沥青路面结构设计(2)
公路沥青路面设计规范设计方法
公路沥青路面设计规范设计方法篇一：沥青路面设计要求5.2 路面加铺结构材料（5%水泥稳定碎石、沥青碎石与沥青混凝土） 5.2.1基质沥青、改性沥青、改性乳化沥青、防水卷材的技术要求改性沥青AC-20C和改性沥青AC-13C-13用基质沥青技术指标应达到表7.6所列的技术要求：表5.6 A级道路石油沥青70#技术要求改性乳化沥青应满足下表所列技术要求：表5.8 阳离子改性乳化沥青技术要求 5.2.2 石料① 粗集料的基本性质要求用于沥青混凝土路面的粗集料是指2.36mm以上的集料，粗集料应由具有生产许可证的采石场生产。
改性沥青应满足以下技术要求：表5.7 SBS聚合物改性沥青技术指标要求为保证沥青混凝土的强度和抗水损害能力，粗集料宜选用与沥青粘附性能好的碱性硬质石料，石料与沥青的粘附性应达到5级。
如缺乏碱性石料，只能采用花岗岩等酸性石料时，应添加抗剥落剂，使石料与沥青的粘附性达到5级。
粗集料应满足下表5.10所示的技术要求。
② 细集料的基本性质要求细集料宜采用碱性硬质碎石轧制的机制砂作为细集料。
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒组成。
如缺乏碱性石料，只能采用花岗岩等酸性石料时，应添加抗剥落剂。
如其技术指标应满足表5.11所列的技术要求：表5.10 石料技术要求沈阳市市政工程设计研究院1/3表5.13 沥青混凝土用矿粉的质量要求5.2.4 抗剥落剂为保证沥青混合料中石料与沥青的粘附性，在石料与沥青的粘附达不到5级的条件下，需采用添加质量优良，长期抗剥落性能好的抗剥落剂，或者采取掺加一定量的消石灰代替矿粉的方法来提高石料与沥青的粘附能力。
5.2.5 沥青混凝土的级配与性能注：1、当石料与沥青与石料的粘附性达不到5级时，应采用添加抗剥落剂等措施使沥青与石料的粘附性达到5级。
①AC-13C混合料的级配：AC-13C的级配应满足下表所列的级配范围：表5.14AC-13C级配要求表5.11 沥青混凝土用细集料的技术要求② 改性沥青AC-13C混合料的性能要求：改性沥青AC-13C的性能要求如下表所示：表5.15 改性沥青AC-13C性能要求细集料的级配应满足表5.12所列的级配要求。
路面结构设计
1沥青路面设计1.1路面设计原则①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件，结合当地实际经验进行。
②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。
③结合当地实际，在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。
④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。
⑤为提高路面工程质量，应进行机械化施工。
⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。
1.2新建沥青路面设计1.2.1设计标准①由《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）可得，路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表1.1的规定1.1目标可靠度和目标可靠指标公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路目标可靠度（%） 95 90 85 80 70目标可靠指标β 1.65 1.28 1.04 0.84 0.52②该公路为二级公路，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的规定（如下表1.2所示）路面结构设计年限为12年。
1.2路面结构设计使用年限（年）公路等级 设计使用年限 公路等级 设计使用年限高速公路、一级公路 15 三级公路 10 二级公路 12 四级公路 8③采用下表1.3的参数，标准荷载为BZZ-100。
表1.3设计轴载的参数1设计轴载（KN） 轮胎接地压强（Mpa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）100 0.70 213.0 319.51.2.2交通荷载参数分析①根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）附录A.1车型分类。
②交通数据调查该项目交通量见表1.4，交通增长率为7.0%，方向系数取0.5，可靠度系数β取为1.04，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）采用水平3的车道系数，根据表1.5取为1.0。
表1.4 交通组成交通组成 交通量（辆/日） 车型 交通组成 交通量（辆/日） 车型 小客车 739 小 跃进NJ131105 小66 中大客车 285 大 五十铃NPR595G北京BJ130 250 小 江淮196 中HF140A交通SH361 102 大 江淮HF150155 中太拖拉138 83 大 东风KM340189 中85 特大 金杯SY132 395 小 东风SP9135B46 特大 金杯SY450 345 小 五十铃EXR181L1.5 车道系数单向车道数 1 2 3 ≥4高速公路 - 0.70-0.85 0.45-0.60 0.40-0.50其他等级公路 1.00 0.50-0.75 0.50-0.75 - 各类车型技术参数见表1.6。
沥青路面结构的设计
沥青路面结构的设计高书店金胜一(双鸭山市路桥队，黑龙江双鸭山155100)工程夔苤[摘要】沥青路面适合于各种车辆通行，并具有坚实、耐久、平整、良好的抗精、防渗、耐疲劳的性能，在我国公路建设中被广泛应用，但由于结构设计不合理等种种原因，使得沥青路面早期破坏现象时有发生。
日蝴】高速公路；沥青路面；结构设计沥青路面适合于各种车辆通行，并具有坚实、耐久、平整、良好的抗精、防渗、耐疲劳的性能，在我国公路建设中被广泛应用，但由于结构设计不合理等原因，使得沥青路面早期破坏现象时有发生。
因此，应结合公路沥青路面厚度设计，公路沥青路面结构设计中的几个问题。
1半刚性基层沥青路面结构及设计由于交通量迅速增加，沥青面层逐步向沥青混凝土发展，半刚性基层和底基层的强度要求也随之增加，沥青缺乏和路面承载能力的矛盾更加激化。
“强基薄面”的半刚性基层沥青路面成为我国沥青路面结构的主要形式。
半刚性基层的整体强度高，板体性好等优点，使沥青路面具有很高的承载能力。
但是随着时代的发展，现在我国对半刚性基层以及薄沥青面层开始产生许多新的看法，发现了：1)国内外普遍重视的半刚性基层可能引起收缩裂缝问题确实是个无法改变的事实，尽管采取了增加碎石用量，减少细颗粒及限制土的含量，取消了泥灰结碎石等类型，把石灰上等稳定细粒及限制在下基层，努力控制施工含水量等一系列减少干燥收缩和温度收缩的措施，使路面的收缩裂缝的反射缝有了明显的减少，间距有了明显的拉长，有些沥青面层较厚的高速公路甚至几乎很少发现反射缝。
由于半刚性基层中细颗粒部分较多，尤其象二灰碎石那样的结构。
仅石灰、粉煤灰的比例，一般超过20％，半刚性基层中的粗集料已经不能或很难形成嵌挤，完全成为一种悬浮密实式的结构，基层的强度主要依靠无机结合料的剂量，再加上我国路面设计主要以弯沉作为承载能力设计指标，一般认为路面破坏是由于弯沉不足造成的。
笔者这种设计思想指导下，容许弯沉值随之也不断减小，规范对半刚性基层的强度要求也不断提高。
沥青路面结构设计
新建沥青路面构造设计步骤新建沥青路面通常按以下步骤进展路面构造设计：1〕根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。
2〕按路基土类与干湿类型，将路基划分为假设干路段〔在一般情况下路段长度不宜小于500m，假设为大规模机械化施工，不宜小于1km〕，确定各路段土基回弹模量值。
3〕根据已有经历和标准推荐的路面构造，拟定几种可能的路面构造组合与厚度方案，根据选用的材料进展配合比试验及测定各构造层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各构造层材料设计参数。
4〕根据设计弯沉值计算路面厚度。
对高速公路、一级公路、二级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。
如不满足要求，或调整路面构造层厚度，或变更路面构造组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进展。
对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否满足要求。
简述贝克曼梁法测定土基回弹弯沉的步骤:试验前首先要做好准备工作:1、检查并保持测定用车的车况及刹车性能良好，2、汽车装载使后轴符合标准轴载的要求；3、测定轮胎接地面积，求出当量圆直径；4、检查测试用百分表灵敏情况。
测试步骤：1、选点，按照测试性质，频率在测试路段上选点；2、将测试车后轮轮隙对准测点后约3-5CM处的位置上；3、将弯沉仪插入汽车后轮轮缝隙处，与汽车行驶方向一致，弯沉仪测头放置在轮隙中心偏前3-5CM处，将百分表安装在弯沉仪测杆上；4、汽车缓缓前进，百分表顺着变形的增加顺时针转动，当转动到最大时迅速读取读数L1，汽车仍在前进，表针反时针回转，待汽车驶出弯沉影响半径后，汽车停顿，读取终读数L2；5、计算回弹弯沉值。
回弹值修正：1、如在非不利季节测试应进展季节修正；2、沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过20±2度范围时，应进展温度修正；当采用3.6M的弯沉仪对半刚性基层沥青路面进展测定时,应进展支点修正.一、公路回弹弯沉值的作用〔一〕概述路基路面回弹弯沉的设计计算与检测，是公路建立过程中必不可少的一部份，是勘察设计、施工监理和检测单位都要进展的一个工作事项。
我国沥青路面设计方法及典型实例
我国沥青路面设计方法及典型实例1、设计理论-层状体系理论2、设计指标和要求; （1）轮隙中间路表面（A点）计算弯沉值小于或等于设计弯沉值（2）轮隙中心下（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力3、弯沉概念（1）回弹弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。
（2）残余弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。
（3）总弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形（回弹弯沉+残余弯沉）。
（4）容许弯沉：路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大回弹弯沉值。
（5）设计弯沉：是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大弯沉值。
4、弯沉测定;（1）贝克曼法：传统检测方法，速度慢，静态测试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准方法。
（2）自动弯沉仪法：利用贝克曼法原理快速连续测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼进行标定换算。
（3）落锤弯沉仪法：利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用时应用贝克曼进行标定换算。
5、设计弯沉的调查与分析（1）我国把第四外观等级作为路面临界破坏状态，以第四外观等级路面的弯沉值的低限作为临界状态的划界标准，从表中所列的外观特征可知，这样的临界状态相当于路面已疲劳开裂并伴有少量永久变形的情况。
（2）对相同路面结构不同外观特征的路段进行测定后发现，外观等级数愈高，弯沉值愈大，并且外观等级同弯沉值大小有着明显的联系。
因此可以在弯沉值与不同时期的累计交通量间建立关系。
6、设计弯沉值; 设计弯沉值是路面峻工验收时、最不利季节、路面在标准轴载作用下测得的最大(代表)回弹弯沉值。
可根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的路面弯沉设计值。
7、容许弯拉应力对沥青混凝土的极限劈裂强度，系指15℃时的极限劈裂强度；对水泥稳定类材料龄期为90d 的极限劈裂强度(MPa)；对二灰稳定类、石灰稳定类材料系指龄期为180d的极限劈裂强度(MPa)，水泥粉煤灰稳定类120d的极限劈裂强度(MPa) 。
公路沥青路面结构图设计
max R
R
sp
Ks
sp ——结构层材料的极限劈裂强度（MPa），由试验确定。
K s ——抗拉强度结构系数。
1沥青路面设计理论与设计指标
抗拉强度结构系数Ks，与材料的疲劳特性有关。
R
sp
Ks
Ks
0.09 Aa
N 0.22 e
/
Ac
沥青混凝土面层
Ks
0.35
N 0.11 e
/
Ac
无机结合料稳定集料
疲劳开裂 剪切开裂 收缩开裂 反射开裂
泛油、磨光
拥包、波浪
车辙
泛油
纵向裂缝
横向裂缝
龟裂、坑槽
网裂
1 沥青路面设计理论与设计指标
开裂和变形为沥青路面的主要破坏模式：
（1）疲劳开裂
r r
[[rRrR]]
—拉应力（结构层开裂）
（2）车
辙 LC [LCR ]—永久变形
高速、一级公路15mm 二级、三级公路20mm
高速公路
—
其他等级公路
1.00
2 0.70～0.85 0.50～0.75
3 0.45～0.60 0. 50～0.75
≥4 0.40～0.50
—
2沥青路面设计依据
4.沥青路面设计年限
公路等级
路面结构设计使用年限（年）
设计使用年限 公路等级
设计使用年限
高速公路、一级公路
15
三级公路
10
二级公路
12
四级公路
3 沥青路面结构组合设计
4）满足结构层层间结合要求
沥青结合料层之间应设置粘层；沥青结合料层与基层层 间应设置封层，宜设置透层。 无机结合料稳定基层与沥青结合料面层之间应设置沥青 碎石、级配碎石联结层。 岩石或填石路基顶面应设置整平层，厚度为20～30cm
公路沥青路面设计
2.室内实验法： 取代表性土样，在室内按最佳含水量制备三组试件，分别击实不同的次数，测得不同压实度下的相对应的回弹模量
值，绘制压实度与回弹模量曲线，查图求得标准压实度条件下土的回弹模量值。
3.换算法： 利用E0~L0、E0~K、E0~CBR的换算关系式，确定回弹模量值。 4.查表法：无实测条件时采用。
三、路面材料强度设计参数的确定方法
以设计弯沉值计算路面厚度并对结构层进行层底拉应力验算时，各层材料的 模量均采用抗压回弹模量，沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度采用劈裂试验 测得劈裂强度。
第四节 设计弯沉值与容许拉应力计算 一、设计弯沉值计算 1.设计弯沉值的含义：
根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路表弯沉设计值。 2.路面外观状态的类型：
（二）起因
车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。 同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。
5、低温缩裂 （一）表现
横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝 （二）起因
路面结构中某些整体性结构层在低温（通常为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应 力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂
Rs /Ks
Ks为抗拉强度结构系数。
对于沥青混凝:K土 s 面 0.0层 9Ne0.22/Ac
对于无机结合料 料类 :稳 Ks 定 0.3集 5Ne0.11/Ac 对于无机结合粒 料土 稳 :类 Ks定 0细 .45Ne0.11/Ac
第五节 沥青 路面结构组合设计
一、沥青路面设计内容 1.交通量实测、分析、预测； 2.路面结构层原材料的选择； 3.混合料配合比设计； 4.设计参数的测试与确定； 5.路面结构组合设计与厚度计算； 6.路面排水系统设计和其他路面工程设计等； 7.路面结构方案的技术经济综合比选，提出推荐方案。
沥青路面结构设计
沥青路面结构设计沥青路面结构设计是公路工程中重要的一环，它直接关系到道路的使用寿命和运行安全。
在进行沥青路面结构设计时，需要考虑交通量、重载车辆、气候条件、土质情况以及预算等因素。
本文将通过分析这些因素，提出一种合理的沥青路面结构设计方案。
一、确定路面类型根据道路的功能要求和交通量情况，我们可以确定沥青路面的类型。
常见的路面类型有城市次干道、农村道路和高速公路等。
不同类型的路面对材料的要求和结构设计也存在差异。
例如，城市次干道由于交通量较大，需要考虑更高的耐久性和承载力，因此需要采用更厚的路面结构。
二、确定路面厚度路面厚度是沥青路面结构设计的一个重要参数。
一般来说，沥青路面的厚度应根据交通量和土质条件来确定。
交通量大、重载车辆多的道路需要更大的厚度来保证其承载能力。
根据设计规范，我们可以确定相应的路面厚度。
三、选择路基材料路基材料是沥青路面结构设计中关键的一环。
路基材料应具备良好的承载力和稳定性，以确保路面的稳定性和耐久性。
在选择路基材料时，需要考虑土质条件、地下水位、土壤胶结特性等因素。
一般来说，砾石、碎石等坚固的材料可作为路基材料，通过压实等处理方法提高其承载力和稳定性。
四、确定基层材料基层材料是路面结构中的重要组成部分，它负责分散交通荷载并传递到路基。
常见的基层材料有碎石、砂砾等。
在选择基层材料时，需要考虑交通量、土质条件、预算等因素。
一般来说，交通量大、重载车辆多的路段需要采用较坚固的基层材料以提高承载力。
同时，预算也是一个重要的考虑因素，在满足设计要求的前提下，选择经济实用的基层材料。
五、选择沥青混合料沥青混合料是沥青路面结构设计中关键的一环。
沥青混合料是通过沥青与骨料混合而成的，它应具备良好的耐久性、抗剥落性和稳定性。
在选择沥青混合料时，需要考虑交通量、气候条件、路面类型等因素。
例如，交通量大、重载车辆多的道路需要选择抗水剥离性能好的沥青混合料以提高耐久性。
六、确定路面结构层数根据路面类型、交通量和预算等因素，我们可以确定沥青路面的结构层数。
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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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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（3）乳化(rǔhuà)碎石沥青路面
底基层：20cm石灰土
2-2.沥青路面设计规范2017-条文解读
岩石或填石路基顶面：设置整平层（200~300mm）。 路床要求：干燥或中湿状态，防止地表水或地下水侵入。
基层和底基层
基层和底基层要求：足够的承载力，抗疲劳开裂性能，足够的 耐久性和水稳定性，足够的抗永久变形能力（沥青结合料类和 粒料类基层）。 基层和底基层材料类型选用：参照表4.4.2。
再生沥青混合料和再生无机结合料稳定材料：可用于各交通荷 载等级的基层和底基层。厂拌热再生沥青混合料：宜用于极重、 特重和重交通荷载等级的基层。
沥青贯入式碎石层厚度：40~80mm。乳化沥青贯入式路面的厚 度：≤50mm。上拌下贯式路面的拌和厚度：≥25mm。
沥青表处：可分为单层、双层和三层。单层表处厚度： 10~15mm。双层表处厚度：15~25mm。三层表处厚度： 25~30mm。
功能层
季节性冻土地区路面厚度不满足防冻要求时：增设防冻层。 防冻层材料：粗砂、砂砾、碎石等。
设计使用年限内预期的交通荷载参数：按附录A进行调查和分 析，并确定相应的交通荷载等级。 加铺层以及经处治后的既有路面结构在设计使用年限内的使用 性能要求：符合规范规定。
既有路面破坏不严重且结构性能较好时既有路面结构层和加铺 层结构验算：
既有路面破坏严重或结构性能不足时加铺层结构验算：
再生材料设计参数确定：实测或依据工程经验。
无机结合料稳定类材料
无机结合料稳定类材料公称最大粒径要求：
水泥稳定类材料水泥剂量要求：
贫混凝土材料要求：
无机结合料稳定类材料7d无侧限抗压强度要求：
无机结合料稳定类材料弯拉强度和弹性模量确定：
无机结合料稳定类结构层验算时弹性模量修正：
冻土地区，高速和一级路石灰粉煤灰类基层抗冻性能试验：
一般规定
路面结构组合设计：考虑路面结构力学特性、功能特性、长期 性能衰变规律、损坏特点，遵循路基-路面综合设计理念。 保证路面结构安全、耐久、全寿命周期经济合理
沥青路面知识点
（一）沥青路面结构及类型1.沥青路面结构层分四部分：面层、基层、底基层、垫层。
2.面层可由1—3层组成，表面层要根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层根据公路等级、沥青厚度、气候条件选择适当的结构层。
3.基层是起主要承重作用的层次；对材料强度有较高要求；可设一层或两层，设两层时，分别称为上基层、下基层。
4.底基层起次要承重作用；材料强度要求比基层略低；可设一层或两层，设两层时，分别称为上底基层、下底基层。
5.垫层设在底基层与土层之间，起排水、隔水、防冻、防污等作用。
（两水、两防）6.沥青路面按技术品质和使用情况分为四种：沥青混凝土路面，沥青碎石路面，沥青贯入式，沥青表面处治。
7.沥青混凝土路面：适用各级公路的面层（使用年限15—20年）。
优点:（1）采用相当数量的矿粉；(2)较高的粘结力使路面有很高的强度，可承受繁重交通；（3）较小的空隙率使其具有透水性小，水稳性好，耐久性高，有较强的抵抗自然因素的能力。
不足：（1）允许拉应变值较小，会产生横向裂缝，对基层强度要求高；（2）对高温和低温稳定性均有要求。
8.沥青碎石路面：热拌沥青碎石适于三、四级公路；中粒式、粗粒式沥青碎石宜作沥青混凝土面层的下层、联结层和整平层。
优点：（1）高温稳定性好，不易起波浪；（2）冬季不易产生冻缩裂缝，行车荷载作用下裂缝少；（3）路面易保持粗糙，有利于高速行车；（4）对材料要求宽，材料组成设计比容易满足要求；（5）沥青用量少，不用矿粉，造价低。
不足：孔隙较大，路面容易渗水和老化。
9.沥青贯入式：适于三、四级路面，也可作为沥青混凝土面层的联结层。
优点：(1)强度与稳定性主要由石料相互嵌挤作用而成。
（2）温度稳定性好，热天不易出现推移、壅包，冷天不易出现低温裂缝。
10.沥青表面处治：用沥青和集料按层铺法或拌合铺筑而成的厚度不超过3cm沥青面层。
按浇洒沥青和撒布集料遍数不同，分为单层、双层、三层式。
一般用于三、四级公路，也可用作沥青路面的磨耗层、防滑层。
路基路面课程设计-沥青路面结构设计
《路基路面工程》课程设计沥青路面结构设计姓名班级土木121指导教师完成日期2015.7.15课设成绩□优秀□良好□中等□及格□不及格大连交通大学土木与安全工程学院铁道教研室《路基路面工程》课程设计考核体系及评分参考标准《路基路面工程》课程设计任务书一、设计的目的与意义：通过本课程设计，学生能够根据已知的设计资料及使用要求完成高速公路的沥青砼路面结构组合设计及沥青路面改建设计，掌握沥青路面结构设计的一般方法，具备初步的独立设计能力；熟记路面的结构组合设计的基本原理；掌握多层弹性体系厚度换算方法（包括以弯沉为设计指标的厚度换算及以层底弯拉应力为验算指标的厚度换算）及沥青砼路面的厚度设计；了解老路调查的方法和内容，全面掌握旧路补强设计的流程。
提高综合运用所学理论知识，具备独立分析问题和解决问题的能力。
二、设计题目：（一）高速公路沥青路面结构设计1、基本设计资料：辽宁某两地预修建一条四车道的高速公路，路基宽度26米，设中央分隔带，计算行车速度100Km/h，全线全封闭全立交，设计交通量按20年预测，根据调查研究预计通车后，公路沿线年交通量平均增长率：前十年为γ=6%，后十年为3%。
该地区处于Ⅱ2区，为粘质土，稠度为1.0。
路线位于平原微丘区，填土高度平均为2.50米。
本次设计最小填土高度为1.50m，最大填土高度4.0m，地下水位位于路基设计标高以下2m。
当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好。
沿线有多个石灰厂及水泥厂，产量大、质量好。
另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设，本项目所在地域较缺乏砂砾。
调查及勘探中，未发现有影响工程稳定的不良工程地质现象。
地区属季节性冰冻地区，土基冻深为50cm。
预测该路竣工后第一年的交通组成如下页表。
要求根据以上设计资料，设计计算确定合理的半刚性沥青路面结构。
2、设计依据：（1）交通部颁《公路沥青路面设计规范》JTJD50-2006，北京：人民交通出版社(2)交通部颁《公路工程技术标准》JTG B01-2003，北京：人民交通出版社(3)交通部颁《公路与城市道路设计手册》及其它相关书籍（4）《路基路面工程》教材（5）预测交通组成表3、设计方法与设计内容（1）轴载分析。
沥青路面构造
引言概述：沥青路面是现代道路建设中常见的一种路面结构形式，它具有较好的耐久性和耐久性。
沥青路面的构造是确保道路稳定性和舒适性的重要因素。
本文将详细介绍沥青路面构造的相关知识，包括基底层、沥青层、面层、排水层和边沟等构造要点。
正文内容：1.基底层1.1基底层的作用：基底层是承受上部荷载并分散荷载到地基中的关键层，其作用是提供稳定的支撑。
1.2材料选择：基底层的常用材料有碎石、砂砾、碎砖等，其选择应根据路面使用要求和当地地质条件来确定。
1.3施工方法：基底层的施工包括平整、压实和边沟的处理等，合理的施工方法能够保证基底层的稳定性和均匀性。
2.沥青层2.1沥青层的作用：沥青层是承受交通荷载并传递到基底层的主要层，其作用是提供较好的强度和柔性。
2.2沥青混合料的选取：沥青混合料的选取包括选择适当的沥青黏度和矿料组合，以满足路面的使用要求。
2.3施工方法：沥青层的施工包括铺设、压实和养护等，合理的施工方法能够保证沥青层的均匀性和稳定性。
3.面层3.1面层的作用：面层是直接接触车辆轮胎的层，其作用是提供良好的车辆行驶舒适性和抗滑性。
3.2面层材料的选择：面层的常用材料有沥青混凝土、水泥混凝土等，其选择应根据路面的功能需求和设计要求来确定。
3.3施工方法：面层的施工包括铺设、压实和养护等，合理的施工方法能够保证面层的平整度和质量。
4.排水层4.1排水层的作用：排水层用于排除路面积水，防止水分对路面结构的侵蚀。
4.2材料选择：排水层的常用材料有碎石、砂砾、聚合物等，其选择应根据路面的排水要求和当地气候条件来确定。
4.3施工方法：排水层的施工包括铺设、压实和边沟的处理等，合理的施工方法能够保证排水层的通畅性和稳定性。
5.边沟5.1边沟的作用：边沟用于排除路面旁边积聚的雨水和污水，保持路面干燥清洁。
5.2边沟材料的选择：边沟的常用材料有混凝土、砖石、水泥砂浆等，其选择应根据路面的排水要求和设计要求来确定。
5.3施工方法：边沟的施工包括挖掘、安装边沟砖或水泥板等，合理的施工方法能够保证边沟的排水功能和稳定性。
公路沥青路面设计规范
公路沥青路面设计规范（JTG D50-200612 术语、符号2.1 术语2.1.1 沥青路面asphalt pavement 铺筑沥青面层的路面结构2.1.2 半刚性基层semi-rigid base 采用无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的基层。
2.1.3 刚性基层rigid base 采用普通混凝土、碾压式棍凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料做的墓层。
2.1.4 柔性墓层flexible base 采用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯人式碎石，以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层。
粒料类材料，包括级配碎石、级配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砾石经轧制掺配而成的级配碎砾石，以及泥结碎石、泥灰结碎石、填隙碎石等基层材料。
2.1.5 414 载借axte load spectrum 各种车辆不同轴重的概率分布。
2.1.6 当量轴次equivalent single axle loads 按弯沉等效或拉应力等效的原则，将不同车型、不同轴载作用次数换算为与标准轴载l00kN 相当的轴载作用次数。
2.1.7 累计当量轴次cumulative equivalent axle loads 在设计年限内，考虑车道系数后，一个车道上的当量轴次总和。
2.1.8 设计年限design period 在计算累计当量轴次时所取用的基准时间。
3.1.8 交通量宜根据表3.1.8 的规定划分为四个等级。
设计时可根据累计当量轴次Ne（次/车道）或每车道、每日平均大型客车及中型以上的各种货车交通量〔辆〃（d"车道）〕，选择一个较高的交通等级作为设计交通等级。
表 3.1.8 交通等级I I I II交通等级I B2Z100累t.卜标准丨大客车及中型以上的各种货车交通量丨丨丨轴次N.1次/车道）I〔辆厂（d •车邀）1 II I ------------------------ 1------------------------------------------ 1I轻交通I <3x1沪|< 600 II I ------------------------ 1------------------------------------------ 1I 中等交通I3 x !00 一121（）7 I 600- 1500 II ---------- 1 ----------------------- 1------------------------------------------ 1I 重交通〔1.2x1 夕-2.5 x 1 口I1 500-3 000 II ---------- 1 ----------------------- 1------------------------------------------ 1} } > 3 000I _______ I________________ I____________________________ I公路沥青路面设计规范UM U50-2006 改性沥青的技术指标应符合现行国家标准、规范，行业标准、规范的相关要求。
沥青混凝土路面结构设计
小议沥青混凝土路面结构设计【摘要】：路面是直接承受上部作用的结构，而路面结构设计是决定其质量的决定因素，故对其进行研究具有非常重要的意义，本文以下内容将对沥青混凝土路面结构设计进行分析和探讨，仅供参考。
【关键词】：沥青混凝土；路面；结构设计中图分类号：tu375 文献标识码：a 文章编号：1、前言沥青混凝土路面是用沥青混凝土材料铺筑在路基上供车辆行驶的层状构造物，具有承受车辆重量、抵抗车轮磨耗和保持道路表面平整的作用，所以路面必须要有足够的强度、较高的稳定性、一定的平整度、适当的抗滑能力、行车时不产生过大的扬尘等特点，以减少路面和车辆构件的损坏，保持良好的视距，减少环境污染。
而要使得沥青路面具有以上的功能，其路面结构设计是关键，良好的路面结构设计是沥青路面各项功能正常发挥的基础，故对其进行研究具有非常重要的意义。
本文以下内容将对沥青混凝土路面结构设计进行分析探讨，仅供参考。
2、混凝土沥青路面的组成低、中级路面一般结构层次较少，通常包括面层、基层、垫层等层次；高级路面结构层次较多，一般包括面层、联结层、基层、底基层、垫层等层次。
下面将对其进行分别介绍：第一，面层。
是直接同行车和大气相接触的层次。
承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响。
因此，面层应较其他各层具有更高的结构强度、刚度、不透水和温度稳定性，表面还应有良好的平整度、粗糙度和耐磨性。
面层有时采用上下两层的双层结构。
第二，联结层。
是为了加强面层与基层之间的联结和提高面层抵抗疲劳能力而设置的，也是面层的路面结构一部分。
多用于交通繁重的道路，有时为了防止或减少面层受下层裂缝反映的影响，也采用联结层。
第三，基层。
是路面结构中的承重部分。
主要承受车辆荷载的竖向力,并把面层传下来的力扩散到垫层或土基,故基层也应具有足够的强度和刚度。
基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但也应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后产生过大的变形，导致面层损坏。
沥青路面结构设计计算说明书(含电算)
沥青路面结构设计计算说明书(一)设计资料济南地区新建一级公路，设计速度为80km/h，双向四车道。
沿线土质为粘土，地下水位为1m，路基填土高度为1.2m。
公路沿线有可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰供应。
根据工程可行性报告得知，近期交通组成与交通量、不同车型的交通参数见表1，交通量年平均增长率为6％。
【表1.1 近期交通组成与交通量、车辆交通参数】注：基本要求为车道系数、车辆类型分布系数、当量设计轴载换算系数等均按照新建沥青路面，可采用水平三选取计算。
(二)设计任务该公路拟采用沥青路面结构，沥青面层要求采用沥青混凝土，基层采用无机结合料稳定类基层，试设计沥青路面结构和厚度。
(三)设计步骤1.交通荷载参数分析依表1.1，初始年大型客车和货车双向年平均日交通量为1946辆/日，交通量年增率γ=6%.(1)设计使用年限根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)3.0.2，沥青路面一级公路的设计使用年限t=15(年)。
(2)方向系数及车道系数根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)A.2.4，方向系数DDF取0.55。
根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)A.2.5，车道系数LDF取0.6。
(3)各类车比例、满载比例、设计轴载换算系数整体式货车即表1.1中3类、4类、5类车，占比为62.95%；半挂式货车即表1.1中7类车，占比为16.19%。
根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）A.2.6，新建路面按水平三考虑，故公路TTC分类为TTC4，由此车辆类型分布系数VCDF(%)分别为如下：【表3.1.1 车辆类型分布系数】各类车型的满载车占比PERmh如下取值：【表3.1.2 各类车型满载车占比】2-11类车辆当量设计轴载换算系数EALFml (非满)和EALFmh(满)依不同计算作用，如下：【表3.1.3 2-11类车辆当量设计轴载换算系数】(4)交通荷载等级、设计使用年限内设计车道的年平均日当量轴次初始年设计车道的年平均日货车交通量Q1=AADTT×DDF×LDF=642(辆/日)，设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量(辆)Qt = Q1×365×[(1+γ)t-1]/γ=5454258(辆/日)，属于中等交通荷载等级；初始年设计车道的年平均当量轴次N1=Q1×Σ(VCDFm×EALFm)=1043.4(次)，设计使用年限内设计车道的年平均日当量轴次Nt依表3.1.3有：①当验算沥青混合料层疲劳开裂时:设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne1=8864560(次)；②当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时:设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne2=6.146937×108(次)；③当验算沥青混合料层永久变形量时:通车至首次针对车辙维修期限内设计车道的当量设计轴载累计作用次数Ne3=8864560(次)；④当验算路基顶面竖向压应变时:设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne4=1.393465×107(次)。
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使用年限初的弯沉，所以应该将容许弯沉换算为 设计弯沉。容许弯沉比设计弯沉大1.2倍
a
17
基层考虑
上式建立的年代比较久远，只适用于碎砾石柔性 基层，对半刚性基层，上式应该除以1.6的系数。
ld60 N 0 0.2A cAsA b
Ab为基层类型系数。 半刚性基层时，Ab=1； 柔性基层时，Ab=1.6。 Ac对高速公路和一级公路都为1。
第七章 沥青路面结构设计
引言 路面损坏分析与设计考虑
路面结构组合设计 我国现行沥青路面设计方法
国外解析类方法
a
1
一、引言
理解设计方法 目前设计方法的分类 另一种更科学的设计方法分类
a
2
二、路面损坏分析与设计考虑
1、路面损坏分析
裂缝类
疲劳裂缝 反射裂缝 低温裂缝
车辙
变形类
沉陷
松散
表面损坏类
坑槽
应考虑那些方面的因素？
a
24
五、国外解析类方法
设计指标
沥青层底面的弯拉疲劳应变 路基顶面的压应变（考虑荷载重复作用）
验算指标
车辙深度 其它整体性材料底面的弯拉疲劳应变
a
25
C1C2PP12
4.3
5或4.0
或
Ns N1
C1C2PP1s
4.35或4.0
式中，C1为轴型系数，C1=1+1.2(m-1), m为轴数 C2为轮组系数，单轮组时a C2＝6.4，双轮组时C2＝1.0。22
基于弯拉应力指标的等效换算
推导过程与上面的过程类似，要用到的关系式
是：
1 ld1
泛油
a
3
• 疲劳裂缝
a
4
• 反射裂缝
低温开裂
a
5
沉陷
车辙
a
6
波浪、拥包
a
7
坑槽
a
8
泛油
松散
a
9
7.3 路面结构组合设计
➢ 轻交通－中交通时的结构组合设计原则 ➢ 重交通时的结构组合设计原则 ➢ 结构组合示例
a
10
轻交通 ——中交通结构组合设计原则
按照道路等级和交通要求选择面层等级和 类型
假设甲乙两种荷载作用在路面结构上次，则其疲 劳消耗为：
5
1 D1 N1
60A0ldc1AsAb
和
a
5
D2
1 N2
60Al0dc2AsAb
21
令D1=D2，则
N2 N1
ld1 ld 2
5
根据大量的弯沉实测结果，可知
ld1
代入上式，可得l：d2
C1'C2'
P1 P2
C3C4
P1 Ps
8
C3为轴型系数，C3=1＋2（m-1）
C4为轮型系数，单轮组时Ca 4=18.5，双轮组时C4=1.0。23
材料参数
P186-187，请自己学习。原则上应该做试验测 定。
思考题
获得模量、强度的方法有那些方法，它们与我们
前面讲述的方法有什么不同？在选择材料的参数时，
的处理
十分重视路面排水系统的设计
a
12
四、我国现行沥青路面 设计方法
设计指标和计算图式 弯沉计算 应力计算 轴载换算 材料参数（模量和强度）
a
13
设计指标
▪ 路面表面回弹弯沉
lS ld
▪ 沥青混凝土面层底面弯拉应力
R
▪ 整体性基层底面弯拉应力
Ra
14
弯沉计算
计算弯沉 设计弯沉 基层考虑 关于新规范的说明
关于新规范的说明
a
18
应力计算
路面应力计算
按照P141、142的图10-8、10-9计算。
容许应力计算
材料的弯拉疲劳方程可以写成
Nf A1rbRaN bfr
fr为弯拉强度。我国采用劈裂强度代替弯拉强度
a
19
不同材料的容许弯拉应力
沥青材料：
R 11.1
无机结合料稳定粒料：
1 Ac Aa
N0.22fsp
R2.85Ac7 N0.11 fsp
无机结合料稳定土：
R2.22Ac2 N0.11 fsp
式中各系数见交通部《公路沥青路面设计规
范（JTJ014-97）》，人民a 交通出版社。
20
轴载换算
轴载的等效换算
两种轴载作用于同一路面结构上，所造成的疲劳 损耗相同，则称两种荷载的作用次数等效
基于弯沉指标的等效换算
按各结构层的功能选择结构层次
按各结构层的应力分布特性
顾及各结构层次本身的特性
考虑环境状况的不利影响
适当的层数和厚度
a
11
重交通时结构组合设计原则
正确认识各结构层的作用，考虑各结构层对路面 长期使用性能的影响
沥青层应保证足够的厚度，交通量越大，沥青层 的厚度应越大
沥青层材料设计 基层模量应具有适当的模量 当采用半刚性材料作为基层或垫层时，应作适当
a
15
计算弯沉
路面理论弯沉
le
2p
E1
We
理论弯沉需要修正，修正系数F为：
Fls le
W Wes F2Ep0ls 0.38
计算弯沉为
1.61
ls
2p E1
WeaFE 20p0.39
F E W 1 e16
设计弯沉
容许弯沉
lR
ANb
1
1AcAs
N0.2
设计弯沉
容许弯沉为使用年限末的弯沉，路面设计需要