长寿命路面PPT课件
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37
荷载作用在板中时即车辆骑缝而行的情 况，板底拉应力最小。
采用3m×4m小板块，结合行车道划分， 能基本确保各个行车道上的车辆骑缝而行。
地区 西维吉尼亚
肯萨斯 俄亥俄 华盛顿 加里福尼亚 克罗地亚 科罗拉多 伊利诺斯
使用期 40 30 35 40 50 35 30 40
4
日本长期使用路面研究概述
在日本，长期使用路面简称LSP，其设 计目标是拥有2倍于现行路面的使用性能， 因功能破坏而维修的周期15年以上，结构性 寿命40～60年。
13
固化剂处理路床 用冲击压实技术对路基进行冲压后，路基 表面容易形成薄层覆土，而成软弱层。 路基顶面20cm土层，采用土壤固化剂稳 定路基土。
14
基层设计
基层掺加硫酸钠 在二灰稳定碎石基层中掺加硫酸钠早 强剂，提高二灰碎石的早期强度，减少裂缝， 降低施工难度，保证基层质量。
15
基层顶部设置防水联结层 水泥混凝土板底部设置1.5cm防水连接层。 该防水连接层具有良好的隔水作用, 可起到 保护基层的作用，有效地防止了水泥混凝土 路面常见的各种病害。
减少20%的板底温度翘曲应力 减少10％左右的板底疲劳应力 大大延长水泥混凝土面板的使用寿命
19
面层板全部缩缝设传力杆 行车荷载在板块之间平稳过渡 防止重载车辆对路面的损坏 保证行驶舒适性。
20
沥青混凝土面层
设置高品质应力吸收层 应力吸收层具有优良的粘结力，保证了
黑白路面之间的粘结 具有优良的高温抗剪切变形能力和低温
35
不同荷载位置的板底应力
荷载作用位置 板中 板角
板横缝边缘中部 板纵缝边缘中部
板底拉应力（MPa） 0.481 0.655 0.741 0.901
36
可以看出荷载作用在板纵缝边缘中部时， 板底拉应力最大，比荷载作用在板中时的应 力约大47％。故以纵缝边缘中部为混凝土板 的临界荷位。
以上所采用的板块划分方式确保荷载作 用在混凝土板中部，由此使荷载应力降低了 47％。
30
这种划分方式常导致车辆行驶在一 块混凝土板上，或一侧车轮沿缝行驶， 致使混凝土板底经常处于高应力水平的 荷载作用下，使混凝土板因局部应力过 大而破坏，实际使用寿命降低。
31
3m×4m板的Biblioteka 道划分300300
300
300
127 3500
335500
337655
337655
（单位：cm ，粗线表示纵缝位置）
7700
32
以上车道划分方法，较常规车道划 分而言，车轮作用在纵缝边缘的机率大 幅降低，使混凝土板块最不利荷载位置 处的车轮作用大大降低。
33
小板块车道划分型式，降低了 板底高应力出现的概率，在很大程 度上避免了混凝土板的早期破坏。
34
荷载作用位置
(1)板中 （2）板横缝边缘 （3）板角 （4）板纵缝边缘
16
许尉高速公路面层设计
水泥混凝土面层设计
采用高抗折水泥混凝土 设计弯拉强度达5.5MPa 板底应力水平降低3％～4％左右 路面设计寿命提高30年左右
17
采用大厚度水泥混凝土面板
采用28cm厚水泥混凝土面板 板底荷载应力降低10％左右 比26cm混凝土板极限寿命提高40年左
右
18
混凝土路面板尺寸：3m×4m
长寿命路面典型结构及 成套技术
1
§1 高速公路长寿命路面 结构研究
2
长寿命路面在美国被称作长效性或永久 性路面。美国沥青路面协会（APA）关于永 久性路面的定义为：路面使用年限至少为35 年，并且在使用年限内确保路面不发生结构 性破坏，只需进行周期性养护，平均罩面时 间不小于12年。
3
美国各州关于永久性路面的使用年限
5
国内复合式路面研究概述
我国复合式路面工程实例：
开封至郑州高速公路 厦门环岛高速公路RCC+AC复合式路面 合肥至全椒高速公路 天津市AC+RCC复合式路面
6
长寿命路面设计
综合相关国家的研究 ，长寿命路 面是指路面设计寿命超过40年的路面 结构 。
7
长寿命路面主要特点
在设计寿命期间，不发生结构性破坏 路面的损坏只发生在表面功能层 只进行日常养护，不需进行结构性大修 初期费用可能偏高，但维修费用低 在寿命周期内最经济
路面系统（路基、基层、面层）采用了
延长使用寿命措施。
24
满足以下设计要求：
40年以上的使用寿命； 不会出现混凝土板疲劳开裂或来自于
路面结构深层的变形
使用期内路面只是表层功能恢复，不
出现结构性破坏
显著的经济性能
25
§2 板块划分与车道布置
26
车道划分
许尉高速路路基宽28米，采用封闭 中央分隔带、通讯管道外移、设增强式 防撞护拦、放缓通道处矮路堤坡率、设 停车港湾等措施，实现 “四车道改六车 道”方案。
延展性及柔韧性 防水，防反射裂缝
21
采用改性沥青混凝土面层 采用改性沥青稳定密级配混凝土， 可大大缓和行车荷载对水泥混凝土板的 冲击振动，有利于扩散荷载，便于养护 维修，对增强路面耐久性起到关键作用。
22
防水设计
以防为主，层层设防，防排结合
根据地形，采用分散与集中排水方式。
23
小结
许尉高速公路长寿命路面对整个路基
27
☻ 增加了道路通行能力 ☻ 延长了结构使用寿命 ☻ 减少了养护费用 ☻ 为实现小板块划分提供了条件
28
一般情况
高速公路行车道宽度3.5m～3.75m 水泥混凝土路面板板宽大于3m 平面尺寸多为4.5m×6m，4m×5m
29
常规车道划分
400
400
375
75
375
375
50
300
（单位：cm ，粗线表示纵缝位置）
11
53.5cm
路面结构
改性沥青砼面层 4cm 厚 度
水泥砼面层 28cm
二灰碎石基层18cm 石灰土或固化剂处理路床 20cm 冲击压实处理路床（影响深度80cm ）
应力吸收层2cm 防水联接层1.5cm
12
路基设计
冲击压实技术处理路基 采用冲压处理路基，对路基重复冲碾 13遍，提前完成约4cm的路基沉降，形成稳 定、均匀连续的高速公路上路床。
8
长寿命路面寿命示意图
设
计
初 期
寿
主要承重层
命
服
务
水
平
使用期末 服务水平
表面功能层
表面功能层维修
路面结构损坏
设计寿命
9
长寿命路面设计标准
表面功能层寿命8年以上 主要承重层寿命40年以上 各层强度控制指标由相应规范验算
10
长寿命路面结构模型
路面结构：柔+刚+柔 沥青混凝土＋水泥混凝土面层＋沥青 联结层，简称A·P·A
荷载作用在板中时即车辆骑缝而行的情 况，板底拉应力最小。
采用3m×4m小板块，结合行车道划分， 能基本确保各个行车道上的车辆骑缝而行。
地区 西维吉尼亚
肯萨斯 俄亥俄 华盛顿 加里福尼亚 克罗地亚 科罗拉多 伊利诺斯
使用期 40 30 35 40 50 35 30 40
4
日本长期使用路面研究概述
在日本，长期使用路面简称LSP，其设 计目标是拥有2倍于现行路面的使用性能， 因功能破坏而维修的周期15年以上，结构性 寿命40～60年。
13
固化剂处理路床 用冲击压实技术对路基进行冲压后，路基 表面容易形成薄层覆土，而成软弱层。 路基顶面20cm土层，采用土壤固化剂稳 定路基土。
14
基层设计
基层掺加硫酸钠 在二灰稳定碎石基层中掺加硫酸钠早 强剂，提高二灰碎石的早期强度，减少裂缝， 降低施工难度，保证基层质量。
15
基层顶部设置防水联结层 水泥混凝土板底部设置1.5cm防水连接层。 该防水连接层具有良好的隔水作用, 可起到 保护基层的作用，有效地防止了水泥混凝土 路面常见的各种病害。
减少20%的板底温度翘曲应力 减少10％左右的板底疲劳应力 大大延长水泥混凝土面板的使用寿命
19
面层板全部缩缝设传力杆 行车荷载在板块之间平稳过渡 防止重载车辆对路面的损坏 保证行驶舒适性。
20
沥青混凝土面层
设置高品质应力吸收层 应力吸收层具有优良的粘结力，保证了
黑白路面之间的粘结 具有优良的高温抗剪切变形能力和低温
35
不同荷载位置的板底应力
荷载作用位置 板中 板角
板横缝边缘中部 板纵缝边缘中部
板底拉应力（MPa） 0.481 0.655 0.741 0.901
36
可以看出荷载作用在板纵缝边缘中部时， 板底拉应力最大，比荷载作用在板中时的应 力约大47％。故以纵缝边缘中部为混凝土板 的临界荷位。
以上所采用的板块划分方式确保荷载作 用在混凝土板中部，由此使荷载应力降低了 47％。
30
这种划分方式常导致车辆行驶在一 块混凝土板上，或一侧车轮沿缝行驶， 致使混凝土板底经常处于高应力水平的 荷载作用下，使混凝土板因局部应力过 大而破坏，实际使用寿命降低。
31
3m×4m板的Biblioteka 道划分300300
300
300
127 3500
335500
337655
337655
（单位：cm ，粗线表示纵缝位置）
7700
32
以上车道划分方法，较常规车道划 分而言，车轮作用在纵缝边缘的机率大 幅降低，使混凝土板块最不利荷载位置 处的车轮作用大大降低。
33
小板块车道划分型式，降低了 板底高应力出现的概率，在很大程 度上避免了混凝土板的早期破坏。
34
荷载作用位置
(1)板中 （2）板横缝边缘 （3）板角 （4）板纵缝边缘
16
许尉高速公路面层设计
水泥混凝土面层设计
采用高抗折水泥混凝土 设计弯拉强度达5.5MPa 板底应力水平降低3％～4％左右 路面设计寿命提高30年左右
17
采用大厚度水泥混凝土面板
采用28cm厚水泥混凝土面板 板底荷载应力降低10％左右 比26cm混凝土板极限寿命提高40年左
右
18
混凝土路面板尺寸：3m×4m
长寿命路面典型结构及 成套技术
1
§1 高速公路长寿命路面 结构研究
2
长寿命路面在美国被称作长效性或永久 性路面。美国沥青路面协会（APA）关于永 久性路面的定义为：路面使用年限至少为35 年，并且在使用年限内确保路面不发生结构 性破坏，只需进行周期性养护，平均罩面时 间不小于12年。
3
美国各州关于永久性路面的使用年限
5
国内复合式路面研究概述
我国复合式路面工程实例：
开封至郑州高速公路 厦门环岛高速公路RCC+AC复合式路面 合肥至全椒高速公路 天津市AC+RCC复合式路面
6
长寿命路面设计
综合相关国家的研究 ，长寿命路 面是指路面设计寿命超过40年的路面 结构 。
7
长寿命路面主要特点
在设计寿命期间，不发生结构性破坏 路面的损坏只发生在表面功能层 只进行日常养护，不需进行结构性大修 初期费用可能偏高，但维修费用低 在寿命周期内最经济
路面系统（路基、基层、面层）采用了
延长使用寿命措施。
24
满足以下设计要求：
40年以上的使用寿命； 不会出现混凝土板疲劳开裂或来自于
路面结构深层的变形
使用期内路面只是表层功能恢复，不
出现结构性破坏
显著的经济性能
25
§2 板块划分与车道布置
26
车道划分
许尉高速路路基宽28米，采用封闭 中央分隔带、通讯管道外移、设增强式 防撞护拦、放缓通道处矮路堤坡率、设 停车港湾等措施，实现 “四车道改六车 道”方案。
延展性及柔韧性 防水，防反射裂缝
21
采用改性沥青混凝土面层 采用改性沥青稳定密级配混凝土， 可大大缓和行车荷载对水泥混凝土板的 冲击振动，有利于扩散荷载，便于养护 维修，对增强路面耐久性起到关键作用。
22
防水设计
以防为主，层层设防，防排结合
根据地形，采用分散与集中排水方式。
23
小结
许尉高速公路长寿命路面对整个路基
27
☻ 增加了道路通行能力 ☻ 延长了结构使用寿命 ☻ 减少了养护费用 ☻ 为实现小板块划分提供了条件
28
一般情况
高速公路行车道宽度3.5m～3.75m 水泥混凝土路面板板宽大于3m 平面尺寸多为4.5m×6m，4m×5m
29
常规车道划分
400
400
375
75
375
375
50
300
（单位：cm ，粗线表示纵缝位置）
11
53.5cm
路面结构
改性沥青砼面层 4cm 厚 度
水泥砼面层 28cm
二灰碎石基层18cm 石灰土或固化剂处理路床 20cm 冲击压实处理路床（影响深度80cm ）
应力吸收层2cm 防水联接层1.5cm
12
路基设计
冲击压实技术处理路基 采用冲压处理路基，对路基重复冲碾 13遍，提前完成约4cm的路基沉降，形成稳 定、均匀连续的高速公路上路床。
8
长寿命路面寿命示意图
设
计
初 期
寿
主要承重层
命
服
务
水
平
使用期末 服务水平
表面功能层
表面功能层维修
路面结构损坏
设计寿命
9
长寿命路面设计标准
表面功能层寿命8年以上 主要承重层寿命40年以上 各层强度控制指标由相应规范验算
10
长寿命路面结构模型
路面结构：柔+刚+柔 沥青混凝土＋水泥混凝土面层＋沥青 联结层，简称A·P·A