或水泥混凝土构成，用于进一步增强路面的承载能力和耐久性。
中间层还能够提供平滑的行车表面和辅助排水。
5.表层：表层是最上方的路面层，直接接触车辆轮胎。
通常由沥青混凝土或石英砂浆构成。
表层的主要作用是提供良好的摩擦力和舒适的行车表面，以增加车辆的抓地力并减少噪音和振动。
除了上述层次，还有一些其他的结构层次，如防水层、胶结层等，它们的作用是保护路面结构免受水分侵入、防止沥青漏损和增加路面的耐久性。
每个结构层次在路面结构中都起着重要的作用，它们相互协调，共同承担荷载和提供安全、舒适的行车环境。
水泥混凝土路面结构组成
水泥混凝土路面结构组成
水泥混凝土路面是道路建设中常见的路面类型，由于其优异的耐久性、承载能力和抗滑性等特点，受到了广泛的应用。
水泥混凝土路面结构是由不同的层次组成的，下面是其主要组成部分：
1. 基层：基层是路面最底下的层，支撑着整个路面结构。
常见的基层材料包括碎石、砂石等物料。
2. 底基层：底基层是基层之上的一层，其主要作用是增加路面的承载能力和稳定性。
常用的底基层材料包括砂石混凝土、碎石等。
3. 中基层：中基层是底基层之上的一层，其主要作用是分担交通荷载，减小路面受力。
常见的中基层材料包括水泥混凝土、沥青混凝土等。
4. 路面层：路面层是整个路面结构的最上层，直接承受车辆荷载。
常见的路面层材料包括水泥混凝土、沥青混凝土等。
5. 路肩：路肩是路面两侧的区域，主要用于车辆的紧急停靠和超车。
通常采用碎石、砂石等材料进行铺设。
以上是水泥混凝土路面结构的主要组成部分，每一层都发挥着不同的作用，共同构成了一个具有优秀性能的路面结构。
- 1 -。
路面结构及其层次划分
§2路面结构及其层次划分一.路面断面路拱平均坡度:沥青或水泥混凝土路面:%厂拌沥青碎石等:石砌路面:2-3%碎石,砾石路面:土路:3-4%二.层次划分和作用1．面层:面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。
因此，同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。
修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2．基层:基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去,上基层是路画结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水，所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。
3．垫层:垫层介于路基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形.同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。
修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
第二节环境因素对道路的影响1、温度湿度对道路的影响概述图2-1 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响图2-2 湿度对路基刚度的影响2、温度对道路的影响温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割；温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
路面结构层次划分路面分类
水泥稳定粒料基层
Lime Treated/Stabilized Subgrade
石灰稳定底基层
Compacted Subgrade
压实路基
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• 半刚性基层沥青路面：半刚性材料作为主要承
重层，其沥青面层厚度≥18cm的结构。
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TRUCK DAMAGE 行车破坏
Damage Factor
16 14 12 10
8 6 4 2
破坏系数 0
Legal 标准
• Overloaded
trucks cause much more damage 超载车辆引起更 多破坏
Overload 超载
14
Thick Pavements Fatigue 厚路面的疲劳性能
• 中面层主要承受压应力，故通常认为沥青
层 路面的车辙主要发生在中面层。要求具有 较高的模量和抗车辙性能。
• 下面层，抗弯拉疲劳的层位。要求具有抗
疲劳和抗水损坏能力。
10
中面层压缩量最大
11
• 基层：承重层，承受拉应力，是抗弯拉疲
劳的层次。
• 底基层：次承重层，受弯拉，是路面与路
基的过度层次，起到进一步扩散应力，保 护路基的重要层次。
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PERPETUAL PAVEMENT
永久性路面
• Surface (5 to 8
cm) renewed every 15 to 20 years
每隔15-20年重 新铺筑5-8cm的 表面层
• Structure
designed to last 50 years
设计结构能维 持50年
路面篇——精选推荐
第三篇路面路面是用各种筑路材料铺筑在路基上供车辆行驶的层状构造物，是公路的重要组成部分。
路面除了直接承受行车荷载外，还受到温度、水等自然因素的影响。
路面质量的好坏直接影响行车速度、运输成本、行车安全和舒适性。
为此，对路面施工应予以足够重视，以确保路面工程具有良好的使用品质。
第一章概论第一节路面结构及其层次划分一、路面断面与宽度路面的标准构造横断面如图1-2-19。
路面的宽度视公路等级而定，如表3-1-1。
表3-1-1 路面宽度路基填挖到设计标高位置后，在路基上按路面设计宽度范围将路基挖成与路面厚度相同的浅槽；或路基填筑到路床顶面位置后，按路面设计宽度范围在两侧的路肩部位培土（压实）形成与路面厚度相同的浅槽；也可采用半挖半培的方法形成浅槽，然后在浅槽内铺筑路面。
一般公路路面都采用槽式横断面，如图3-1-2a）。
槽式断面的特点是路面厚度均匀并节省材料。
全铺式路面，即在路基全部宽度内都铺筑路面，如图3-1-2b）。
主要用于路基较窄的中级或低级路面，它可以加固路肩，防止边坡冲刷。
160图3-1-1 路面结构断面a）槽式；b）全铺式1-路面；2-土路肩；3-路基；4-路缘石；5-硬路肩二、路拱及路拱横坡度为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透，从而保证路面结构强度，路面表面应做成中间高、两侧低的形状，称之为路拱，常采用直线形或抛物线形两种路拱形式。
路面表面的高差与水平距离的百分比称为路拱横坡度。
路拱横坡度的大小与路面类型、公路等级和当地气候有关，既要有利于行车平稳，又要有利于路面排水。
高级路面透水性小，平整度和水稳性好，通常采用直线形路拱和较小的路拱横坡度；低级路面，为了有利于迅速排除路表积水，一般采用抛物线形路拱和较大的路拱横坡度。
干旱和积雪地区也应采用较小路拱横坡度；潮湿多雨地区选用较大路拱横坡度。
高速公路和一级公路设有中央分隔带，通常采用两种方式布置路拱横断面。
若分隔带未设置排水设施，则做成中间高、两侧路面低，由单向横坡向路肩方向排水；若分隔带设置排水设施，则两侧路面分别单独做成中间高、两侧低的路拱，向中间排水设施和路肩两个方向排水。
城镇沥青路面道路结构组成
城镇沥青路面道路结构组成1.上表层（面层）：上表层是道路结构中最上面的一层，也是车辆行驶的表面。
它通常由沥青混凝土（AC）或沥青混凝土面层（ACW）制成。
上表层的厚度一般在2-3厘米左右，它具有较好的抗滑性、噪音阻尼和舒适性。
2.基础层：基础层是上表层下面的一层，它通常由矿渣、碎石或再生材料等填充物构成。
基础层起到承重和瓦解压力的作用，使道路能够承受车辆的荷载。
基础层的厚度一般在10-15厘米之间。
3.路基层：路基层是道路结构的下部，它承担着整个路面结构的重量和压力。
路基层的材料通常由土壤、砂土和填充料等构成。
路基层需要有很好的承载力和排水性能，以确保整个道路结构的稳定性。
路基层的厚度一般在30-60厘米之间。
4.路基基底层：路基基底层是路基层下面的一层，它主要由较坚硬的材料如砂石和石子等构成。
路基基底层的作用是进一步增强路基层的稳定性和承载能力。
它的厚度一般在15-30厘米之间。
除了上述主要的结构层次外，城镇沥青路面道路结构还包括以下几个附属结构：1.排水系统：为了排除道路表面上的雨水，道路中通常设置有排水系统，包括雨水下水管、雨水篦子和排水沟等。
这些系统能够有效地排除道路表面积水，减少对路面和桥梁的损坏。
2.边沟和人行道：城镇沥青路面道路通常会设置边沟和人行道，边沟用于收集和排除附近建筑物和道路两侧的雨水，人行道则为行人提供安全和便利的步行通道。
边沟和人行道的材料通常为混凝土或石材。
总之，城镇沥青路面道路结构可以说是一个复杂的体系，包括上表层、基础层、路基层、路基基底层以及排水系统、边沟和人行道等附属结构。
这些结构层次的设置能够保证道路的稳定性、承载能力和排水能力，提供车辆行驶和行人通行的安全和便利。
1-2沥青路面结构层解析
组成：一般可做成单层、双层 或三层。
承受作用力：
➢垂直(chuízhí)作用力 ➢水平作用力
➢ 冲击力
➢振动力
各层作用 上面层：抗磨耗(móhào)
中面层：联结层
下面层：承重层
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第三页，共四十一页。
1.1.1 三层结构型
表1-4 三层结构型矿料级配类型(lèixíng)
结构层 厚度
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第二十二页，共四十一页。
骨架(gǔjià)一空隙结构
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特点：粗集料多，细集料少，残余空隙 率较大，不密实。连续开级配的沥青混合 料通常采用此种结构
强度形成原理(yuánlǐ)：内摩阻力为主，粘结 力为铺。 使用特点：强度较高、热稳定性好、水稳 性差、耐久性差。
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第二十三页，共四十一页。
连续级配 间断级配
2.按矿料组成与空隙率 密级配：3%～6% 开级配：>18% 半开级配：6%～12%
3.根据骨料的公称最大粒径 划分 特粗式沥青混合(hùnhé)料 粗粒式沥青混合料 中粒式沥青混合料 细粒式沥青混合料 砂粒式沥青混合料
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第十六页，共四十一页。
详见表1.11
(2) 沥青碎石(suìshí)混合料
定义
是用粗、细集料与沥青按一定的配合比例(bǐlì)均匀拌和形 成的。具有较高的强度和热稳定性
分类
➢密级配沥青稳定碎石：ATB ➢开级配沥青碎石：OGFC表面层
ATPB基层 ➢半开级配沥青碎石：AM
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第二十五页，共四十一页。
（3）乳化(rǔhuà)碎石沥青路面
底基层：20cm石灰土
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§2路面结构及其层次划分
一.路面断面
路拱平均坡度:
沥青或水泥混凝土路面:1.5%
厂拌沥青碎石等:1.5-2.5%
石砌路面:2-3%
碎石,砾石路面:2.5-3.5%
土路:3-4%
二.层次划分和作用
1．面层:
面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。
因此，同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。
修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2．基层:
基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去,上基层是路画结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水，所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。
3．垫层:
垫层介于路基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形.同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。
修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
第二节环境因素对道路的影响
1、温度湿度对道路的影响概述
图2-1 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响
图2-2 湿度对路基刚度的影响
2、温度对道路的影响
温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀；温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割；温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
图2-3 沥青面层温度日变化曲线
图2-4 沥青面层月平均温度的年变化曲线
图2-5 水泥混凝土面层温度日变化曲线
图2-6 一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线
图2-7 水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线
3、湿度对道路的影响
湿度对路基的影响：湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路基的干湿类型
湿度对路面的影响：水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性
第三节交通荷载参数
1、行车荷载及其对路面的影响
汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因；它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载；汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、不同车型车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与动态荷载的特性比较等不同方面。
2、车辆的种类与作用特点
道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。
客车又分为小客车、中客车与大客车；货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。
汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车轮，最终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制。
轴载－－轴型分布：单轴单轮单轴双轮双轴单轮双轴双轮
3、轴轮组与轴重
整车分前轴和后轴，绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴（轴载约为P/3），极少数汽车前轴为双轴单轮组（轴重约为P/2）。
大部分货车后轴由双轮组组成，有单轴、双轴和三轴等三种，大部分轴重在100KN 以下，一般都在60~130KN范围以内。
4、轮压与压圆
轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为圆形，d由p、P来计算，p可近似取轮胎气压。
（1）汽车的轮压与压圆（a-单圆荷载，b-双圆荷载）
（2）荷载圆半径和直径
对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对待，其当量圆的直径计算如下：
a)双圆荷载的当量圆半径δ：
b)单圆荷载的当量圆直径D:
5、运动车辆对道路的动态影响
道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。
图2-8 车轮作用于路面的垂直压力与水平压力
a)停驻；b)启动、一般行驶、加速；c)减速、制动；d)转向
（1）水平力：行车安全要求qmax≤ p?j，其中j为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。
路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。
（2）振动力：振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。
（3）瞬时作用及重复：路面点的车轮作用时间约为0.01~0.10s，结构变形来不及呈现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。
6、标准轴载
作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原则换算成标准轴载。
标准轴载要求对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。
7、超载与超限
超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。
超限运输指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。
超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生严重的安全事故。
8、交通荷载轴载换算和统计计算
（1）交通调查与重复荷载
交通量调查与分析：调查内容包括交通总量、车型分布、轴型轴载、实载率等，有的还调查轴载谱；分析主要是确定交通量年平均增长率，并求算获得设计年限内累计交通量。
对路面而言，主要是轴重。
轴载组成与轴载换算：不同轴载的作用次数的频率组成即为轴载谱，各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来综合累计。
（2）轮迹横向分布：总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象，车道综合累计需考虑。
图2-7 轮迹横向分布频率曲线（单向行驶一个车道）图2-8 轮迹横
向分布频率曲线（混合行驶双车道）
（3）轴载的换算
轴载换算的基本原则：①等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度（破坏状态）；②等厚度原则：用不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。
轴载换算系数公式：
(4）沥青路面轴载换算系数公式(参照规范）
（5）水泥混凝土路面轴载换算系数公式
（6）累计轴载作用次数
1）初始年平均日交通量N1：
2）设计年限内累计交通量：
3)设计年限内一个车道内的累计交通量：。