路基路面工程沥青路面设计

总结：理论分析法实质上就是把路面看成是一个 工程结构物，据行车荷载作用下，在路面中所产 生的应力、应变和位移量不超过路面任一结构层 中材料的容许应力、应变和位移量来选择和确定 路面结构层的组成和厚度，并以此来防止或减少 各种路面破坏现象的发生，控制或限制路面的结 构特性和使用品质在预定的设计使用年限内不恶 化到某一规定的程度。 目前，在我国路面设计中，视路面结构类型不同， 分别采用如下设计指标：
rt tR
tR ——某种温度下材料的容许拉应力
rt ——低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力
六、路面弯沉设计标准
路面弯沉：路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变
形。
我国现行的沥青路面设计方法采用设计弯沉作为路 面整体刚度的设计指标。 1、能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度 2、与路面的使用状态存在一定的内在联系 3、测定也比较方便。
三、疲劳开裂
（一）表现
路面无显著的永久变形，最初在 荷载作用部位形成细而短的横向 开裂，继而逐渐扩展成网状 （二）起因 较厚的沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用， 使结构层底面产生的拉应变（或拉应力）值超 过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表 面发展。稳定类整体性基层也会产生出疲劳开 裂，甚至导致面层破坏。与重复应变（或应力） 大小和路面的环境因素有关 。

1.为了控制路基路面的总变形，防止网裂、沉陷、 车辙，使路面具有足够的整体刚度和强度，采用 路面设计弯沉值Ld作为路面整体刚度和强度的控 制指标。即路面设计弯沉值Ld应大于或等于路表 实际可能产生的回弹弯沉值Ls，即Ls≤Ld。 2.为了防止沥青混凝土面层和半刚性基层（底基层） 的疲劳开裂，采用了沥青混凝土面层和半刚性基 层（底基层）底面的容许拉应力σR作为验算指标， 此值应大于或等于路面相应结构层底面实际可能 产生的最大弯拉应力σm，即σR ≤ σm。
max R
max——车轮的垂直力和水平力的共同作用下，面层中可能产
R ——材料的容许剪应力
生的最大剪应力
五、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 （三）设计指标
（五）注意与排水设计相结合
公路等级 路面等级 面层类型 设计 年限 设计年限内累计标准 轴次（万次/一车道）
高速、一级公路
二级公路 三级公路 四级公路
高级路面
高级路面 次高级路面 次高级路面 中级路面 低级路面
沥青混凝土、SMA
路基路面工程沥青路面设计
主要内容

弹性层状体系理论概述 沥青路面的破坏状态与设计标准 沥青路面结构组合设计 新建沥青路面的结构厚度计算 沥青路面改建设计
第一节 弹性层状体系理论概述
基本假设
1）各层是连续的、完全弹性的、均匀的、 各向同性的，以及位移和形变是微小的； 2）最下一层在水平方向和垂直向下方向 为无限大， 其上各层厚度为有限、水平方 向为无限大； 3）各层在水平方向无限远处及最下一层 向下无限深处，其应力、形变和位移为零； 4）层间接触情况，或者位移完全连续 （称连续体系），或者层间仅竖向应力和 位移连续而无摩阻力（称滑动体系）； 5）不计自重。
（三）设计指标
或
r R
r R
r 、 r ——结构层底面的拉应变和拉应力
R 、 R——结构层材料的容许疲劳拉应变和拉应力
四、推 移
（一）表现 受到较大的车轮水平荷载作用 时，路面表面出现推移和拥起 （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。 （三）设计指标
3.为了防止高温季节道路交叉口、停车厂等汽车 经常启动、制动地方沥青面层产生推挤和拥包 等破坏现象，采用了沥青面材料的容许剪应力 τR作为验算指标，其值应大于或等于面层破裂 面上实际可能产生的节 沥青路面结构组合设计
一、一般考虑
（一）路线、路基和路面要做总体设计——路基稳定、基层坚实、面层耐用 （二）因地制宜、合理选材 （三）方便施工、便于养护 （四）分期修建、逐步提高

路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标， 它是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、面层和基层类型而确定的 路面弯沉设计值，是路面厚度计算的主要依据。

路面设计弯沉值可以作为路面竣工后第一年不利 季节、路面温度为20℃时在标准轴载l00kN作用 下，竣工验收的最大回弹弯沉值，它与交通量、 公路等级、面层和基层类型有关。

h1
hi

p E1 μ1 Ei μi En μn
弹性层状体系示意图
第二节 沥青路面的破坏状态与设计指标
一、路面局部沉陷
（一）表现
在车轮作用下表面产生的较大凹陷 变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象
（二）起因 当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的车 轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。 （三）设计指标
z0 ——路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得
z0 z0
z0 ——路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次
数有关
二、车 辙
（一）表现 路面的纵向带状凹陷，是高级沥青路 面的主要破坏型式 （二）起因 是路面的结构层及土基在行车重复荷 载作用下的补充压实，以及结构层材 料的侧向位移产生的累积永久变形， 同荷载应力大小，重复作用次数以及 结构层和土基的性质有关 。 （三）设计指标
Lre Lre
或
Lre ——路面的计算总残余变形，由残余变形经验公式确定 Lre ——容许总残余变形，由使用要求确定
路基表面容许垂直应变 ，由路基残余变形和荷载应力、 E 0 ——应力重复次数及路基弹性模量之间经验关系确定。
E 0 E 0
E 0——路基表面的垂直应变，可由弹性层状体系理论求得