1、 道 路 工 程徐家鈺 程家駒同濟(jì)大學(xué)出版社 通過該次課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)重點掌握：柔性路面常見的損壞現(xiàn)象。熟悉柔性路面的設(shè)計指標(biāo)。了解柔性路面主要損壞形式產(chǎn)生的原因。本次授課的重點：柔性路面常見的損壞現(xiàn)象，柔性路面的主要設(shè)計指標(biāo)。難點：柔性路面的設(shè)計指標(biāo)目的要求重點與難點第二篇 道路路基路面結(jié)構(gòu) 第3章 柔性路面（1-2節(jié)）第3章 柔性路面 路面：是用各種筑路材料，按一定厚度與寬度、分層鋪筑在路基頂面上，直接承受車輛荷載和外界自然因素作用的層狀構(gòu)造物。 柔性路面：是用各種基層（水泥混凝土除外）和各類瀝青面層、碎（礫）石面層、塊料面層等組成的路面結(jié)構(gòu)。 路面設(shè)計：就是根據(jù)道路的使用任務(wù)、性質(zhì)、交通

2、量和交通組成，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牟牧稀⒆匀粭l件和地質(zhì)條件，并考慮路基狀況而進(jìn)行的一項綜合性結(jié)構(gòu)設(shè)計。 柔性路面設(shè)計的內(nèi)容包括：路面結(jié)構(gòu)層次的選擇與組合、各結(jié)構(gòu)層厚度的確定和結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計等。基本概念3-1 柔性路面常見的損壞現(xiàn)象 柔性路面的力學(xué)特點：各結(jié)構(gòu)層具有一定的塑性、彎沉變形較大；抗彎拉強度較小，主要依靠抗壓、抗剪強度來抵抗車輛荷載的作用。 柔性路面的破壞主要取決于荷載作用下的垂直位移和水平拉應(yīng)變（力）。同時，土基的剛度和穩(wěn)定性對路面結(jié)構(gòu)的整體強度和剛度也有較大的影響。 柔性路面常見的損壞形式有： 1、裂縫 2、沉陷和車轍 3、推移 4、坑槽 5、泛油1裂縫：是路面上較普遍的損壞現(xiàn)象，常表現(xiàn)

3、為縱向裂縫、橫向裂縫，以及縱橫交錯的龜裂等形態(tài)，有時還伴隨著其它損壞現(xiàn)象。2裂縫產(chǎn)生的原因：（1）基層軟弱，使面層由于變形過大而出現(xiàn)網(wǎng)裂；（2）在行車荷載的重復(fù)作用下，面層產(chǎn)生疲勞開裂；（3）面層材料過脆，或面層和基層的剛度相差懸殊，以及面層底部由行車荷載作用產(chǎn)生的拉應(yīng)力過大，使面層拉裂；（4）因半剛性基層的收縮而引起的反射裂縫；（5）因瀝青面層低溫收縮而產(chǎn)生的橫向裂縫；（6）由于瀝青材料老化等原因而產(chǎn)生的裂縫。二、沉陷和車轍1沉陷：是指路面出現(xiàn)局部下凹的現(xiàn)象。沉陷產(chǎn)生的原因：土基局部濕軟、路面強度不足或路面厚度過薄，以及由路面?zhèn)鞯酵粱膲毫Τ^了土基的承載力時，由于土基產(chǎn)生過大的垂直變形，而

4、導(dǎo)致路面沉陷。2車轍 若整個路段土基或基層強度不足，路面就會沿道路縱向、在行車輪跡集中處產(chǎn)生帶狀凹陷車轍。另外，在高溫季節(jié)，瀝青面層在車輛荷載的重復(fù)作用下，由永久變形積累也能形成車轍。三、推移 面層材料沿行車方向產(chǎn)生推擠、隆起，甚至形成波浪的現(xiàn)象稱為推移。 形成原因：在行車荷載的水平力、垂直力和撞擊力的共同作用下，使面層材料產(chǎn)生剪切破壞。在交叉口、公共汽車停靠站、收費站的前后經(jīng)常發(fā)生此類破壞。 若沿路面的縱向形成連續(xù)的、波長和波峰大致相同的“波浪現(xiàn)象”稱為搓板，搓板是推移的一種特例。行車方向四、坑槽 由于面層材料粘結(jié)力不足或在較大的行車荷載作用下，面層材料被磨損、碾碎，而產(chǎn)生細(xì)集料流失、粗骨料

5、外露，進(jìn)而失去聯(lián)結(jié)作用而出現(xiàn)的成片散開的現(xiàn)象稱為松散；松散的材料流失后就形成了坑槽。五、泛油 油石比過高的路段上，在高溫季節(jié)，因為瀝青路面軟化，而在其表面出現(xiàn)一層黑亮瀝青的現(xiàn)象稱為泛油。泛油發(fā)生后，面層材料的粘結(jié)力下降，瀝青容易被車輪粘著帶走而形成坑槽，而在瀝青材料落下處則形成了油包。 形成原因：瀝青的熱穩(wěn)定性不好，混合料組成中瀝青用量偏高。 綜合上述，可以看出柔性路面產(chǎn)生損壞的原因是多種多樣的。所以，在路面設(shè)計中，不僅要考慮路面各層次的必要厚度，還要重視路面結(jié)構(gòu)的組合，同時注意施工質(zhì)量和路面養(yǎng)護(hù)。以保證路面的使用品質(zhì)。3-2 柔性路面的設(shè)計指標(biāo)一、柔性路面的設(shè)計指標(biāo)的類型（一）彎沉指標(biāo) 彎沉

6、：是在一定的荷載作用下，路表面的豎向變形。它是反映路面整體承載能力高低和使用狀況好壞的最直觀、最簡單的指標(biāo)。 路表彎沉值是路面各結(jié)構(gòu)層變形的總和，對于瀝青路面，我國現(xiàn)行“瀝規(guī)”規(guī)定：以雙輪組車輪荷載作用下，在路表面輪隙中心處的彎沉作為路面整體抗變形能力的指標(biāo)。 根據(jù)要求，路面設(shè)計的控制方程應(yīng)滿足下式： 式中： ls 瀝青路面計算的最大彎沉值（1/100mm），一般指位于雙輪輪隙中心處的彎沉值。 ld瀝青路面設(shè)計彎沉值（1/100mm)。（二）抗拉指標(biāo) 經(jīng)驗證明：只用路面豎向變形作為路面的控制條件往往是不夠的，難以解決當(dāng)豎向變形尚在容許范圍的路面開裂、推移等問題。 瀝青路面在行車荷載的多次重復(fù)作

7、用下，由于疲勞現(xiàn)象而使其抗拉強度降低，從而出現(xiàn)了拉裂破壞。為此，必須驗算其抗拉能力。驗算時，按“彈性層狀體系”理論計算路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)的最大的拉應(yīng)力或拉應(yīng)變，并使其滿足：式中： 、 分別為路面結(jié)構(gòu)層底面的最大拉應(yīng)力和最大拉應(yīng)變，位于雙輪輪隙中心處，（圖2-3-2 b） ）中的C點； 、 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力和容許拉應(yīng)變。（三）抗剪指標(biāo) 瀝青混合料的抗剪強度主要來源于顆粒間的摩阻力和結(jié)合料的粘聚力，在車輪荷載的作用下，當(dāng)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)某點的剪應(yīng)力超過材料的抗剪強度時，路面便會產(chǎn)生剪切破壞。必要時，應(yīng)驗算其抗剪強度。式中： 路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)剪切截面上的剪應(yīng)力； 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許剪應(yīng)力。二、設(shè)計彎沉值

8、 在車輛荷載的作用下，路面表面的垂直變形稱為路表總彎沉l z。 路表總彎沉值包括可恢復(fù)的垂直變形（回彈彎沉） l 和 不可恢復(fù)的垂直變形（殘余彎沉） l p兩部分。即： 處于或接近彈性狀況的路面，其殘余彎沉很小。所以，我國現(xiàn)行“瀝規(guī)”采用路面的回彈彎沉來表示路面的抗變形能力。 路面設(shè)計彎沉值：是根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)一個車道上預(yù)測通過的累積當(dāng)量軸次、道路等級、面層和路面結(jié)構(gòu)類型而確定的彎沉設(shè)計值。 路面設(shè)計彎沉值的大小隨公路等級、交通量、軸型、面層和基層類型等因素而異。一般認(rèn)為：在一定軸型的荷載作用下，路面的變形越大，達(dá)到某一破壞狀態(tài)時的容許通過軸次就越少；反之則越多。 根據(jù)“瀝規(guī)”的規(guī)定，路面設(shè)計彎

9、沉值l d (1/100mm)可按下式確定:式中: AC 公路等級系數(shù)。高速公路、一級公路為1.0；二級公路為1.1；三、四級公路為1.2； AS面層類型系數(shù)。瀝青混凝土面層為1.0；熱拌和冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式路面、瀝青表面處治為1.1； Ab 路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)。半剛性基層瀝青路面， Ab =1.0；柔性基層瀝青路面， Ab =1.6。 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次。 其中： N1 路面竣工通車后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/日） 設(shè)計年限內(nèi)交通量的年平均增長率（%） 車道系數(shù)，見表2-3-1 T 設(shè)計年限，按表2-3-2確定。 標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100 標(biāo)準(zhǔn)軸載 BZZ-100 標(biāo)準(zhǔn)

10、軸載P(KN) 100單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d(cm) 21.30輪胎接地壓強p(MPa) 0.70 兩輪中心距離(cm) 1.5d 在計算Ne時，必須將不同軸載的作用次數(shù)換算為同一標(biāo)準(zhǔn)軸的當(dāng)量作用次數(shù)。路面設(shè)計中采用雙輪組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。 其計算參數(shù)見表2-3-3。 1當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)和進(jìn)行瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 將各級軸載按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量軸次N。式中： N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/d） n i 被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/d） P 標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）。 Pi被換算車型的各級軸載（KN） C 1軸數(shù)系數(shù)：當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸

11、載計算，此時軸數(shù)系數(shù)C1=m（軸數(shù)）；當(dāng)軸間距小于3m時，應(yīng)按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按式C1=1+1.2（m -1）計算。 C 2輪組系數(shù)：雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38。2當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 各級軸載均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量軸次。式中： C1 軸數(shù)系數(shù)。 當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)C1 =m（軸數(shù)）；當(dāng)軸間距小于3m時，應(yīng)按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按式C1 =1+2（m-1）計算。 C2 輪組系數(shù)：雙輪組為1，單輪組為18.5，四輪組為0.09。 例2-3-1：已知某載貨車為雙后軸（軸距3m）雙輪組，每一后軸重均為80KN，

12、前軸重30KN。試求該貨車通過1次相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)軸BZZ100作用幾次？ 解： 1當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)和進(jìn)行瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 由于雙后軸軸距3m將各級軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載2當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 由于雙后軸軸距3m將各級軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載 例2-3-2：某雙車道二級公路竣工通車第一年的交通量及相關(guān)資料（雙向）如下表所示，其面層材料為瀝青混凝土，基層為半剛性材料，路面的設(shè)計使用年限為12年，交通量年增長率為11%，并已知：Ac=1.1，As =1.0， Ab=1.0， =0.5。 試按上述條件計算路面的設(shè)計彎沉值。序號 汽車車型 前軸重 單后軸重 后軸數(shù) 后輪組數(shù) 后軸距 作用次數(shù) 次

13、日 1尼桑CWA5274.0 KN75.0 KN223m80解：（1）計算路面竣工通車第一年的雙向日平均當(dāng)量軸次： 尼桑CWA52：由于后軸軸距3m，所以 東風(fēng)EQ140：由于后軸軸距3m，所以 所以，N1=494.89+75.80=570.69（次/日） （2）計算設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次 （3）計算瀝青路面的設(shè)計彎沉值： 三、容許拉應(yīng)力 路面結(jié)構(gòu)層的容許拉應(yīng)力：是指路面結(jié)構(gòu)在行車荷載的反復(fù)作用下，達(dá)到臨界破壞狀態(tài)時所容許的最大拉應(yīng)力。 該應(yīng)力值較之一次荷載作用下的抗拉強度要小，減小的程度與重復(fù)荷載作用的次數(shù)及路面結(jié)構(gòu)層材料的性質(zhì)有關(guān)，容許拉應(yīng)力的計算公式為：式中： 容許拉應(yīng)力（M

14、Pa）。 瀝青混凝土或半剛性材料在規(guī)定溫度或齡期的極限劈裂強度（MPa）。 瀝青混凝土面層取15時的極限劈裂強度；水泥穩(wěn)定類材料取齡期90d的極限劈裂強度；二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料取齡期180d的極限劈裂強度；水泥粉煤灰穩(wěn)定類材料取齡期120d的極限劈裂強度。 Ks抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，它是反映材料疲勞強度性能的系數(shù)。 抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)Ks的計算公式如下： （1）對于瀝青混凝土面層：其中: Ac公路等級系數(shù)。高速公路、一級公路為1.0；二級公路為1.1；三、四級公路為1.2。 Ne設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次。 （2）對于無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類：（3）對于無機結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：四、容許剪應(yīng)

15、力 城市道路設(shè)計中還要求驗算瀝青面層的抗剪能力，為此需要計算容許剪應(yīng)力，具體見城市道路設(shè)計規(guī)范。五、瀝青路面抗滑標(biāo)準(zhǔn) 除了上述力學(xué)指標(biāo)外，尚應(yīng)控制路面的抗滑能力。 我國瀝青路面的抗滑標(biāo)準(zhǔn)見表2-3-4。 例2-3-3：已知在長清與平陰之間計劃修建一條四車道的一級公路，預(yù)測該路竣工后第一年的交通組成如下表所示，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長率為10%。 該路段路基處于5區(qū)，為粉質(zhì)土。面層采用三層式瀝青面層，上面層采用細(xì)粒式抗滑表層(厚度4cm)，中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度5cm)，下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)。基層采用水泥穩(wěn)定碎石(厚度取20cm)，底基層采用石灰土(

16、含灰量為12%，厚度待定)。 試進(jìn)行軸載換算與累計當(dāng)量軸次計算、設(shè)計彎沉值計算和路面結(jié)構(gòu)層各層底容許拉應(yīng)力計算。前軸重（KN）單后軸重（KN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量（次/日）三菱T653B29.348.01雙輪組-300黃河JN16358.6114.01雙輪組-400江淮HF15045.1101.51雙輪組-400解放SP920031.378.03雙輪組4m300東風(fēng)EQ15526.556.72雙輪組2m400交通組成表解：（1)軸載換算與累計當(dāng)量軸次計算路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 1)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力時軸載換算采用的計算公式: 式中： N標(biāo)準(zhǔn)軸

17、載的當(dāng)量軸次（次/d） n i 被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/d） P 標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）。 Pi被換算車型的各級軸載（KN） C 1軸數(shù)系數(shù)：當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)C1=m（軸數(shù)）；當(dāng)軸間距小于3m時，應(yīng)按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按式C1=1+1.2（m -1）計算。 C 2輪組系數(shù)：雙輪組為1，單輪組為6.4，四輪組為0.38。車型PiC1C2ni三菱T653B前軸29.316.43009.2后軸48.01130012.3黃河JN163前軸58.616.4400250.4后軸114.011400707.3江淮HF150前軸45.116.440080.2后

18、軸101.511400426.8解放SP9200前軸31.316.430012.3后軸78.031300305.4東風(fēng)EQ155前軸26.516.44007.9后軸56.72.2140074.6當(dāng) 量 軸 載 累 計1886.4 軸載換算結(jié)果（彎沉）根據(jù)設(shè)計規(guī)范，一級公路瀝青路面的設(shè)計年限取15年，四車道的車道系數(shù)是0.40.5，在此取0.45。累計當(dāng)量軸次計算（次）軸載換算軸載換算公式為: 2)驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力時式中： C1 軸數(shù)系數(shù)。 當(dāng)軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)C1 =m（軸數(shù)）；當(dāng)軸間距小于3m時，應(yīng)按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按式C1 =1+2（m-

19、1）計算。 C2 輪組系數(shù)：雙輪組為1，單輪組為18.5，四輪組為0.09。軸載換算結(jié)果表(半剛性基層層底拉應(yīng)力)車型Pi（KN）C1C2ni三菱T653B前軸29.3118.53000.30后軸48.0113000.85黃河JN163前軸58.6118.5400102.90后軸114.0114001141.03江淮HF150前軸45.1118.540012.67后軸101.511400450.60解放SP9200前軸31.3118.53000.51后軸78.031300123.31東風(fēng)EQ155前軸26.5118.54000.18后軸56.73140012.82當(dāng) 量 軸 載 累 計1845

20、.17 根據(jù)設(shè)計規(guī)范，一級公路瀝青路面的設(shè)計年限取15年，四車道的車道系數(shù)是0.40.5，在此取0.45。（次）累計當(dāng)量軸次計算式中: AC 公路等級系數(shù)。高速公路、一級公路為1.0；二級公路為1.1；三、四級公路為1.2； AS面層類型系數(shù)。瀝青混凝土面層為1.0；熱拌和冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式路面、瀝青表面處治為1.1； Ab 路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)。半剛性基層瀝青路面， Ab =1.0；柔性基層瀝青路面， Ab =1.6。 （2）設(shè)計彎沉值計算 根據(jù)已知條件： 該公路為一級公路，公路等級系數(shù)取1.0， 面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0， 半剛性基層，基層類型系數(shù)取1.0。（3）路面結(jié)構(gòu)層

21、各層底容許拉應(yīng)力計算 瀝青層層底拉應(yīng)力查表2-3-9a得上面層細(xì)粒式抗滑表層（MPa）中面層中粒式密級配瀝青混凝土（MPa）下面層粗粒式密級配瀝青混凝土（MPa）上面層層底拉應(yīng)力下面層層底拉應(yīng)力（MPa）中面層層底拉應(yīng)力（MPa）（MPa）水泥穩(wěn)定碎石基層層底拉應(yīng)力查表2-3-9b得水泥穩(wěn)定碎石（MPa）（MPa）石灰土底基層層底拉應(yīng)力查表2-3-9b得石灰土（MPa）（MPa） 通過該次課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)重點掌握：柔性路面的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計應(yīng)遵循的原則，新建柔性路面的設(shè)計步驟；熟悉新建柔性路面厚度的確定方法；了解各級公路柔性路面常見的組合結(jié)構(gòu)形式，改建柔性路面的設(shè)計。本次授課的重點：柔性路面的結(jié)構(gòu)

22、組合設(shè)計應(yīng)遵循的原則，新建柔性路面的設(shè)計步驟及厚度計算方法。難點：新建柔性路面厚度計算方法。目的要求重點與難點第二篇 道路路基路面結(jié)構(gòu) 第3章 柔性路面（3-5節(jié)）3-3 柔性路面的結(jié)構(gòu)組合 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：路面各分層的結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計。 各分層的結(jié)構(gòu)設(shè)計：是按照層位的作用，選擇結(jié)構(gòu)層的類型和確定材料組成，并提出相應(yīng)的施工要求等。 結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計：是按行車和自然因素對不同層位的要求，結(jié)合各類結(jié)構(gòu)層本身的性能，進(jìn)行合理的層位安排。一、柔性路面的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計應(yīng)遵循的原則（一）路線、路基、路面要作通盤考慮，總體設(shè)計 1在進(jìn)行路線設(shè)計時，應(yīng)充分考慮線位對路基的強度和穩(wěn)定性的影響，并做好排水設(shè)

23、計，為路面結(jié)構(gòu)提供良好的支承條件； 2將路基、墊層、基層和面層作為一個整體，進(jìn)行路基路面的綜合設(shè)計，達(dá)到路基穩(wěn)定、基層堅實、面層耐用。（二）根據(jù)各結(jié)構(gòu)層的功能和交通特點，選擇結(jié)構(gòu)層次1面層 直接承受自然因素和行車荷載的作用，要求高強、耐磨、熱穩(wěn)定性好和不透水，因而通常選用粘結(jié)力強的結(jié)合料和強度高的集料作為面層材料。2基層（底基層） （1）基層 作為主要承重層，要求其具有足夠的強度、一定的剛度和水穩(wěn)性。常用的基層類型有：瀝青穩(wěn)定類、半剛性基層和碎（礫）石混合料。 （2）底基層 作為次要承重層，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)夭牧希蛇x用強度和剛度較低的混合料。3路基 要使路基具有足夠的穩(wěn)定性，以保證路面的整體強度

24、，一般要求土基回彈模量不小于20MPa。為此，需要加強排水和達(dá)到規(guī)定的壓實度。尤其是當(dāng)水文條件較差時，應(yīng)加設(shè)墊層。（三）適應(yīng)行車荷載的作用，進(jìn)行強度和剛度的組合 1車輪荷載在路面內(nèi)引起的應(yīng)力和應(yīng)變是隨深度而遞減的，圖2-3-1。因此，各結(jié)構(gòu)層的強度和剛度應(yīng)按應(yīng)力、應(yīng)變的分布規(guī)律設(shè)置，而不應(yīng)出現(xiàn)倒裝結(jié)構(gòu)。 2相鄰結(jié)構(gòu)層之間的剛度不能相差過大。否則，上層底面將出現(xiàn)過大的拉應(yīng)變（或拉應(yīng)力）。（四）注意各結(jié)構(gòu)層的自身特點，作好層間結(jié)合 層間結(jié)合是否緊密，對上層底面拉應(yīng)力的大小有很大的影響，所以，要求層間組合必須要緊密、穩(wěn)定，避免產(chǎn)生滑移，以保證路面結(jié)構(gòu)的整體性和應(yīng)力傳播的連續(xù)性。 例如： 面層與基層之

25、間灑布透層油保證性質(zhì)不同的兩層之間的連接； 在塊石基層上設(shè)置碎石調(diào)平層保證基層表面的平整； 在半剛性基層上設(shè)粒料類過渡層減少基層裂縫對面層的影響。（五）確定適當(dāng)?shù)膶訑?shù)和厚度1路面結(jié)構(gòu)層數(shù) 為了體現(xiàn)出路面材料的強度、模量及路面結(jié)構(gòu)的荷載應(yīng)力、應(yīng)變沿深度而變化的規(guī)律，結(jié)構(gòu)層數(shù)越多越好。但是，如果層數(shù)過多，將帶來施工工藝以及材料制備上的困難，所以層數(shù)應(yīng)適當(dāng)。2路面結(jié)構(gòu)層厚度 各層的厚度除了滿足受力上的要求外，還應(yīng)考慮施工工藝上的要求，為了便于攤鋪和碾壓，層厚不宜過大和過小。 （1）各類結(jié)構(gòu)層按所使用的材料規(guī)格和施工工藝要求，要滿足最小施工厚度的要求。見表2-3-5。 （2）結(jié)構(gòu)層厚度的設(shè)計，一般是先

26、擬定面層的類型和厚度，再計算和調(diào)整其下各層的厚度。（六）考慮水溫狀況的影響，保證穩(wěn)定性 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計時，要使路面結(jié)構(gòu)整體在各種自然因素影響下，能夠保持干濕、冷熱的穩(wěn)定性。 例如： 在干旱地區(qū)，應(yīng)加強粒料嵌鎖或粘結(jié)，以防止松散、搓板； 在潮濕、多雨地區(qū)，應(yīng)采用水穩(wěn)性好的結(jié)構(gòu)、加強排水，以防滲、防滑、防軟化； 在冰凍地區(qū)，應(yīng)注意驗算防凍厚度或設(shè)置隔溫墊層，滿足凍穩(wěn)定性的要求。見表2-3-6。 二、路面結(jié)構(gòu)的分層和組合設(shè)計的步驟1根據(jù)道路等級，確定路面等級。2根據(jù)近期和遠(yuǎn)景的交通情況，決定是否分期修建。3根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和路基的干濕類型，決定土基是否需要處理，以及應(yīng)采取的處理的方式。4按就地

27、取材、因材設(shè)計的原則，根據(jù)材料的來源、施工條件、環(huán)境和交通因素，選擇結(jié)構(gòu)層類型和材料組成。5. 按應(yīng)力分布規(guī)律和結(jié)構(gòu)層性能的需要，安排結(jié)構(gòu)層的組合。 在進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合具體情況，分清矛盾的主次，合理運用結(jié)構(gòu)組合原則，以獲得符合當(dāng)?shù)亟煌āh(huán)境、材料、施工及養(yǎng)護(hù)等條件的路面結(jié)構(gòu)。三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合示例3-4 新建柔性路面的厚度確定 通過路面結(jié)構(gòu)組合，初步擬定了路面結(jié)構(gòu)方案，接下來需要對該結(jié)構(gòu)在荷載作用下的承載能力進(jìn)行驗算，以判斷所擬定結(jié)構(gòu)是否滿足受力方面的要求。 路面結(jié)構(gòu)的承載力與土基和各結(jié)構(gòu)層材料的回彈模量有關(guān)，同時與結(jié)構(gòu)層的厚度關(guān)系密切，在各結(jié)構(gòu)層材料選定（回彈模量為定值）前提

28、下，通過計算和調(diào)整各結(jié)構(gòu)層的厚度來滿足路面設(shè)計要求。 路面厚度的確定方法有兩種：經(jīng)驗法和理論法。 經(jīng)驗法：以已有的經(jīng)驗和試驗為依據(jù)，確定路面各結(jié)構(gòu)層的厚度； 美國的加州承載比法（CBR） 美國各州工作者協(xié)會法（AASHO） 英、法等流行的“典型結(jié)構(gòu)、經(jīng)驗厚度法” 理論法：以力學(xué)分析為基礎(chǔ)，并考慮環(huán)境、交通條件及材料特性等因素的影響，確定路面各結(jié)構(gòu)層的厚度。 我國現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計方法采用：以“雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀體系理論”為基礎(chǔ)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和厚度計算 理論法。一、計算圖示 將土基看作是均質(zhì)的彈性半無限體，其應(yīng)力與應(yīng)變呈直線關(guān)系，可以用“彈性半無限體理論”來求解土基內(nèi)的受力情況。但

29、是，當(dāng)在土基之上鋪筑了一層或幾層路面結(jié)構(gòu)后，就變?yōu)榱硕鄬芋w系。因此，需用“彈性層狀體系理論”來計算土基及路面結(jié)構(gòu)層中的應(yīng)力、應(yīng)變和位移。 彈性層狀體系理論假設(shè)： 各路面結(jié)構(gòu)層具有一定的厚度，而在水平方向上是無限的； 路面材料的應(yīng)力和應(yīng)變之間呈直線關(guān)系； 土基和路面各結(jié)構(gòu)層的層面之間是一種完全連續(xù)接觸的； 將標(biāo)準(zhǔn)軸載一側(cè)的雙輪組荷載簡化成兩個圓形均布荷載，圓心距離為3倍的荷載當(dāng)量圓半徑。圖2-3-2 雙圓均布垂直荷載作用下的計算圖式二、路表面的彎沉計算 現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計規(guī)范是以設(shè)計彎沉值作為路面結(jié)構(gòu)整體剛度的設(shè)計指標(biāo)。為此，需要計算初擬路面結(jié)構(gòu)的路表彎沉值ls，使之與設(shè)計彎沉值ld相比較，以檢

30、驗所擬定的路面結(jié)構(gòu)層的整體剛度是否滿足設(shè)計要求。 路表彎沉計算點選在雙圓均布荷載作用下的輪隙中心處A點。該點的路表彎沉值計算公式：式中： 路表計算彎沉值（0.01mm） 、 標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強（MPa）和當(dāng)量圓半徑（cm） 土基的回彈模量（MPa） 理論彎沉系數(shù) 路面各結(jié)構(gòu)層的抗壓回彈模量 路面各結(jié)構(gòu)層的厚度。 F 彎沉綜合修正系數(shù)。三、結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力 為防止路面出現(xiàn)疲勞開裂，在以彎沉為指標(biāo)控制好路面結(jié)構(gòu)層的厚度后，還要驗算瀝青混凝土面層、以及基層的層底，在車輛荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力是否超過容許值。 計算層層底的最大拉應(yīng)力計算公式：式中： 理論最大拉應(yīng)力系數(shù)。 以單圓中心（B點）、單

31、圓半徑二分之一處D、單圓內(nèi)側(cè)邊緣點E及雙圓輪隙中心（C點）為計算點，并取其較大值作為層底拉應(yīng)力。四、防凍厚度的驗算 在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段，應(yīng)對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行防凍厚度驗算。 防凍厚度與當(dāng)?shù)氐亩矩?fù)溫度累計值、路面結(jié)構(gòu)層的熱物性、路基潮濕類型、路基土類，以及道路凍深有關(guān)。 道路凍深的計算公式：式中： hd 從路表面至道路凍結(jié)線的深度（cm）； a 路面結(jié)構(gòu)層材料的熱物性系數(shù)，表2-3-10，P344。 b 路基橫斷面填、挖系數(shù)，表2-3-11，P345。 c 路基潮濕類型系數(shù)，表2-3-12，P344。 f 最近10年的凍結(jié)指數(shù)平均值。其中，凍結(jié)指數(shù)是指一年中平均負(fù)溫度的累計值。 注：若

32、路面結(jié)構(gòu)層的總厚度小于最小防凍厚度時，應(yīng)增設(shè)防凍墊層，使路面的總厚度滿足最小防凍厚度的要求，或者通過調(diào)整路面結(jié)構(gòu)材料來滿足防凍要求。五、新建柔性路面的設(shè)計步驟 1根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，確定公路等級和面層類型，計算設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次和路表設(shè)計彎沉值。 2按路基的土類與干濕類型，將設(shè)計路段劃分為若干路段(在一般情況下路段長度不宜小于500m)，確定各路段土基的回彈模量。 3參考推薦結(jié)構(gòu)，擬定幾種可行的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，確定各層材料的回彈模量等設(shè)計參數(shù)。 4根據(jù)設(shè)計彎沉值確定路面設(shè)計層的厚度，并進(jìn)行相應(yīng)的驗算。 對高速公路、一級公路、二級公路還應(yīng)采用專用的設(shè)計程序驗算其層底拉應(yīng)力

33、；對于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級和次高級路面，尚應(yīng)驗算防凍厚度是否符合要求。有條件時，對重載交通路面宜檢驗瀝青混合料的抗剪強度。 5進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。 上述設(shè)計程序框圖如圖2-3-3，P346。 例2-3-3：已知在長清與平陰之間計劃修建一條四車道的一級公路，預(yù)測該路竣工后第一年的交通組成如下表所示，在使用期內(nèi)交通量的年平均增長率為10%。 該路段路基處于5區(qū)，為粉質(zhì)土。面層采用三層式瀝青面層，上面層采用細(xì)粒式抗滑表層(厚度4cm)，中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度5cm)，下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)。基層采用水泥穩(wěn)定碎石(厚度取20cm)，底基層采用石灰土(含灰量為12%，厚度待定)。 試應(yīng)用設(shè)計程序進(jìn)行軸載換算與累計當(dāng)量軸次計算、設(shè)計彎沉值計算和路面結(jié)構(gòu)層隔層底拉應(yīng)力計算。前軸重（KN）單后軸重（KN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量（次/日）三菱T653B29.348.01雙輪組-300黃河JN16358.6114.01雙輪組-400江淮HF15045.1101.51雙輪組-400解放SP920031.378.03雙輪組4m300東風(fēng)EQ15526.556.72雙輪組2m400交通