路面结构设计原理概述―1PPT课件
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19
沥青路面的发展
薄层沥青路面（sheet asphalt pavements）
Ø 磨耗层：由沥青和砂拌制而成，厚度40 -50 mm ；
Ø 联结层：由沥青和碎石拌成，厚度40 mm； Ø 基层：水泥混凝土或经破碎的旧路面，厚度：轻
型交通100 mm、重型交通150 mm。
20
沥青路面的发展
Warren沥青混凝土路面
Ø 1910 年美国堪萨斯州托皮卡城（Topeka）的一项 法庭裁定认为，沥青混凝土混合料中采用最大粒径 为12.5 mm 的集料不侵犯Warren 的专利。
Ø 为了避免专利约束，美国普遍使用最大粒径1/2英寸 （12.7mm）以下的沥青混合料筑路，形成了以连 续级配和最大密实原则为主体的热拌沥青混凝土（ HMA)技术，并一直延续至今。
。 Ø 上面铺筑两层最大尺寸为65mm 的碎石层，两层
总厚度150-250mm。 Ø 最上面铺筑40mm 厚的磨耗层。 Ø 可以承担的荷载强度大约为88N/mm（沿宽度）
14
3、麦克丹姆（Macadam）碎石路 面
Ø 路基的上面，铺筑两 层最大粒径为75mm 的手工碎石，两层的 总厚度为200mm。
24
5、水泥混凝土路面的发展
Ø 水泥混凝土作为一项专利技术（Portland Cement Concrete —PCC）出现于1824年。
Ø 1901-1903年，Warren以HMA(Hot-Mix Asphalt Mixture)铺装材料和工艺过程为主要内容申报了专 利。
Ø 专利涉及HMA、沥青胶结料、旧路加铺罩面等技术 。
Ø 含有6%的沥青含量，以及通过适宜的集料级配21得到
沥青路面的发展
Topeka沥青混凝土路面（细级配沥青混合料）
5
课程主要内容
Ø 刚性路面设计 Ø 加铺层设计：旧路评价、加铺层设计 Ø 路面结构非确定性分析和可靠度概念 Ø 设计路面的概念和方法 Ø 设计材料的概念和方法
6
拟安排的课程论文题目
Ø 路面结构通常受哪些因素影响？比较合理的设计程 序是怎样的？
Ø 通过诺模图的形式定量指出路面结构的受力状态， 变化幅度，影响因素（荷载、层厚、模量比、层间 结合、环境变化（水土温）等）。
Ø 面层：用平滑的多边形砌 块铺筑而成，缝隙用石灰 砂浆灌注。
Ø 基层：石灰稳定沙砾。 Ø 下基层：石灰稳定碎石。 Ø 垫层：石灰砂浆粘接的片
石垫层。
12
2、泰尔福特（Telford）路面
典型的泰尔福特路面结构 13
泰尔福特路面特点
Ø 路面结构总厚度约为350-450mm。 Ø 底层用100mm 宽、75 -180mm 高的大石块修筑
17
4、沥青路面的发展
焦油麦克丹姆路面
Ø 1848 年建于诺丁汉姆郊外，1854年法国， 1866年美国。
Ø 焦油含量一般为6%，空隙率为17%。 Ø 碎石集料2mm 的通过率约为20%，磨耗层的
厚度约为50mm。
18
沥青路面的发展
拌合式路面
Ø 在路床上摊铺集料； Ø 洒布沥青结合料； Ø 用圆盘耙和犁现场拌和沥青和集料； Ø 碾压沥青混合料（压路机下的路面不出现位移）； Ø 在碾压成型的磨耗层上面撒布细集料并做成封层。
22
沥青路面的发展
Topeka沥青混凝土路面特点 “Topeka mix”含约30% 的级配碎石（12.5 mm
筛孔通过量为100%），砂的用量为58 -62%（ 2.00 mm -0.075 mm），矿粉填料的用量为8 12%（100%通过0.075 mm 筛孔），沥青用量为 ：7.5 -9.5%。
路面结构设计原理
王端宜教授/博导
1
课程要求的基础知识
Ø 土和道路材料方面的相关知识 Ø 路基和路面的相关知识 Ø 结构分析和设计方面的知识 Ø 计算机操作方面的能力
2
主要参考书
Ø 《路面分析与设计》黄仰贤 著 Ø 《路面设计原理》 华工道路工程研究所 Ø 《高等级公路半刚性基层沥青路面》 沙庆林编著 Ø 《公路沥青路面设计规范》交通部 Ø 《公路水泥混凝土路面施工规范》交通部
23
沥青路面的发展
Warrenite–Bitulithic沥青混凝土路面（1910年） Ø 结构层厚度为25 mm，经挑选的矿质集料用沥青
裹覆再碾压进下层的沥青路面（大石料、小石料 、矿粉、沥青构成）。 Ø 在未经压实的沥青层上加铺一个薄的沥青磨耗层 ，可以防止下面沥青层中的大骨料直接接触压路 机的钢轮并被压碎，从而破坏混合料的级配。
典型的麦克丹姆路面结构
Ø 最上面是50mm厚磨
耗层，由最大粒径25
mm的集料铺筑而成
15
。
麦克丹姆碎石路面特点
Байду номын сангаас
麦克丹姆路面芯样
Ø 强调使用有棱角的集料代 替圆形沙砾。
Ø 将路基设计成具有一定的 横向坡度的以利于排水。
Ø 可以承担的荷载强度大约 为158N/mm（沿宽度） 。
16
No stone larger than will enter a man’s mouth should go into a road. 不能将比人的口大的 石料用于筑路。
3
课程目标
Ø 培养路面结构分析和设计方面的基本能力 Ø 了解影响路面结构设计的相关因素（交通量、材
料特性、环境因素等） Ø 掌握路面结构设计的各类方法（以力学—经验法
为主） Ø 培养论文写作和报告的能力
4
课程主要内容
Ø 路面的类型、路面设计应考虑的因素 Ø 柔性路面分析：弯沉/应力/应变 Ø 刚性路面分析：弯沉/应力 Ø 交通量分析：当量换算系数 Ø 材料特性：定义材料特性的主要指标和试验 Ø 柔性路面设计
Ø 刚性路面中的应力构成及影响因素分析。 Ø 不同设计体系当量换算原则，比较其合理性和优缺
点。
7
拟安排的课程论文题目
Ø 定义材料特性的主要指标有哪些？如何确定？ Ø 如何比较经验设计体系和力学经验设计体系？ Ø 我国刚性路面设计的基本程序。 Ø 旧路评价的主要内容，加铺层设计思路。
8
一、路面发展历史
Ø 道路是指对公众开放的，供客货车辆、行人和牲 畜行走的路线。
Ø 路面是道路上修筑的一个坚硬光滑的表面，是直 接承受行驶车辆的作用，是道路工程的重要组成 部分，可以使道路更加舒适和耐久。
9
1、古代的道路(石板）
现存的古罗马道路
中国宋代以来的道路（广州）
10
罗马道路的路面结构
11
罗马道路的路面结构
沥青路面的发展
薄层沥青路面（sheet asphalt pavements）
Ø 磨耗层：由沥青和砂拌制而成，厚度40 -50 mm ；
Ø 联结层：由沥青和碎石拌成，厚度40 mm； Ø 基层：水泥混凝土或经破碎的旧路面，厚度：轻
型交通100 mm、重型交通150 mm。
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沥青路面的发展
Warren沥青混凝土路面
Ø 1910 年美国堪萨斯州托皮卡城（Topeka）的一项 法庭裁定认为，沥青混凝土混合料中采用最大粒径 为12.5 mm 的集料不侵犯Warren 的专利。
Ø 为了避免专利约束，美国普遍使用最大粒径1/2英寸 （12.7mm）以下的沥青混合料筑路，形成了以连 续级配和最大密实原则为主体的热拌沥青混凝土（ HMA)技术，并一直延续至今。
。 Ø 上面铺筑两层最大尺寸为65mm 的碎石层，两层
总厚度150-250mm。 Ø 最上面铺筑40mm 厚的磨耗层。 Ø 可以承担的荷载强度大约为88N/mm（沿宽度）
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3、麦克丹姆（Macadam）碎石路 面
Ø 路基的上面，铺筑两 层最大粒径为75mm 的手工碎石，两层的 总厚度为200mm。
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5、水泥混凝土路面的发展
Ø 水泥混凝土作为一项专利技术（Portland Cement Concrete —PCC）出现于1824年。
Ø 1901-1903年，Warren以HMA(Hot-Mix Asphalt Mixture)铺装材料和工艺过程为主要内容申报了专 利。
Ø 专利涉及HMA、沥青胶结料、旧路加铺罩面等技术 。
Ø 含有6%的沥青含量，以及通过适宜的集料级配21得到
沥青路面的发展
Topeka沥青混凝土路面（细级配沥青混合料）
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课程主要内容
Ø 刚性路面设计 Ø 加铺层设计：旧路评价、加铺层设计 Ø 路面结构非确定性分析和可靠度概念 Ø 设计路面的概念和方法 Ø 设计材料的概念和方法
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拟安排的课程论文题目
Ø 路面结构通常受哪些因素影响？比较合理的设计程 序是怎样的？
Ø 通过诺模图的形式定量指出路面结构的受力状态， 变化幅度，影响因素（荷载、层厚、模量比、层间 结合、环境变化（水土温）等）。
Ø 面层：用平滑的多边形砌 块铺筑而成，缝隙用石灰 砂浆灌注。
Ø 基层：石灰稳定沙砾。 Ø 下基层：石灰稳定碎石。 Ø 垫层：石灰砂浆粘接的片
石垫层。
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2、泰尔福特（Telford）路面
典型的泰尔福特路面结构 13
泰尔福特路面特点
Ø 路面结构总厚度约为350-450mm。 Ø 底层用100mm 宽、75 -180mm 高的大石块修筑
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4、沥青路面的发展
焦油麦克丹姆路面
Ø 1848 年建于诺丁汉姆郊外，1854年法国， 1866年美国。
Ø 焦油含量一般为6%，空隙率为17%。 Ø 碎石集料2mm 的通过率约为20%，磨耗层的
厚度约为50mm。
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沥青路面的发展
拌合式路面
Ø 在路床上摊铺集料； Ø 洒布沥青结合料； Ø 用圆盘耙和犁现场拌和沥青和集料； Ø 碾压沥青混合料（压路机下的路面不出现位移）； Ø 在碾压成型的磨耗层上面撒布细集料并做成封层。
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沥青路面的发展
Topeka沥青混凝土路面特点 “Topeka mix”含约30% 的级配碎石（12.5 mm
筛孔通过量为100%），砂的用量为58 -62%（ 2.00 mm -0.075 mm），矿粉填料的用量为8 12%（100%通过0.075 mm 筛孔），沥青用量为 ：7.5 -9.5%。
路面结构设计原理
王端宜教授/博导
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课程要求的基础知识
Ø 土和道路材料方面的相关知识 Ø 路基和路面的相关知识 Ø 结构分析和设计方面的知识 Ø 计算机操作方面的能力
2
主要参考书
Ø 《路面分析与设计》黄仰贤 著 Ø 《路面设计原理》 华工道路工程研究所 Ø 《高等级公路半刚性基层沥青路面》 沙庆林编著 Ø 《公路沥青路面设计规范》交通部 Ø 《公路水泥混凝土路面施工规范》交通部
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沥青路面的发展
Warrenite–Bitulithic沥青混凝土路面（1910年） Ø 结构层厚度为25 mm，经挑选的矿质集料用沥青
裹覆再碾压进下层的沥青路面（大石料、小石料 、矿粉、沥青构成）。 Ø 在未经压实的沥青层上加铺一个薄的沥青磨耗层 ，可以防止下面沥青层中的大骨料直接接触压路 机的钢轮并被压碎，从而破坏混合料的级配。
典型的麦克丹姆路面结构
Ø 最上面是50mm厚磨
耗层，由最大粒径25
mm的集料铺筑而成
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。
麦克丹姆碎石路面特点
Байду номын сангаас
麦克丹姆路面芯样
Ø 强调使用有棱角的集料代 替圆形沙砾。
Ø 将路基设计成具有一定的 横向坡度的以利于排水。
Ø 可以承担的荷载强度大约 为158N/mm（沿宽度） 。
16
No stone larger than will enter a man’s mouth should go into a road. 不能将比人的口大的 石料用于筑路。
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课程目标
Ø 培养路面结构分析和设计方面的基本能力 Ø 了解影响路面结构设计的相关因素（交通量、材
料特性、环境因素等） Ø 掌握路面结构设计的各类方法（以力学—经验法
为主） Ø 培养论文写作和报告的能力
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课程主要内容
Ø 路面的类型、路面设计应考虑的因素 Ø 柔性路面分析：弯沉/应力/应变 Ø 刚性路面分析：弯沉/应力 Ø 交通量分析：当量换算系数 Ø 材料特性：定义材料特性的主要指标和试验 Ø 柔性路面设计
Ø 刚性路面中的应力构成及影响因素分析。 Ø 不同设计体系当量换算原则，比较其合理性和优缺
点。
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拟安排的课程论文题目
Ø 定义材料特性的主要指标有哪些？如何确定？ Ø 如何比较经验设计体系和力学经验设计体系？ Ø 我国刚性路面设计的基本程序。 Ø 旧路评价的主要内容，加铺层设计思路。
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一、路面发展历史
Ø 道路是指对公众开放的，供客货车辆、行人和牲 畜行走的路线。
Ø 路面是道路上修筑的一个坚硬光滑的表面，是直 接承受行驶车辆的作用，是道路工程的重要组成 部分，可以使道路更加舒适和耐久。
9
1、古代的道路(石板）
现存的古罗马道路
中国宋代以来的道路（广州）
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罗马道路的路面结构
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罗马道路的路面结构