路面工程期末复习

1、路面工程期末复习重点郑重声明：本复习资料源于路基路面工程教材和讲义，为方 便广大交通学院大三考生学习、交流之用，仅供参考。任何组织和个 人不得用于任何形式的商业盈利用途。1、汽车荷载的传递及路面设计的荷载标准；标准轴载 传递：车及其客货总重量通过 车身传递到车轴，再传递到车轮，最终由轮胎传递 到路面；路面结构设计以轴重或轮压来进行控制；道路上行驶的汽车除给路面施 加垂直静压力夕卜，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有 瞬时性和重复性； 路面设计的荷载标准：选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原则换 算成标准轴载。标准轴载：双轮组单轴轴载100KN（BZ

2、Z-100）轴载换算基本原则：等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤 程度；等厚度原则：在不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。2、块料路面的强度机理主要借基础的承载力和石块之间的摩擦力 提供强度。（粒料基层的破坏主 要表现为变形累积过大及回弹弯沉超过结构承载能力，半刚性基层则表现为层底的 弯拉应力超过材料的疲劳强度。目前的问题是水损害。）3、无机结合料稳定材料的物理力学特性（下面仅为应力、应变特性，设计龄期、疲劳、收缩等参见讲义P101）1）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材料的强度变化规律也不同;2）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能；3）用抗压强度与抗压回弹

3、模量、劈裂强度与劈裂回弹模量、抗弯拉强度与 抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等来衡量材料的性能；4）应力一应变特性与原材料和结合料的性质与用量、混合料的含水量及密 实度以及龄期、温度等有关。4、水泥稳定粒料强度的主要影响因素1）土质各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级配良好的碎 （砾）石和砂砾的效果最好，强度高、水泥用量少；其次是砂性土；再次之是粉性土 和粘性土。一般要求土的塑性指数不大于17。2）水泥的成分和剂量通常情况下，硅酸盐水泥的稳定效果好，而铝酸盐水泥较差；水泥分散度增 加，其活性程度和硬化能力也有所增大。水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长，水泥用量过多，经济上不合理，

4、且 容易开裂。试验和研究证明，水泥剂量为 35%较为合理。3）含水量水泥正常水化所需水量约为水泥重的20%。对砂性土，完全水化达最高强度 的含水量较最佳密度含水量小；而粘性土则相反。4）施工工艺及养生从开始加水拌和到碾压完成一般控制在 6小时之内，最好在3小时之内。水泥 稳定土需湿法养生，保证水泥充分水化形成强度；养生温度愈高，强度增长的愈 快。5、沥青路面的基本要求；交通等级；分类基本要求：（强度与刚度（开裂、变形）稳定性（高、低温、水稳定性）耐久 性（疲劳、老化）平整性（舒适、动荷）抗滑性（安全）少尘性（环保）高温稳定性一高温下抵抗永久变形的能力；低温抗裂性一抵抗低温抗裂的能力；水稳定性一

5、抵抗水损害的能力，密级配路面抗渗和排水路面透水；耐久性一抵抗老化与荷载重复作用的能力；抗滑能力一保证不利情况下车辆安全形势的能力。 交通等级：我国沥青路面按其承担的交通荷载轻重划分为四个交通等级，即：轻、中 等、重、特重，具体以两种划分方法进行计算后取较高等级进行定级。交通等级B祝TQ0KN累计标准 轴次九巩万眾/车道）中型以上货车及大客车【辆/日.车遭轻交通30025003000分类：1）按强度构成原理：密实类沥青路面、嵌挤类沥青路面2）按施工工艺：层铺法沥青表处和沥青贯入式路拌法一一采用移动式拌和机械（或人工）在现场施工厂拌法沥青碎石和沥青混凝土3）按沥青路面材料的技术特点：沥青混凝土（

6、Asphalt Concrete ）热拌沥青碎石（Asphalt Macadam）乳化沥青碎石(Emulsion Asphalt Macadam)沥青贯入式 沥青表面处治沥青玛碲脂碎石 SMA (Stone Mastic Asphalt ) 排水性沥青混凝土( Porous Asphalt Concrete ) 开级配抗滑磨耗层(Ope n Graded Friction Course )6沥青路面的主要损坏类型；车辙及其改善途径 损坏类型：1) 裂缝荷载型横向裂缝裂缠A纵向裂缝 网状裂缝/温缩裂缝 非荷载型横向裂缝/|反射裂缝2) 车辙rut3) 松散剥落 Ravelling and Str

7、ipping4) 表面抗滑不足 surface skid resista nee5) 其它病害(包括泛油、坑洞、波浪、拥包、啃边等。) 车辙：路面结构及路基在行车荷载作用下的补充压实，或结构层及路基中材料的侧 向位移产生的累积永久变形。车辙还包括轮胎磨耗引起的材料缺省。车辙是高级沥青路面的主要破坏型式，对于半刚性基层沥青路面，车辙主要 发生在中上面层或沥青层表。改善途径：对于失稳型车辙，通过以下办法可以减缓：确保沥青混合料中含有较高的经 破碎的集料；集料级配必须含有足够的矿粉；大尺寸集料必须具有较好的表面纹理 和粗糙度；集料级配要含有足够的粗集料；沥青结合料具有足够的粘度；集料颗粒 表面的沥青

8、膜须具有足够的厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。对于结构型车辙通过以下办法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求； 基层材料满足规范要求，要求较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基层 应充分地压实，工后不产生附加压密；路基压实应满足规范规定的要求。磨耗型车辙主要是由于大颗粒集料缺乏韧性，带突钉轮胎作用，集料级配空 隙太大以及集料周围沥青膜厚度不足而致。对此，可通过交通管制、改善混合料级 配来防治。7、沥青混合料的蠕变和应力松弛 蠕变蠕变是应力不变，变形随时间而增加的现象。取决于其作用时间。 应力松弛 页脚.应力松弛是应变恒定不变，应力随时间减小的现象。应力降低到初始数值 （初始应力值的1/

9、n）的时间，称为松弛时间。.页脚.迁移期，蠕变（永久）变形在瞬间迅速增大，但应变速率随时间迅速减小； 稳定期，蠕变（永久）变形呈直线形稳定增长，应变速率保持稳定，该过程占总 过程的主要部分；破坏期，蠕变（永久）变形和应变速率均急剧增大，直至破坏。8、 沥青及沥青混合料的劲度模量（详见讲义P125） 劲度（劲度模量）Stiffness modulus反映沥青和沥青混合料在给定温度和加荷时间条件下的应力-应变关系的参 数，称作劲度S。9、沥青混合料的高温稳定性、评价方法及提高途径 沥青路面高温稳定性通常是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。（推移、拥包、搓 板、泛油等，主要出现在高温、低加

10、荷速率以及抗剪切能力不足时，即沥青路面的 劲度较低的情况下） 评价方法 现场试验路试验 大型足尺试验 室内小型试验：单轴压缩试验：测定高温抗压强度及软化系数； 马歇尔试验：马歇尔稳定度、流值； 轮辙试验试验可以三大指标：任意时刻总变形即车辙深度；动稳定度DS变形速率RD 简单剪切试验提高途径：我国沥青路面一般采用半刚性基层沥青面层，基层强度高，因此一般不会出 现结构性车辙；由于面层集料一般采用玄武岩，因此磨耗性车辙也少见；所以一般 为失稳性车辙，因此必须提高沥青混合料的高温稳定性，即提高粘结力和内摩力。 即：1）从集料方面：集料破碎面多，石质坚硬，具有良好的表面纹理和粗糙度；集料级配良好，有足

11、够数量粗集料形成空间骨架结构；配合比设计合理，注重压实；2）从沥青方面：使用黏度高的改性沥青或添加纤维； 提高沥青材料的粘稠度；控制沥青与矿粉的比值，严格控制沥青用量10、影响沥青混合料低温开裂的因素及解决措施 影响因素：沥青的性质、气温状况、沥青老化程度、路基的种类和路面层次的厚度、面 层与基层的粘结状况、基层所用材料的特性、行车的状况等 可采取的预防措施：1）使用稠度较低、温度敏感性低的沥青；2）使用含腊量低的沥青，使用应力松弛性能好的改性沥青，掺加纤维;3）使用较细的混合料类型，设置应力吸收层。11、沥青混合料组成设计过程（马歇尔试验设计方法） 课本 P355 图 13-35。12、我国

12、沥青路面设计理论：以弹性层状体系理论为基础（弹性层状体系理论的 基本假设，荷载图式及参数）我国公路沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理 论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标。对沥青混凝土面层和整体性材料的 基层、底基层应进行层底拉应力的验算，城市道路尚须进行沥青面层的剪应力验 弹性层状体系理论的假定1）各层连续、弯曲弹性、均匀、各向同性，位移、形变微小；2）最下一层（路基）在水平方向和垂直方向无限大，其上各层厚度有限， 水平方向无限；3）各层在水平方向无限远处，及最下层向下无限深处，应力、形变、位移为零；4）层间接触情况，或完全连续（连续体系）或仅竖向应力和位移连续而

13、无 摩阻力（滑动体系）；5）不计自重。I j i. S I lw* 1 n11PA 11IPhi ,+ 1e.E 二hc -1111-1Ed-1Eu=Ei弹性层状体系理论的图式需要得到的设计参数：Ne, E0 , 0,气 n 4,h1 hi 斗，hj 十 1% 斗其中，Ne是标准轴载累计作用次数；Eo, %是土基的回弹模量和泊松比；其它参数为土基以上结构层材料的模量和泊松比，其泊松比一般可取为 0.250.35 （强度高时取小值），弹性模量可取规范推荐值，或试验确定。13、 设计弯沉值，与容许弯沉的关系；设计指标、主要内容容许弯沉：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

14、的最大回弹弯沉值。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。关系：容许弯沉值设计弯沉值设计指标1:路基表面的垂直压应变或垂直压应力 结构残余变形的累积（车辙）： 结构疲劳开裂（整体性材料结构层的疲劳开裂）： 面层抗剪切推移： 结构低温缩裂： 路面弯沉： 设计指标2：1）轮隙中间路表面（A点）计算弯沉值Is小于或等于设计弯沉值币2）轮隙中心下（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力cm应小于或 等于容许拉应力二R我国沥青路面设计指标：设计弯沉值14、沥青路面竣工验收的弯沉标准答案1设计弯沉值是路面竣工验收时、最不利季节、路面在标准轴载作用

15、 下测得的最大（代表）回弹弯沉值。可根据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。答案2路面竣工验收时，验收弯沉值 La （路面竣工验收弯沉值）是竣工验 收的重要指标，它是以不利季节，BZZ-100标准轴载作用下，轮隙中心处实测路标 弯沉代表值Lr （实测每公里路面的代表弯沉值（0.01mm ）进行评定的。即：Lrv= LaLa：a、当以设计弯沉值作为控制指标作为控制指标设计路面时，为路面设计弯沉 值b、当以弯拉应力为控制指标设计路面时，为以最后确定的路面结构层 位，厚度和材料模量计算得到的弯沉值。15、水泥混凝土路面的分类；主要破坏类型 分类：水泥

16、混凝土路面是指由水泥混凝土面板和基层或底基层所组成的路面，也称 刚性路面，包括普通混凝土路面（JPCP、钢筋混凝土路面（JRCP、钢纤维混凝 土路面（SFCP、预应力混凝土路面、连续配筋混凝土路面（ CRCP、装配式混凝 土路面等。普通水泥混凝土路面JPCP由普通混凝土面层板和基层或底基层所组成的路面，是除接缝区和局部范围 （边缘及角隅）外，不配置钢筋的混凝土路面。有时也被称为白色路面。普通水泥混凝土路面的病害类型1）断裂；2）唧泥；3）错台；4）拱起；5）接缝挤碎。16、水泥混凝土板的接缝类型、种类及构造，接缝的传荷方式（1）横向接缝：垂直于行车方向的接缝，包括缩缝、胀缝和工作缝 缩缝：保证

17、板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从而避免 产生不规则的裂缝。 胀缝：保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热天的拱 胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。 施工缝：因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。常设置在缩缝、 胀缝位置处，必须添加传力钢筋，保证纵向整体性。I 耳 500胀缝的构造:ESjOOmin的小套子留 30mm空隙填以纱头零T爲 页脚.胀缝是贯通接缝、缝宽达到20m左右、虽然设置传力杆，但是由于不断的伸 长与收缩，再加上荷载的作用，是水泥混凝土最薄弱的环节。目前只在结构物位置 设置胀逢，设置胀逢的数量与水泥混凝土路面长度没有关系。J-8肪锈涂料填

18、蜒料1 1V传力杆bia）假缝型；b）假缝+传力杆； c ）企口缝+传力杆缩缝的构造：缩缝间距一般46m同板长，根据气温状况、地质水文情况选择。如：5mx 4m勺板块，按5m固定间距设置缩缝。施工缝的构造：施工缝一般尽量选择在胀缝、缩缝处设置，构造与重交通的缩缝构造（b）相似，或者选用企口缝。条带或蠅填翼料E点丈样图I査皂雯二*浅槽构造图-施工缝与缩缝（2）纵缝：平行于行车方向的接缝，用来控制路面板因翘曲应力与荷载应力共同 作用下产生不规则的纵向裂缝。混凝土摊铺机仅能摊铺一个车道宽度，纵缝做成真缝形式（平头缝）混凝土摊铺机全路幅摊铺，摊铺宽度两侧做成真缝；摊铺宽度范围内按照车道宽 度设置纵缝，

19、做成假缝或者企口缝；a）假缝带拉杆；b）平头缝；c ）企口缝加拉杆；d）平头缝加拉杆接缝的传荷方式1 ;A1(r1500 TOO 集料嵌锁：依靠接缝处断裂面上集料的啮合作用传递剪力。如不设传力杆 的横向缩缝。传力杆：依靠埋设在接缝处的传力杆传递剪力、弯矩和扭矩。如设传力杆 的胀缝和施工缝。17、水泥混凝土路面设置基层的目的 支承路面板提供合适地基模量，提高路面结构的承载能力，延长路面使用寿命。减小路 基（土基）顶面的压应力，减小地基的不均匀变形，缓和路基不均匀变形对面层的 影响。 防唧泥混凝土板如直接放在路基上，会造成路基土塑性变形过大，铺设基层可减轻 以至消除唧泥，但未经处治的砂砾基层细料含

20、量和塑性指数不能太高，否则仍会产 生唧泥。 防冰冻在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的粒状多孔材料铺筑基层，可以减少路 基的冰冻深度，从而减轻冰冻的危害作用。 防水在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层可排除路表渗入水及隔断地下毛细水。 施工面层施工（如立侧模，运送混凝土混合料等）提供方便18、小挠度弹性薄板及其基本假设薄板：板厚度h远小于板中面的最小边尺寸b（如b/8b/5）的板称为薄板； 中面：平分板厚度h的平面；弹性曲面：薄板弯曲时，中面所弯成的曲面； 挠度：中面内各点在横向的（即垂直于中面方向的）位移； 小挠度弹性薄板：当板弯曲时因具有相当的弯曲刚度，中间弹性曲面所产生的挠 度远小于板厚度的弹

21、性薄板即称为小挠度弹性薄板；小挠度弹性薄板的基本假设：研究弹性地基上无限大板时，以弹性薄板小挠度问题为力学模型描述板体， 在弹性力学理论中，对此有以下三点假设：（1）中面的法线上各点形变分量极其微小，可以忽略不计；（2） 中面的法线在板弯曲前后保持直线且垂直于中面，即：zx= zy=0（3） 中面上各点无平行于中面的位移，即：U zt = V z19、水泥混凝土路面地基模型：文克勒地基、弹性半空间地基文克勒地基：以反应模量K表征的弹性地基，它假设地基上任一点的反力仅 同该点的挠度成正比，而与其他点无关，即地基相当于由互不相联系的弹簧组成， 它因首先由捷克工程师文克勒提出而得名，也称为 K地基、

22、弹簧地基。q x,y 二 Kw x,y弹性半空间地基：是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基，假设地基为一 各向同性的弹性半无限体，在荷载作用下其顶面上任一点的挠度不仅同该点的压力 有关，也同其它各点的压力有关。q x, y = f |w x, y I， D 2w = p - f w 页脚.20、标准轴载及轴载换算（等效原则：等效疲劳损伤原则）我国公路水泥混凝土路面设计规范规定以汽车车轴重为100KN勺单轴双轮组 荷载作为设计标准轴载。对于各种不同汽车轴载的作用次数，可按等效疲劳损伤原则换算成标准轴载的作用次数，并根据标准轴载的作用次数判断道路的交通繁 重程度。水泥混凝土路面的轴载换算公式实在混凝

23、土疲劳方程的基础上建立的。凡 是前后轴载大于40KN勺轴数均应换算成标准轴载。对于轴载小于或等于 40KN勺轴 数，因为它在混凝土板内产生的应力很小，引起的疲劳损伤也很轻微，可忽略。、Kfp 中35沥青：N = G C2ni ，yIP丿式中：N标准轴载的当量轴次（次/日）； n 各种被换算车辆的作用次数（次/日）；P 标准轴载（kN）；P 各种被换算车型的轴载（kN）；G轴数系数；C2轮组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38。式中：Ns100kN的单轴一双轮组标准轴载的通行次数;P各类轴一轮型i级轴载的总重（kN）；n轴型和轴载级位数；Ni 各类轴一轮型i级轴载的通行次数；i 轴

24、一轮型系数。单轴一双轮组：、：i=1, 0;单轴一单轮组：:i =2.22 1OR43 ;双轴一双轮组：:i -1.07 10-R-22;三轴一双轮组：t -2.24 10-R-22。21、水泥混凝土路面的设计基准期及可靠度系数设计基准期，计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时间关系所取用的基 准时间，也可理解为保证路面结构达到规定可靠度指标的有效期间。可靠度：在规定的设计使用年限内，在环境条件和荷载作用下，路面能够发挥其 预期功能的概率。可靠度系数：疲劳方程求得的最大允许应力与实际最大应力之比。（_- _ f .W 亍 r Pr tr %温度梯度疲劳应力 MPa）刀一一水泥混凝土弯拉强度

25、标准值（呃）可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（n）30302020目标可靠度（%95908580目标可靠指标:1.641.281.040.84L变异水平等级低低中中中高表3.0.3可靠度系數变异水平等级目标可赫度（像）95908580,1.20- L33L 091.161.04-1.08 .中33- 11.501 J6- 1.2311.08-1.131.04-1.071.23-1.331.13 1J81.071.11注；变井系数在襄VO.2所示的变化范围的下限时可靠度系数城低值;上限时取筒值。22、轮迹横向分布系数总轴载作用按一定

26、规律分布于车道横断面的现象称为轮迹横向分布；在路面结构设计中，用横向分布系数 n来反映轮迹横向分布频率的影响。通 常取宽度为两个条带的宽度，即 50cm因为双轮组每个轮宽20cm轮隙宽10cm。 这时的两个条带频率之和称为轮迹横向分布系数。23、 水泥混凝土路面板的荷载疲劳应力计算（临界荷位、板厚估计、ops计算、疲 劳考虑、传荷考虑、综合效应考虑等）cr = k k k cy荷载疲劳应力计算：-考虑接缝传荷能力的应力折减系数，即应力传荷系数;-考虑轴载累计作用次数的疲劳应力系数；考虑偏载和动荷载等因素对路面疲劳损坏综合影响的系数；r标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力。 疲劳考虑：

27、-考虑轴载累计作用次数的疲劳应力系数； -设计基准期内标准轴载累计作用次数；-与混合料性质有关的指数；传荷考虑：&考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平縫时,=0.87 -0.92（刚性和半刚性基层取低值,柔性基层取拓值）；纵缝为不设拉杆 的平缝或自由边时，总=I;纵缝为设拉杆的企口缝时 = 0.76 0,84；综合效应考虑：表BJ.2综合系数瓦公路等级高速公路级公路二级公路三.四级公路1.301 .251.201 J0ops计算:标准荷载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力（MPag =0.077严 沪（E严r = 0.537/?二从耳丿式中：r 混凝土板的相对刚度半径（m ； h混凝土板的厚度（m ； 巳水泥混凝土的弯拉弹性模量（MPa ； e基层顶面当量回弹模量（MPa 临界荷位：最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏最大的位置。板的纵向边缘中部。板厚估计：水泥混凝土路面设计首先进行路面结构组合设计，即根据公路等级、 交通等级和目标可靠度等初步选定路面结构组合，即选定面层混凝土板、基层、底 基层、垫层、路床的材料类型和厚度。面层混凝土板可参考下表，根据公路等级、 交通等级和变异水平等级选定适宜的初估厚度。进一步根据二pr二krkfkcjs和式二tr =&鮎计算荷载疲劳应