第三篇1分篇第四章沥青路面设计
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第三篇 路面工程
（第一分篇）
第四章
▪ 沥青路面设计
教学要求
1.知道沥青路面的分类及基本特性； 2.会描述沥青路面常见破坏模式及形成机理； 3.能描述沥青路面的的设计理论、设计内容和设计指标； 4.会计算沥青路面设计指标、会确定有关参数和交通等级； 5.会根据材料特点及设计原则进行沥青路面结构组合设计； 6.会运用设计规范应用软件进行沥青路面的设计计算；
❖ 因素:材料的性质(种类、组成 等)、环境因素(温度、湿度等) ，沥青混合料的劲度及孔隙率
❖ 措施：保证沥青混合料具有较 高的压实度。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
5.沥青路面的老化特性
❖ 原因： 施工过程中超过规范规定的高温加热老化和使用过 程中的空气 紫外线照射等长期作用而老化。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
一、沥青路面的基本特性
1.沥青路面的高温稳定性
高温季节在车辆荷载作用下抵抗变形的能力。 ❖ 常见病害：推挤、车辙、拥包 ❖ 原因：抗剪切能力不足
车辙
拥包
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
4
1.沥青路面的高温稳定性
处理措施： 选用稠度较大和黏结力较强的沥青 注意矿料的级配组成、矿料颗粒形状和表面特征 （材料）粒径、针片状颗粒含量 增加碎石用量等。
❖ （5）符合国家环境保护的有关规定，保护相关人员的安全和 健康，重视材料的再生利用与废弃料的处理；
❖ （6）高速公路、一级公路的沥青路面不宜采用分期修建，软 土地区或高填方路基、黄土湿陷地区等可能产生较大沉降的路 段，以及初期交通量较小的公路可“一次设计、分期修建”。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
常见水稳定性的沥青路面病害
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
疲劳开裂
❖ 疲劳开裂：是指由于车轮荷载的反复作用，路面材料在低于极 限抗拉强度的情况下，结构层经受重复拉应力或拉应变过大最 终导致结构层开裂。
❖ 特点:路表无显著的永久变形，开始阶段多数是细而短的横向开 裂，并逐渐发展为网状”裂，裂缝的宽度和范围不断扩大。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
路面设计在外业调查时需收集的资料有
❖ 1.交通量及交通组成情况； ❖ 2. ❖ 3. ❖ 4. ❖ 5. ❖ 6பைடு நூலகம் ❖ 7. ❖ 8. ❖ 9.
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
五、沥青路面的设计原则
❖ （1）开展现场资料调查和收集工作，做好交通荷载分析与 预 测，按照全寿命周期成本的理念进行路面设计；
❖ （2）调查掌握沿线路基特点，查明土质、路基干湿类型， 在对不良地质路段处理的基础上，进行路基路面综合设计；
❖ （3）结合当地条件，积极、慎重地推广新技术、新结构、 新材料、新工艺，并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完 善，逐步推广。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
五、沥青路面的设计原则
❖ （4）遵循因地制宜、合理选材、节约资源的原则，选择技术 先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案；
二、沥青路面的分类
1.按沥青面层强度构成原理分类 ❖ 密实型：颗粒尺寸连续多样，强度和稳定性主要取决于沥青混
合料的粘聚力和内摩阻力。 ❖ 嵌挤型：颗粒尺寸较为均一的集料与沥青分层铺筑或采用开级
配（半开级配）沥青碎石混合料铺筑，强度和稳定性主要依靠 集料之间相互嵌挤产生的内摩阻力，而粘结力则起次要作用。 ❖ 嵌挤密实型：沥青结构层的粗集料嵌挤作用较好，设计空隙率 较小（小于10%），其强度和稳定性主要取决于沥青混合料的 内摩阻力和粘聚力。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
第四章 沥青路面设计
第一节 沥青路面基本认知
❖ 沥青路面是指在柔性基层、半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青 混合料作面层的路面结构的总称，也称黑色路面。
❖ 沥青路面抗弯拉强度较低，其承载力与稳定性在很大程度上取 决于土基和基层的特性。
❖ 设计时需要考虑的因素: 对软弱土基或翻浆路段，必须预先加以处理。 低温时，沥青路面的抗变形能力很低，需设置防冻层。 交通量较大时，需考虑抗弯拉和抗疲劳开裂的能力，宜在沥青 面层下设置封层。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
3.沥青路面的水稳定性
❖ 沥青路面的水稳定性： 通常是指沥青混合料在水的作用下保持强度(黏结强度、 整体强度)的能力。
❖ 沥青混凝土的水稳定性指标： 浸水马歇尔试验和沥青 矿料的黏附性试验 冻融劈裂残留强度试验（年最低气温低于-21.5℃的寒冷 地区）。
❖ 措施: 使用水泥或消石灰处理集料表面， 掺加抗剥落剂 使用消石灰处理集料表面
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
2.按施工工艺分类 层铺法、路拌法、厂拌法
3.按使用品质分类 沥青混凝土（AC）路面 沥青碎石（AM）路面 沥青玛蹄脂碎石（SMA）路面 沥青贯入式 沥青表面处治 多碎石沥青混凝土（SAC）路面 大粒径沥青混凝土（LSAM）路面 开级配排水式抗滑磨耗层（OGFC）
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
2.沥青路面的低温抗裂性
❖ 沥青路面的低温开裂主要有两种形式：
一是由于气温骤降使面层产生温度收缩变形 二是由于一年四季气候的变化，使沥青面层产生温
度疲劳裂缝。
❖ 原因：
内因——青混合料的性质 外因——环境温度的变化，
车辆荷载的
❖ 措施：
▪ 使用稠度较低、温度敏 感性低的沥青。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
四、沥青路面的设计内容
❖ 1.交通量实测、分析与预测； ❖ 2.公路沿线自然因素（地质、水文、气象等）调查； ❖ 3.选择路面结构层原材料； ❖ 4.路面混合材料配合比设计； ❖ 5.路面材料设计参数的测试与确定； ❖ 6.路面结构组合设计与厚度计算； ❖ 7.路面排水系统设计和其他路面工程设计等； ❖ 8.路面结构方案的技术经济综合比选，提出推荐方案； ❖ 9.绘制路面结构图。
三、沥青路面的设计理论
❖ 基本假设：
❖ (1)各层连续的、完全弹性、均匀;
❖ (2)空间半无限体；
❖ (3)层间接触情况：或者位移完全连续(称
为连续体系)，或者层间仅竖向应力和
位移连续而无摩阻力(称为滑动体系)； ❖ (4)不计自重作用。
弹性层状体系示意图
❖ 我国现行的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50 2006)规定，沥 青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理 论．并以累计当量轴次来反映路面结构和材料的疲劳特征。
（第一分篇）
第四章
▪ 沥青路面设计
教学要求
1.知道沥青路面的分类及基本特性； 2.会描述沥青路面常见破坏模式及形成机理； 3.能描述沥青路面的的设计理论、设计内容和设计指标； 4.会计算沥青路面设计指标、会确定有关参数和交通等级； 5.会根据材料特点及设计原则进行沥青路面结构组合设计； 6.会运用设计规范应用软件进行沥青路面的设计计算；
❖ 因素:材料的性质(种类、组成 等)、环境因素(温度、湿度等) ，沥青混合料的劲度及孔隙率
❖ 措施：保证沥青混合料具有较 高的压实度。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
5.沥青路面的老化特性
❖ 原因： 施工过程中超过规范规定的高温加热老化和使用过 程中的空气 紫外线照射等长期作用而老化。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
一、沥青路面的基本特性
1.沥青路面的高温稳定性
高温季节在车辆荷载作用下抵抗变形的能力。 ❖ 常见病害：推挤、车辙、拥包 ❖ 原因：抗剪切能力不足
车辙
拥包
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
4
1.沥青路面的高温稳定性
处理措施： 选用稠度较大和黏结力较强的沥青 注意矿料的级配组成、矿料颗粒形状和表面特征 （材料）粒径、针片状颗粒含量 增加碎石用量等。
❖ （5）符合国家环境保护的有关规定，保护相关人员的安全和 健康，重视材料的再生利用与废弃料的处理；
❖ （6）高速公路、一级公路的沥青路面不宜采用分期修建，软 土地区或高填方路基、黄土湿陷地区等可能产生较大沉降的路 段，以及初期交通量较小的公路可“一次设计、分期修建”。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
常见水稳定性的沥青路面病害
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
疲劳开裂
❖ 疲劳开裂：是指由于车轮荷载的反复作用，路面材料在低于极 限抗拉强度的情况下，结构层经受重复拉应力或拉应变过大最 终导致结构层开裂。
❖ 特点:路表无显著的永久变形，开始阶段多数是细而短的横向开 裂，并逐渐发展为网状”裂，裂缝的宽度和范围不断扩大。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
路面设计在外业调查时需收集的资料有
❖ 1.交通量及交通组成情况； ❖ 2. ❖ 3. ❖ 4. ❖ 5. ❖ 6பைடு நூலகம் ❖ 7. ❖ 8. ❖ 9.
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
五、沥青路面的设计原则
❖ （1）开展现场资料调查和收集工作，做好交通荷载分析与 预 测，按照全寿命周期成本的理念进行路面设计；
❖ （2）调查掌握沿线路基特点，查明土质、路基干湿类型， 在对不良地质路段处理的基础上，进行路基路面综合设计；
❖ （3）结合当地条件，积极、慎重地推广新技术、新结构、 新材料、新工艺，并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完 善，逐步推广。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
五、沥青路面的设计原则
❖ （4）遵循因地制宜、合理选材、节约资源的原则，选择技术 先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案；
二、沥青路面的分类
1.按沥青面层强度构成原理分类 ❖ 密实型：颗粒尺寸连续多样，强度和稳定性主要取决于沥青混
合料的粘聚力和内摩阻力。 ❖ 嵌挤型：颗粒尺寸较为均一的集料与沥青分层铺筑或采用开级
配（半开级配）沥青碎石混合料铺筑，强度和稳定性主要依靠 集料之间相互嵌挤产生的内摩阻力，而粘结力则起次要作用。 ❖ 嵌挤密实型：沥青结构层的粗集料嵌挤作用较好，设计空隙率 较小（小于10%），其强度和稳定性主要取决于沥青混合料的 内摩阻力和粘聚力。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
第四章 沥青路面设计
第一节 沥青路面基本认知
❖ 沥青路面是指在柔性基层、半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青 混合料作面层的路面结构的总称，也称黑色路面。
❖ 沥青路面抗弯拉强度较低，其承载力与稳定性在很大程度上取 决于土基和基层的特性。
❖ 设计时需要考虑的因素: 对软弱土基或翻浆路段，必须预先加以处理。 低温时，沥青路面的抗变形能力很低，需设置防冻层。 交通量较大时，需考虑抗弯拉和抗疲劳开裂的能力，宜在沥青 面层下设置封层。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
3.沥青路面的水稳定性
❖ 沥青路面的水稳定性： 通常是指沥青混合料在水的作用下保持强度(黏结强度、 整体强度)的能力。
❖ 沥青混凝土的水稳定性指标： 浸水马歇尔试验和沥青 矿料的黏附性试验 冻融劈裂残留强度试验（年最低气温低于-21.5℃的寒冷 地区）。
❖ 措施: 使用水泥或消石灰处理集料表面， 掺加抗剥落剂 使用消石灰处理集料表面
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
2.按施工工艺分类 层铺法、路拌法、厂拌法
3.按使用品质分类 沥青混凝土（AC）路面 沥青碎石（AM）路面 沥青玛蹄脂碎石（SMA）路面 沥青贯入式 沥青表面处治 多碎石沥青混凝土（SAC）路面 大粒径沥青混凝土（LSAM）路面 开级配排水式抗滑磨耗层（OGFC）
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
2.沥青路面的低温抗裂性
❖ 沥青路面的低温开裂主要有两种形式：
一是由于气温骤降使面层产生温度收缩变形 二是由于一年四季气候的变化，使沥青面层产生温
度疲劳裂缝。
❖ 原因：
内因——青混合料的性质 外因——环境温度的变化，
车辆荷载的
❖ 措施：
▪ 使用稠度较低、温度敏 感性低的沥青。
第三篇1分篇第四章沥青路面设计
四、沥青路面的设计内容
❖ 1.交通量实测、分析与预测； ❖ 2.公路沿线自然因素（地质、水文、气象等）调查； ❖ 3.选择路面结构层原材料； ❖ 4.路面混合材料配合比设计； ❖ 5.路面材料设计参数的测试与确定； ❖ 6.路面结构组合设计与厚度计算； ❖ 7.路面排水系统设计和其他路面工程设计等； ❖ 8.路面结构方案的技术经济综合比选，提出推荐方案； ❖ 9.绘制路面结构图。
三、沥青路面的设计理论
❖ 基本假设：
❖ (1)各层连续的、完全弹性、均匀;
❖ (2)空间半无限体；
❖ (3)层间接触情况：或者位移完全连续(称
为连续体系)，或者层间仅竖向应力和
位移连续而无摩阻力(称为滑动体系)； ❖ (4)不计自重作用。
弹性层状体系示意图
❖ 我国现行的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50 2006)规定，沥 青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理 论．并以累计当量轴次来反映路面结构和材料的疲劳特征。