弹性层状体系理论分析
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设计原则
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设计原则
（3）考虑结构层自身结构特征 注意相邻层次的相互影响，尽量避免和消除相邻层次间的不 利影响。例如，沥青面层不能直接铺筑于碎（砾）石基层上， 而宜在其间设沥青碎石作过渡层，以防止由于基层的松动而造 成面层不平整或变形开裂。又如，在无机结合料稳定类半刚性 基层上铺筑沥青混凝土，为防止和减缓基层干缩和温缩开裂而 引起面层反射裂缝，通常宜适当加厚面层，或者设置沥青碎石、 级配碎石等联结层。此外，在软弱潮湿的路基上，不宜直接铺 筑碎（砾）石基层，以防止污染基层或产生过大的变形。
上述损坏模式中，有些是由于面层材料组合不当 或施工、养护质量欠佳而引起的（如松散、泛油）， 不属于结构设计考虑范围；有些损坏（如沉陷）可通 过改善路基水温状况和加设垫层等措施来解决；还有 些损坏（如反射裂缝）可通过合理的材料组合设计和 结构措施，减轻或避免其危害程度。
目前，国内外的设计方法均以开裂和变形为沥青路 面的两大主要破坏模式。
超过材料的疲劳强度时，底面便开裂，并逐渐向表面发展。 2、反射裂缝和低温开裂 低温开裂是指寒冷地区，面层材料本身在低温时的收缩受到阻碍时会产生
较大的拉应力，当拉应力超过材料的弯拉强度时，面层便会出现横向 断裂（与荷载无关）。 反射裂缝是指稳定类基层因温度变化产生横向裂缝并反映到面层，使面层 每隔一定距离也出现横向裂缝。 反射裂缝和低温开裂初期较细小，不影响行车，但在水份侵蚀下，缝隙会 逐渐加大发展成网裂等其他破坏。 3、车辙 车辙是指在行车轮迹带处出现的纵向带状凹陷，属于累积永久变形，一般 较两侧路面凹陷10～20mm。 原因：路面长期使用下荷载多次重复作用的结果。累积变形量与荷载大小、 重复作用次数、结构层类型及土基的性质有关。
这种沥青混合料的抗剪强度往往较低，在受到较大的车轮水平荷载作用时，面 层材料会沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现隆起甚至波浪现象，即为 推移或拥包。多发生在车辆启动、制动频繁路段，如交叉口、停靠站及弯 道处。
6、松散、坑槽
由于面层材料组合不当或施工质量原因，结合料含量太少或粘结力不足，使面 层混合料的集料间失去粘结而成片散开，称为松散。
路面结构组合应该结合交通荷载、环境因素和当 地筑路材料等条件，从技术经济角度出发，选择经济 合理的路面结构体系，以充分发挥路面各层及结构的 整体效能。
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一、路面结构组合设计的原则 1、路面结构与厚度应与交通量相适应； 2、层间结合要紧密，根据情况浇洒透层或
粘层沥青，使整体稳定； 3、各层材料的回弹模量有规律向下递减； 4、总层数不宜过多，利于施工；
§10－3柔性路面损坏现象与设计指标
沥青路面的路用性能随着行车荷载的反复作用及环境因素的变 化，而导致其功能逐渐衰减、变坏，以致于丧失正常的工作能 力。本节主要讲述柔性路面中广泛采用的路面类型—沥青路面 的损坏现象。
一、损坏模式
由于环境、荷载、材料组成、结构层组合、施工及养护条件的 差异，沥青路面的破坏状态是多种多样的。综合分析沥青路面 的损坏原因、危害性及对使用性能的影响，其损坏模式基本上 可分为三大类型：
1、对沥青混凝土面层采用三项指标设计，但交通量小的支路可 仅用容许回弹弯沉设计。
2、对沥青碎石面层采用容许弯沉和容许剪应力两项指标设计。
3、对沥青贯入式、沥青表处、粒料路面，只用容许回弹弯沉指 标设计。
4、采用半刚性基层时，应对基层按容许弯拉应力指标设计。
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§10－4柔性路面结构组合设计
沥青路面是一种多层结构。如何正确合理地选择路 面结构层层次及材料组成，是路面结构设计首先面临 的问题，也是决定路面是否能在设计使用期完成其正 常使用功能的关健。
5、考虑结构层的特点，避免和消除相邻 层次间的不利影响；
6、考虑水温状况对路面结构的不利影响。
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设计原则
（1）面层类型与道路等级、交通量 由于面层直接承受行车荷载和环境因素作用，因此宜选择强度高、 耐磨、稳定性好的材料作面层。
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设计原则
（2）按路面受力特征选择各结构层次 荷载应力随深度增加而递减，对路面各结构层材料强度和刚度的要求也随 着深度的增加而降低。因此，在进行路面结构组合时，各结构层应按强度和 刚度自上而下递减的规律组合，以充分发挥各层次材料的效能。同时考虑到 面层强度、刚度高，造价也高，而基层底基层强度、刚度较面层低，造价也 低这一情况，在厚度组合时，宜从上到下由薄到厚，以达到经济的目的。 路面结构中相邻结构层材料的模量比，对路面结构的应力分布有显著影响。 相邻两层材料模量比过大，上层底面将产生过大的弯拉应力（或弯拉应变） 容易使上层开裂。
松散的材料被车轮后的真空吸力及风、雨等原因带离路面，便形成大小不等的 坑槽；路面网裂后期，碎块被行车荷载继续碾碎并被带离路面，也会形成 坑槽。
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二、设计指标及适用范围 由于沥青路面破坏模式和原因较为复杂，因此应
选择既能反映沥青路面主要破坏特点，同时又能在路 面结构设计中起到控制作用的临界破坏状态和设计标 准。
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我国柔性路面设计规定选取以下三项指标作为沥青路面设计 标准：
1、容许回弹弯沉指标 lR lS 2、容许弯拉应力指标 R
3、容许来自百度文库应力指标
R
上述指标中实际值和容许值的偏差应控制在5％以内。容许
值采用经验公式计算；实际值通过弹性层状体系理论计算。
适用范围：
我国城市道路柔性路面设计采用上述三项指标进行控制， 公路设计中暂未考虑容许剪应力指标的验算。
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4、沉陷
沉陷是指路面在荷载作用下，其表面产生较大的凹陷变形，有时凹陷两侧伴有 隆起现象出现。严重时，超过路面结构的变形能力会产生纵向裂缝，并逐 渐发展成网裂。
原因：路基土水文条件差，承载能力较低。
5、泛油、推移（拥包）
面层混合料中沥青含量偏多或空隙率太小（＜3％）时，沥青会在夏季高温天 气下受行车荷载的作用而溢出路表面，形成一层有光泽的沥青膜，称为泛 油。
①裂缝类—路面结构的整体性受到破坏，如纵向或横向裂缝，网 状裂缝等；
②变形类—路表面的形状改变，如沉陷、车辙、搓板、推移和拥 起等；
③表面功能性损坏类—如剥落、松散、坑槽和泛油等。
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1、疲劳开裂 疲劳开裂是指路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次重复作用引起的
沿行车轮迹带的纵向平行裂缝。开始细而短，逐渐发展成网裂。 原因：沥青面层受到荷载反复弯曲作用下，当在面层底面产生的弯拉应力
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（3）考虑结构层自身结构特征 注意相邻层次的相互影响，尽量避免和消除相邻层次间的不 利影响。例如，沥青面层不能直接铺筑于碎（砾）石基层上， 而宜在其间设沥青碎石作过渡层，以防止由于基层的松动而造 成面层不平整或变形开裂。又如，在无机结合料稳定类半刚性 基层上铺筑沥青混凝土，为防止和减缓基层干缩和温缩开裂而 引起面层反射裂缝，通常宜适当加厚面层，或者设置沥青碎石、 级配碎石等联结层。此外，在软弱潮湿的路基上，不宜直接铺 筑碎（砾）石基层，以防止污染基层或产生过大的变形。
上述损坏模式中，有些是由于面层材料组合不当 或施工、养护质量欠佳而引起的（如松散、泛油）， 不属于结构设计考虑范围；有些损坏（如沉陷）可通 过改善路基水温状况和加设垫层等措施来解决；还有 些损坏（如反射裂缝）可通过合理的材料组合设计和 结构措施，减轻或避免其危害程度。
目前，国内外的设计方法均以开裂和变形为沥青路 面的两大主要破坏模式。
超过材料的疲劳强度时，底面便开裂，并逐渐向表面发展。 2、反射裂缝和低温开裂 低温开裂是指寒冷地区，面层材料本身在低温时的收缩受到阻碍时会产生
较大的拉应力，当拉应力超过材料的弯拉强度时，面层便会出现横向 断裂（与荷载无关）。 反射裂缝是指稳定类基层因温度变化产生横向裂缝并反映到面层，使面层 每隔一定距离也出现横向裂缝。 反射裂缝和低温开裂初期较细小，不影响行车，但在水份侵蚀下，缝隙会 逐渐加大发展成网裂等其他破坏。 3、车辙 车辙是指在行车轮迹带处出现的纵向带状凹陷，属于累积永久变形，一般 较两侧路面凹陷10～20mm。 原因：路面长期使用下荷载多次重复作用的结果。累积变形量与荷载大小、 重复作用次数、结构层类型及土基的性质有关。
这种沥青混合料的抗剪强度往往较低，在受到较大的车轮水平荷载作用时，面 层材料会沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现隆起甚至波浪现象，即为 推移或拥包。多发生在车辆启动、制动频繁路段，如交叉口、停靠站及弯 道处。
6、松散、坑槽
由于面层材料组合不当或施工质量原因，结合料含量太少或粘结力不足，使面 层混合料的集料间失去粘结而成片散开，称为松散。
路面结构组合应该结合交通荷载、环境因素和当 地筑路材料等条件，从技术经济角度出发，选择经济 合理的路面结构体系，以充分发挥路面各层及结构的 整体效能。
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一、路面结构组合设计的原则 1、路面结构与厚度应与交通量相适应； 2、层间结合要紧密，根据情况浇洒透层或
粘层沥青，使整体稳定； 3、各层材料的回弹模量有规律向下递减； 4、总层数不宜过多，利于施工；
§10－3柔性路面损坏现象与设计指标
沥青路面的路用性能随着行车荷载的反复作用及环境因素的变 化，而导致其功能逐渐衰减、变坏，以致于丧失正常的工作能 力。本节主要讲述柔性路面中广泛采用的路面类型—沥青路面 的损坏现象。
一、损坏模式
由于环境、荷载、材料组成、结构层组合、施工及养护条件的 差异，沥青路面的破坏状态是多种多样的。综合分析沥青路面 的损坏原因、危害性及对使用性能的影响，其损坏模式基本上 可分为三大类型：
1、对沥青混凝土面层采用三项指标设计，但交通量小的支路可 仅用容许回弹弯沉设计。
2、对沥青碎石面层采用容许弯沉和容许剪应力两项指标设计。
3、对沥青贯入式、沥青表处、粒料路面，只用容许回弹弯沉指 标设计。
4、采用半刚性基层时，应对基层按容许弯拉应力指标设计。
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§10－4柔性路面结构组合设计
沥青路面是一种多层结构。如何正确合理地选择路 面结构层层次及材料组成，是路面结构设计首先面临 的问题，也是决定路面是否能在设计使用期完成其正 常使用功能的关健。
5、考虑结构层的特点，避免和消除相邻 层次间的不利影响；
6、考虑水温状况对路面结构的不利影响。
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设计原则
（1）面层类型与道路等级、交通量 由于面层直接承受行车荷载和环境因素作用，因此宜选择强度高、 耐磨、稳定性好的材料作面层。
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设计原则
（2）按路面受力特征选择各结构层次 荷载应力随深度增加而递减，对路面各结构层材料强度和刚度的要求也随 着深度的增加而降低。因此，在进行路面结构组合时，各结构层应按强度和 刚度自上而下递减的规律组合，以充分发挥各层次材料的效能。同时考虑到 面层强度、刚度高，造价也高，而基层底基层强度、刚度较面层低，造价也 低这一情况，在厚度组合时，宜从上到下由薄到厚，以达到经济的目的。 路面结构中相邻结构层材料的模量比，对路面结构的应力分布有显著影响。 相邻两层材料模量比过大，上层底面将产生过大的弯拉应力（或弯拉应变） 容易使上层开裂。
松散的材料被车轮后的真空吸力及风、雨等原因带离路面，便形成大小不等的 坑槽；路面网裂后期，碎块被行车荷载继续碾碎并被带离路面，也会形成 坑槽。
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二、设计指标及适用范围 由于沥青路面破坏模式和原因较为复杂，因此应
选择既能反映沥青路面主要破坏特点，同时又能在路 面结构设计中起到控制作用的临界破坏状态和设计标 准。
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我国柔性路面设计规定选取以下三项指标作为沥青路面设计 标准：
1、容许回弹弯沉指标 lR lS 2、容许弯拉应力指标 R
3、容许来自百度文库应力指标
R
上述指标中实际值和容许值的偏差应控制在5％以内。容许
值采用经验公式计算；实际值通过弹性层状体系理论计算。
适用范围：
我国城市道路柔性路面设计采用上述三项指标进行控制， 公路设计中暂未考虑容许剪应力指标的验算。
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4、沉陷
沉陷是指路面在荷载作用下，其表面产生较大的凹陷变形，有时凹陷两侧伴有 隆起现象出现。严重时，超过路面结构的变形能力会产生纵向裂缝，并逐 渐发展成网裂。
原因：路基土水文条件差，承载能力较低。
5、泛油、推移（拥包）
面层混合料中沥青含量偏多或空隙率太小（＜3％）时，沥青会在夏季高温天 气下受行车荷载的作用而溢出路表面，形成一层有光泽的沥青膜，称为泛 油。
①裂缝类—路面结构的整体性受到破坏，如纵向或横向裂缝，网 状裂缝等；
②变形类—路表面的形状改变，如沉陷、车辙、搓板、推移和拥 起等；
③表面功能性损坏类—如剥落、松散、坑槽和泛油等。
精品课件
1、疲劳开裂 疲劳开裂是指路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次重复作用引起的
沿行车轮迹带的纵向平行裂缝。开始细而短，逐渐发展成网裂。 原因：沥青面层受到荷载反复弯曲作用下，当在面层底面产生的弯拉应力