第十十四四章章瀝瀝青青路路面面設設計計14.1概述述一、、瀝青青路路面面設設計計內內容容：：結構構組組合合設設計計材料料組組成成設設計計厚度度設設計計路肩肩設設計計排水水設設計計二、、瀝青青路路面面設設計計原原則則1.路路基基路路面面整整體體綜綜合合設設計計2.方方案案比比選選（（經經濟濟、、技技術術））3.運運用用新新材材料料、、新新工工藝藝、、新新技技術術4.設設計計是是考考慮慮環環境境、、生生態態、、施施工工、、養養護護5.選選擇擇機機械械化化、、工工廠廠化化6.一一次次設設計計、、分分期期修修建建三、、瀝青青路路面面設設計計理理論論與與方方法法：：經驗驗法法和和力力學學-經經驗驗法法我國國公公路路瀝瀝青青路路面面設設計計采采用用雙圓圓垂垂直直均均布布荷荷載載作用下下的的多層層彈彈性性層層狀狀體體系系理論論，，以以設計計彎彎沉沉值值為路路面整整體體剛剛度度的的設設計計指指標標。。對瀝瀝青青混混凝凝土土面面層層和和半半剛剛性性材材料料的的基基層層、、底底基基層層應進進行行層底底拉拉應應力力的驗驗算算，，城城市市道道路路尚尚須須進進行行瀝瀝青青面層層的的剪剪應應力力驗驗算算。。14.2彈性性層層狀狀體體系系理理論論彈性性層層狀狀體體系系計計算算圖圖式式求解解方方法法：將車車輪輪荷荷載載簡簡化化為為圓圓形形均均布布荷荷載載14.3瀝青青路路面面結結構構組組合合設設計計基本本原原則則：：面面層層耐耐久久、、基基層層堅堅實實、、土土基基穩穩定定具體體要要求求：：1.適適應應行行車車荷荷載載作作用用的的要要求求：從上上至至下下，，從從薄薄到到厚厚，，從從強強到到弱弱，，表表層層抗抗滑滑、、抗抗磨磨耗耗---適適宜宜厚厚度度2.在在各各種種自自然然因因素素作作用用下下穩穩定定性性好好水穩穩定定性性和和溫溫度度穩穩定定性性---最最小小防防凍凍厚厚度度3.考考慮慮結構構層的的特點點：上下層層匹配配，總總體上上強度度足夠夠--路路面結結構組組合面層：高速一一級分分三層層，二二三級級分雙雙層三四級級單層層基層：柔性基基層、、半剛剛性基基層、、剛性性基層層墊層：防水、、排水水、防防污、、防凍凍墊層層土基：層間結結合：透層瀝瀝青、、粘粘層瀝瀝青、、單層層表處處下封封層、、稀漿漿封層層瀝青路路面材材料代代碼與與材料料名稱稱對照照表（“路路面材材料代代碼””由兩兩部分分組成成，第第一部部分為為“材材料大大類編編碼””，第第二部部分為為“材材料名名稱編編碼””，以以“中中粒式式瀝青青混凝凝土””材料料為例例，其其材料料代碼碼為0102））。一、材材料大大類編編碼:０１瀝瀝青混混凝土土與瀝瀝青碎碎石類類００６石石灰煤煤渣類類０２其其它瀝瀝青混混合料料類００７７石石灰灰粉煤煤灰類類０３石石灰穩穩定類類００８水水泥粉粉煤灰灰類０４水水泥穩穩定類類００９石石灰水水泥粉粉煤灰灰類０５水水泥石石灰穩穩定類類１１０粒粒料類類二、材材料名名稱編編碼:１、第第一大大類（（０１１）０１粗粗粒式式瀝青青混凝凝土００７７粗粗粒粒式乳乳化瀝瀝青碎碎石０２中中粒式式瀝青青混凝凝土００８８中中粒粒式乳乳化瀝瀝青碎碎石０３細細粒式式瀝青青混凝凝土００９９細細粒粒式乳乳化瀝瀝青碎碎石０４粗粗粒式式瀝青青碎石石１１０粗粗粒式式瀝青青瑪蹄蹄脂碎碎石０５中中粒式式瀝青青碎石石１１１中中粒式式瀝青青瑪蹄蹄脂碎碎石０６細細粒式式瀝青青碎石石１１２細細粒式式瀝青青瑪蹄蹄脂碎碎石２、第第二大大類（（０２２）０１瀝瀝青貫貫入式式００２２瀝瀝青青上拌拌下貫貫００３３瀝瀝青青表面面處治治００４４瀝瀝青青砂０５瀝瀝青土土０６瀝瀝青石石屑３、第第三大大類（（０３３）０１石石灰土土１１１石石灰土土穩定定砂礫礫０２碎碎石灰灰土１１２２石石灰灰土穩穩定碎碎石０３礫礫石灰灰土１１３３石石灰灰土穩穩定礦礦渣０４煤煤渣灰灰土１１４４石石灰灰土穩穩定鋼鋼渣０５石石灰碎碎石土土１１５石石灰土土穩定定礫石石０６石石灰砂砂礫土土１１６石石灰土土穩定定碎礫礫石４、第第四大大類（（０４４）０１水水泥土土１１１水水泥穩穩定砂砂礫１５水水泥穩穩定鋼鋼渣０２水水泥碎碎石土土１１２水水泥穩穩定碎碎石１６水水泥穩穩定礫礫石０３水水泥穩穩定石石屑１１３３水水泥泥穩定定礦渣渣１７水水泥穩穩定碎碎礫石石０４水水泥砂砂礫土土１１４水水泥穩穩定石石渣５、第第五大大類（（０５５）０１水水泥石石灰穩穩定土土１１１水水泥石石灰穩穩定砂砂礫１４水水泥石石灰穩穩定鋼鋼渣０２水水泥石石灰碎碎石土土１１２水水泥石石灰穩穩定礦礦渣１５水水泥石石灰穩穩定礫礫石０３水水泥石石灰砂砂礫土土１１３水水泥石石灰穩穩定碎碎石１６水水泥石石灰穩穩定碎碎礫石石６、第第六大大類（（０６６）０１石石灰煤煤渣土土１１１石石灰煤煤渣砂砂礫１６石石灰煤煤渣碎碎礫石石０２石石灰煤煤渣碎碎石土土１１２石石灰煤煤渣碎碎石０３石石灰煤煤渣１１３３石石灰灰煤渣渣鋼渣渣０４石石灰煤煤渣砂砂礫土土１１４石石灰煤煤渣礦礦渣０５石石灰煤煤渣砂砂１１５石石灰煤煤渣礫礫石７、第第七大大類（（０７７）０１石石灰粉粉煤灰灰土１１１１石石灰灰粉煤煤灰砂砂礫１６石石灰粉粉煤灰灰碎礫礫石０２石石灰粉粉煤灰灰碎石石土１１２２石石灰灰粉煤煤灰碎碎石０３石石灰粉粉煤灰灰１１３石石灰粉粉煤灰灰礫石石０４石石灰粉粉煤灰灰砂礫礫土１１４４石石灰灰粉煤煤灰礦礦渣０５石石灰粉粉煤灰灰砂１１５５石石灰灰粉煤煤灰鋼鋼渣８、第第八大大類（（０８８）０１水水泥粉粉煤灰灰土１１１１水水泥泥粉煤煤灰砂砂礫１６水水泥粉粉煤灰灰碎礫礫石０２水水泥粉粉煤灰灰碎石石土１１２２水水泥泥粉煤煤灰碎碎石０３水水泥粉粉煤灰灰１１３水水泥粉粉煤灰灰礫石石０４水水泥粉粉煤灰灰砂礫礫土１１４４水水泥泥粉煤煤灰礦礦渣０５水水泥粉粉煤灰灰砂１１５５水水泥泥粉煤煤灰鋼鋼渣９、第第九大大類（（０９９）０１石石灰水水泥粉粉煤灰灰土１１１石石灰水水泥粉粉煤灰灰砂礫礫１６石石灰水水泥粉粉煤灰灰碎礫礫石０２石石灰水水泥粉粉煤灰灰碎石石土１１２２石石灰灰水泥泥粉煤煤灰碎碎石０３石石灰水水泥粉粉煤灰灰１１３３石石灰灰水泥泥粉煤煤灰礫礫石０４石石灰水水泥粉粉煤灰灰砂礫礫土１１４４石石灰灰水泥泥粉煤煤灰礦礦渣０５石石灰水水泥粉粉煤灰灰砂１１５５石石灰灰水泥泥粉煤煤灰鋼鋼渣１０、、第十十大類類（１１０））０１泥泥結碎碎石１１５５填填隙隙碎石石０２級級配碎碎石１１６６未未篩篩分碎碎石０３泥泥結礫礫石１１７７粒粒料料改善善土０４級級配礫礫石１１８８碎碎石石土０５泥泥結碎碎礫石石１１９礫礫石土土０６級級配碎碎礫石石２２０風風化砂砂０７級級配砂砂礫２２１１風風化化砂土土０８天天然砂砂礫２２２２粗粗砂砂０９泥泥灰結結碎石石２２３中中砂１０泥泥灰結結礫石石２２４煤煤渣１１泥泥灰結結碎礫礫石２２５５礦礦渣渣１２級級配碎碎石摻摻灰２２６６鋼鋼渣渣１３級級配礫礫石摻摻灰２２７７石石渣渣１４級級配碎碎礫石石摻灰灰２２８山山皮土土14.4我國瀝瀝青路路面設設計方方法設計理理論：采用雙雙圓垂垂直均均布荷荷載作作用下的多多層彈彈性層層狀體體系理論。。設計指指標：：以設計彎彎沉值值為路面面整體體剛度度的設設計指指標。。以層底拉拉應力力對瀝青青混凝凝土面面層和和半剛剛性材材料的的基層層、底底基層層進行行驗算算。一、計計算圖圖式zpE1、μ1E0、μ0δδrE2、μ2hHABCδDE二、路路面的的容許許彎沉沉值和和設計計彎沉沉值1、路路面的的容許許彎沉沉值路面在在使用用期末末的不不利季季節，，在設設計標標準軸軸載作作用下容容許出出現的的最大大回彈彈彎沉沉值。。2、路路面的的設計計彎沉沉值路面竣竣工后后第一一年不不利季季節、、路面面在標標準軸軸載100kN作用用下，，測得得的最最大回回彈彎彎沉值值。設計彎彎沉實測彎沉（計算算彎沉沉）0三、瀝青路路面交交通等等級和和軸載載換算算公路等級設計年限(年)高速公路一級公路15二級公路12三級公路四級公路861.路面設設計年年限注：《《公路路瀝青青路面面設計計規范范》JTGD50-20062.軸載換換算標準軸軸載—我我國路路面設設計以以雙輪輪組單單軸載載100kN為標準軸軸載。。即BZZ－－－100。。等效換換算原原則：：1）換算以以達到到相同同的臨臨界狀狀態為為標準準2）對某一一種交交通組組成，，不論論以哪哪種軸軸載的的標準準進行行軸載換算算，由由換算算所得得軸載載作用用次數數計算算的路路面厚厚度是是相等的的當量軸軸載換換算1.當當以彎沉值及瀝青層層底拉拉應力力為設計計指標標時，，凡軸載載大于25kN的各級級軸載載P1的作用用次數數n1，換算算成標準軸軸載P的當當量作作用次次數N：2.當進行半剛性性基層層的層層底拉拉應力力驗算時時，凡大于50kN的各級級軸載載P1的作用用次數數n1，換算算成標標準軸軸載P的當當量作作用次次數N′：例題：：已知知某載載貨車車為雙雙后軸軸（輪輪距小小于3m））雙輪輪組，，每一一后軸軸重80kN，，前軸軸重50kN。試求求該貨貨車通通過一一次相相當于于標準準軸BZZ-100作用用幾次次。3.設計年年限累累計當當量標標準軸軸載：：車道特征η車道特征η雙向單車道1.0雙向六車道0.3-0.4雙向兩車道0.6-0.7雙向八車道0.25-0.35雙向四車道0.4-0.5車道系系數注：《《公路路瀝青青路面面設計計規范范》JTGD50-20064.交交通等等級交通等級BZZ-100累計標準軸次Ne（次/車道）大客車及中型以上的各種貨車交通量【輛/（d.車道）】輕交通<3×106<600中等交通3×106-1.2×107600-1500重交通1.2×107-2.5×1071500-3000較重交通>2.5×107>3000四、路路面材材料設設計參參數以路面面設計計彎沉沉值計計算路路面結結構厚厚度時時采用用20。C抗壓壓模量量。驗算層層底拉拉應力力采用用15。C的抗抗壓模模量。。結構層層材料料的容許應應力Ks---抗拉拉強度度系數數。見見書P-3060五、結結構層層材料料的容容許拉拉應力力結構層層底面面的最最大拉拉應力力不大大于結結構層層材料料的容許應應力瀝青混混凝土土的劈劈裂強強度以以15。C的測測試溫溫度值值計算算。水泥穩穩定類類材料料的齡齡期規規定為為90天的的極限限劈裂裂強度度，二灰穩穩定類類、石石灰穩穩定類類的齡齡期為為180天天的極極限劈劈裂強強度，，對水泥泥粉煤煤灰穩穩定材材料的的齡期期為120天的的極限限劈裂裂強度度。層底拉拉應力力以單單圓荷荷載中中心處處（B點））及雙雙圓輪輪隙中中心（（C點點）為為計算算點，，取較大大值計計算層層底拉拉應力力。理論最最大拉拉應力力系數數六、彎彎沉值值和結結構層層底拉拉應力力的確確定七、多層層路面面的等效效換算對于多多層體體系可可用電電子計計算機機求解解，當當條件件不具具備時時，可可換算算為三三層（（或雙雙層））體系系計算算。進進行等等效換換算。。1、等效效彎沉沉的換換算或例題：：為求求算表表中所所示五五層體體系表表面彎彎沉，，請將將該體體系換換算為為三層層體系系。層號厚度(cm)模量(MPa)141100287003153004201205352、等效效上層層底面面彎拉拉應力力的換換算換算后后上層層換算后后中層層八、新新建路路面厚厚度設設計新建路路面路路面結結構設設計：：交通量量已知知，各層材材料（（模量量、泊泊松比比、抗抗拉應應力））已知知，除待設設計層層外各各層厚厚度已已知，，按彎沉沉標準準去計計算設設計層層厚度度；；3、等效效中層層底面面彎拉拉應力力的換換算路面結結構層層厚度度確定定要滿滿足：：2.雙雙圓圓輪隙隙中心心（C點））或單單圓荷荷載中中心處處（B點））的層層底拉拉應力力應小小于或或等于于容許許拉應應力，，即：：1.輪輪隙隙中心心處（（A點點）的的路表表計算算彎沉沉值應應小于于等于于設計計彎沉沉值。。即：：A

新建路路面厚厚度設設計設計過過程：：1）計算設設計年年限內內的標標準軸軸載累累計當當量軸軸次，，確定定交通量等等級、、面層層類型型、計計算設設計彎彎沉值值和容容許彎彎拉應應力。2）確定土土基回回彈模模量E03）擬擬定路路面結結構組組合與與厚度度方案案，確確定各各層的的抗壓壓回彈模量量，彎彎拉模模量與與抗拉拉強度度。4）計算路路面結結構設設計層層的厚厚度，，并驗驗算層層底拉拉應力力（高高速、、一級級、二二級公公路））。5）對對于季季節性性冰凍凍地區區高級級、次次高級級路面面，驗驗算防防凍厚厚度6）進進行技技術經經濟方方案比比較，，選擇擇最佳佳方案案。新建路路面結結構設設計步步驟見:P317設計實實例甲乙兩兩地之之間計計劃修修建一一條四四車道道的一一級公公路，，在使使用期期內交交通量量的年年平均均增長長率為為10%。該該路段段處于于IV7區，為為粉質質土，，稠度度為1.00,沿途有有大量量碎石石集料料，并并有石石灰供供給。。，預預測該該路竣竣工后后第一一年的的交通通組成成如下下表所所示，，試進進行路路面結結構設設計。。1、軸軸載分分析之之軸載載換算算（彎彎沉及及瀝青青層彎彎拉應應力分分析時時）6.46.46.46.46.49.2250.480.212.37.92092.3注：軸軸載小小于25KN的軸載載作用用不計計。2、軸載載分析析之軸軸載換換算（（半剛剛性層層彎拉拉應力分析析時））注：軸軸載小小于50kN的軸軸載作作用不不計。。1.8510.318043、軸載載分析析之累累計標標準軸軸載作作用次次數（累計計當量量軸次次）作彎沉沉計算算及瀝瀝青層層底彎彎拉應應力驗驗算時時作半剛剛性基基層層層底彎彎拉應應力驗驗算時時2092.3×0.45109184181804×0.459414409設計年年限內內一個個行車車道上上的累累計標標準軸軸次為為1000萬次左右。。根據據規范范推薦薦結構構，并并考慮慮到公公路沿沿途有有大量量碎石且且有石石灰供供應，，路面面結構構采用：：4、初擬擬結構構組合合和材材料選選取細粒式密級配瀝青混凝土(厚度4cm)中粒式密級配瀝青混凝土(厚度5cm)

粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度6cm)水泥穩定碎石（取25cm）底基層采用石灰土（厚度待定）5.各各層材材料的的抗壓壓模量量與劈劈裂強強度查表14-7，，14-8得到各各層材材料的的抗壓壓回彈彈模量量和劈裂強強度。?？箟簤夯貜棌椖Ａ苛咳?0℃℃的模模量，，得到到20℃的抗壓壓回彈彈模量量：細粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土為1400MPa，中粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土為1200MPa，粗粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土為1000MPa，水泥碎碎石為為1500MPa，，石灰土土550MPa。各層材材料的的劈裂裂強度度：細粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土為1.4MPa，，中粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土為1.0MPa，，粗粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土為0.8MPa，，水泥穩定碎石為為0.5MPa，石灰土土0.225MPa6.土土基回回彈模模量的的確定定該路段段處于于IV7區，為為粉質質土，，稠度度為1.00，，查表2-12“二級自自然區區劃各各土組組土基基回彈彈模量量參考值值（MPa））””查得得土基基回彈彈模量量為40MPa。。7.設設計指指標的的確定定--設計計彎沉沉值本公路路為一一級公公路，，公路路等級級系數數取1.0，面面層是是瀝青青混凝凝土，，面層層類型型系數數取1.0，半半剛性性基層層，底底基層層總厚厚度大大于20cm，，基層層類型型系數數取1.0設計彎彎沉值值為：：1091841823.48.設設計指指標的的確定定-各層材材料的的容許拉拉應力力細粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土；中粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土；粗粒式式密級級配瀝瀝青混混凝土土；水泥碎碎石：：石灰土土：941440994144099414409941440994144099.總總結設設計資資料設計彎彎沉值值為23.4（0.01mm））25通過程程序設設計計計算得得到，，石灰土土的厚厚度為為24.5cm，實際路路面結結構的的路表表實測測彎沉沉值24.19(0.01mm)，瀝青面面層的的層底底均受受壓應應力水泥碎碎石層層底的的最大大拉應應力0.1223MPa，石灰土土層底底最大大拉應應力為為0.075MPa。結構層層最大大的拉拉應力力小于于等于于結構構層材材料的的容許許拉應應力。σm≤σR上述設設計結結果滿滿足設設計要要求。。10.確確定石石灰土土層厚厚度通過程序序設計計計算得到到，石灰灰土的厚厚度；通過利用用彈性三三層連續續體系的的諾謨圖圖求解。。瀝青面層層的層底底均受壓壓應力水泥碎石石層底的的最大拉拉應力0.1223MPa，，石灰土層層底最大大拉應力力為0.075MPa。結構層最最大的拉拉應力小小于等于于結構層層材料的的容許拉拉應力。σm≤σR上述設計計結果滿滿足設計計要求。。11.路路面結構構層的應應力驗算算12、防凍厚厚度驗算算：在季節性性冰凍地地區的中中濕、潮潮濕路段段要驗算算，與當當地冬季負負溫度的的累積值值、路面面結構層層材料的的熱物性性、路基潮濕濕類型、、路基土土類以及及道路凍凍深有關關。f-最近10年凍結指指數平均均值，由由氣象資資料定。。（查規范范）若結構層層總厚度度小于最最小防凍凍厚度，，應增加加防凍墊墊層。路面竣工工驗收指指標彎沉容易易檢測，，所以一一般用彎彎沉作為為竣工驗驗收指標標，要求求：注：實測測彎沉值值不在20℃標標準溫度度時，進進行修正正。實測彎沉沉值要考考慮一定定的保證證率。14.5瀝青路面面改建設設計瀝青路面面隨時間間，其性性能和承承載能力力不斷降降低，超超過設計計使用年年限（或或超過累累計當量量軸次后后）將不不能滿足足正常行行車要求求，需進進行補強強或改建建。補強設計計的工作作內容：：路面結構構狀況調調查、彎彎沉評定定、補強厚度度設計。。改建的種