第九章 道路路面概述

1、第九章第九章 道路路面概述道路路面概述9 91 1 对路面的使用要求对路面的使用要求9 92 2 路面结构组成与层次划分路面结构组成与层次划分9 93 3 路面分级与分类路面分级与分类9 94 4 路面设计内容、原则与理论路面设计内容、原则与理论9 95 5 路面行车荷载路面行车荷载一、强度与刚度一、强度与刚度二、稳定性二、稳定性三、平整度三、平整度四、防滑性能四、防滑性能五、耐久能力五、耐久能力六、不透水性六、不透水性七、环境质量要求（少沉性、噪声小）七、环境质量要求（少沉性、噪声小）9 91 1对路面的使用要求对路面的使用要求9 92 2 路面结构组成与层次划分路面结构组成与层次划分一、面

2、层：一、面层： 强度、抗变形能力、水温稳定性、平整度和抗强度、抗变形能力、水温稳定性、平整度和抗 滑性，耐久性。滑性，耐久性。二、基层：二、基层： 强度和刚度，扩散荷载能力、水温稳定性。强度和刚度，扩散荷载能力、水温稳定性。三、垫层：三、垫层： 水稳定性和隔温性能。水稳定性和隔温性能。 注意每个层次的作用、特点、材料、常用结构注意每个层次的作用、特点、材料、常用结构o通常路面由基层及面层两部通常路面由基层及面层两部分组成，如图所示。如沪嘉分组成，如图所示。如沪嘉高速公路某段路面结构厚为高速公路某段路面结构厚为69cm69cm，面层由，面层由5cm5cm中粒式沥青中粒式沥青混凝土（防滑面）、混凝

3、土（防滑面）、6cm6cm粗粒粗粒式沥青混凝土组成；基层由式沥青混凝土组成；基层由8cm8cm贯入式碎石、贯入式碎石、35cm35cm粉煤式粉煤式三渣、三渣、15cm15cm砾石砂组成。砾石砂组成。图1-2 路面结构面层基层土基路面结构示意图路面结构示意图沧州市解放路快、慢车道路面结构沧州市解放路快、慢车道路面结构细 粒 式 沥 青 混 凝 土 （ 上 面 层 ）中 粒 式 沥 青 混 凝 土 （ 下 面 层 ）沥 青 稳 定 碎 石 （ 联 结 层 ）（ 12%） 石 灰 土 （ 基 层 ）（ 12%） 石 灰 土 （ 底 基 层 ）（ 10%） 石 灰 土 （ 垫 层 ）土 基 压 实土

4、基 压 实（ 10%） 石 灰 土 （ 垫 层 ）（ 12%） 石 灰 土 （ 基 层 ）沥 青 石 屑 （ 磨 耗 层 ）沥 青 碎 石 混 合 料 （ 面 层 ）9 93 3 路面分级与分类路面分级与分类一、路面分级一、路面分级o按面层类型的使用品质、材料组成、结构按面层类型的使用品质、材料组成、结构强度及稳定性划分为四个等级：强度及稳定性划分为四个等级： 高级路面、次高级路面、中级路面、低级高级路面、次高级路面、中级路面、低级路面。路面。 不同等级的路面特点不同。强度、耐久不同等级的路面特点不同。强度、耐久性、平整度、建设投资、养护费用、运输成性、平整度、建设投资、养护费用、运输成本等。

5、本等。 二、路面分类二、路面分类（一）按材料和施工方法分类（一）按材料和施工方法分类 碎石类、结合料稳定类、沥青类、水泥碎石类、结合料稳定类、沥青类、水泥类、块料类类、块料类（二）按力学特性分类（二）按力学特性分类 柔性路面、刚性路面、半刚性路面柔性路面、刚性路面、半刚性路面9 94 4 路面设计内容、原则与理论路面设计内容、原则与理论一、设计内容一、设计内容1)1)原材料的选择；原材料的选择；2)2)混合料的配合比设计；混合料的配合比设计；3)3)设计参数的测试和确定；设计参数的测试和确定；4)4)路面结构组合与厚度的确定；路面结构组合与厚度的确定；5)5)路面方案的比选。路面方案的比选。9

6、 94 4 路面设计内容、原则与理论路面设计内容、原则与理论二、设计原则二、设计原则1 1）路基路面综合设计；）路基路面综合设计；2 2）因地制宜，合理选材；）因地制宜，合理选材；3 3）便于施工，利于养护；）便于施工，利于养护；4 4）考虑分期施工，节省投资；）考虑分期施工，节省投资；5 5）技术先进，经济合理，运行安全，环境协调。）技术先进，经济合理，运行安全，环境协调。三、设计理论三、设计理论 我国路面设计经过几十年的研究，现已建立了一我国路面设计经过几十年的研究，现已建立了一整套较成熟的路面设计模式（有理论法、经验法）。整套较成熟的路面设计模式（有理论法、经验法）。 1 1、柔性路面、

7、柔性路面 柔性路面理论法设计是以弹性层状体系理论为基柔性路面理论法设计是以弹性层状体系理论为基础，结合路表容许回弹弯沉指标进行设计，城市道路础，结合路表容许回弹弯沉指标进行设计，城市道路还应验算整体性层次的底面弯拉应力和面层的剪应还应验算整体性层次的底面弯拉应力和面层的剪应力。力。2 2、刚性路面、刚性路面 刚性路面设计以半无限地基的弹性薄板理论刚性路面设计以半无限地基的弹性薄板理论五基础，计算混凝土面板的板内应力，并以混凝五基础，计算混凝土面板的板内应力，并以混凝土面板的抗折疲劳强度为控制指标，确定面板厚土面板的抗折疲劳强度为控制指标，确定面板厚度。同时验算温度翘曲应力与一次行车荷载共同度。

8、同时验算温度翘曲应力与一次行车荷载共同作用下的综合应力不超过混凝土面板的抗折疲劳作用下的综合应力不超过混凝土面板的抗折疲劳强度。强度。9 95 5 路面行车荷载路面行车荷载一、汽车轴型与荷载作用一、汽车轴型与荷载作用 汽车轴型汽车轴型：固定车身类牵引车类挂车类 行车荷载对路面的作用行车荷载对路面的作用1 1、静力作用、静力作用取决于轮载大小、轮胎与路面接触面上的平均竖向压力、轮胎接地面积等因素。轮胎接地压力轮胎接地压力轮胎与路面接触面上的平均竖向压力与轮胎内压力Pi 、轮胎类型和轮载大小有关。 对于滚动的车轮，接地压力由（0.8-0.9）Pi增大到（0.9-1.1）Pi。直接取轮胎内压力作为接

9、触压力，并假定在接触面上压力是均匀分布的。轮胎接地面积轮胎接地面积pPd4dD22、动载特性、动载特性轴载变化的变异系数影响因素：轴载变化的变异系数影响因素：1)1)行车速度：车速越高，变异系行车速度：车速越高，变异系数越大；数越大；2)2)路面的平整度：平整度越差，路面的平整度：平整度越差，变异系数越大；变异系数越大；3)3)车辆的振动特性：轮胎的刚度车辆的振动特性：轮胎的刚度低，减振装置的效果越好，变异低，减振装置的效果越好，变异系数越小。系数越小。冲击系数动轮载冲击系数动轮载/ /静轮载静轮载3 3、瞬时性、瞬时性瞬时荷载作用使路面及下瞬时荷载作用使路面及下层应力减小层应力减小4 4、水

10、平荷载水平荷载水平力与车轮垂直压力及路面水平力与车轮垂直压力及路面与车轮间的附着系数有关。与车轮间的附着系数有关。p正常行驶时正常行驶时p弯道行驶弯道行驶p制动或驱动时制动或驱动时PF0PfFbb水平力可使路面产生水平力可使路面产生波浪、拥抱、推挤等波浪、拥抱、推挤等现象，因此要求路面现象，因此要求路面面层材料应具有足够面层材料应具有足够的抗剪强度，尤其在的抗剪强度，尤其在弯道、交叉口、公交弯道、交叉口、公交车停靠站附近。车停靠站附近。o行车荷载对路面的作用是随时间推延累计增加的，行车荷载对路面的作用是随时间推延累计增加的，即荷载作用具有瞬时性和重复性，也就是说行车荷即荷载作用具有瞬时性和重复

11、性，也就是说行车荷载对路面的作用主要取决于两方面：一是轴载重量载对路面的作用主要取决于两方面：一是轴载重量大小，二是重复作用次数多少。大小，二是重复作用次数多少。o由于作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一由于作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种标准轴载作为设计车型。而设计车型的选用必须种标准轴载作为设计车型。而设计车型的选用必须使该车型对路面作用的响应较大，同时又能反映设使该车型对路面作用的响应较大，同时又能反映设计的车辆水平。计的车辆水平。o重复作用次数多少是指一定时间内通过道路某一断重复作用次数多少是指一定时间内通过道路某一断面的车辆总数，来源于交通量的统计与预测，也和面的车辆总

12、数，来源于交通量的统计与预测，也和其横向分布情况有关。其横向分布情况有关。二、路面设计的标准轴载二、路面设计的标准轴载o设计车型的问题涉及运输经济和路面设计的经济性两设计车型的问题涉及运输经济和路面设计的经济性两个方面。国外目前有货车重型化、载客汽车小型化的趋个方面。国外目前有货车重型化、载客汽车小型化的趋势。势。 o对中国，由于市场经济的逐步建立，公路货运的经济对中国，由于市场经济的逐步建立，公路货运的经济性为货运部门主要考虑的因素。因此，目前的公路路面设性为货运部门主要考虑的因素。因此，目前的公路路面设计必须适应这一变化计必须适应这一变化 。o目前各国的规定不完全一致。例如：中国目前各国的

13、规定不完全一致。例如：中国1010吨；美国吨；美国18000lbf18000lbf（80.1KN80.1KN）（）（1KN1KN224.809lbf224.809lbf）单轴、）单轴、32000lbf32000lbf（142.3KN142.3KN）双轴；德国）双轴；德国1111吨；印尼吨；印尼5 5吨；黎巴嫩吨；黎巴嫩1414吨；联合国吨；联合国141141个成员国的比例如下：个成员国的比例如下：1010吨吨67.3667.36 11.111.11212吨吨5.445.44 10.110.11111吨吨11.5611.56 12.112.1吨吨15.6415.64o标准轴载：我国路面设计以双轮

14、组单轴载标准轴载：我国路面设计以双轮组单轴载100KN100KN为为标准轴载，以标准轴载，以BZZ-100BZZ-100表示（低等级公路可取表示（低等级公路可取BZZ-BZZ-6060）。道路的动载问题按动载系数进行考虑。）。道路的动载问题按动载系数进行考虑。o主要参数：轴重主要参数：轴重100KN,100KN,单轮荷载单轮荷载25KN,25KN,轮胎接地压轮胎接地压强强0.7MPa,0.7MPa,单轮传压面当量圆半径单轮传压面当量圆半径10.65cm10.65cm。p 标准轴载换算：不同汽车轴载与通行次数可以按照标准轴载换算：不同汽车轴载与通行次数可以按照等效原则换算成标准轴载的作用次数（当

15、量轴次）。等效原则换算成标准轴载的作用次数（当量轴次）。同一种路面结构在不同轴载作用下，要达到相同的同一种路面结构在不同轴载作用下，要达到相同的疲劳损坏程度。疲劳损坏程度。o当进行弯沉值设计及沥青面层层底拉应力验算时，凡当进行弯沉值设计及沥青面层层底拉应力验算时，凡轴载大于轴载大于25KN25KN的各级轴载（包括车轮的前、后轴）的各级轴载（包括车轮的前、后轴）PiPi的作的作用次数用次数NiNi均应按下式换算成标准轴载作用次数。均应按下式换算成标准轴载作用次数。515.15.1niiiiicipddpNCN式中：式中：NciNci设计初期，机动车车行道上日交通量换算为日设计初期，机动车车行道上

16、日交通量换算为日标准轴载的当量轴次（次标准轴载的当量轴次（次/ /日）；日）； NiNi被换算某级轴载的作用次数（次被换算某级轴载的作用次数（次/ /日）；日）； P P，d d标准轴载的轮胎触地压强标准轴载的轮胎触地压强(MPa)(MPa)及传压面当量及传压面当量圆直径圆直径(cm)(cm)； PiPi，didi被换算轴载的轮胎触地压强被换算轴载的轮胎触地压强(MPa)(MPa)及传压面及传压面当量圆直径当量圆直径(cm) (cm) ； CiCi被换算轴载的轮组系数，双轮组被换算轴载的轮组系数，双轮组1.01.0；单轮组；单轮组0.250.25；四轮组；四轮组4.04.0； 当轴间距大于当轴

17、间距大于3m3m时时, ,应按单独的一个轴载进行计算；应按单独的一个轴载进行计算；当轴间距小于当轴间距小于3m3m时时, ,按双轴或多轴进行计算。按双轴或多轴进行计算。 三、设计年限内设计车道上的标准轴载累计当量轴次三、设计年限内设计车道上的标准轴载累计当量轴次ntcierrNN1)1(365NeNe设计年限内设计车道上的标准轴载累计作用次数；设计年限内设计车道上的标准轴载累计作用次数；NciNci设计初期，机动车车行道上日交通量换算为日标准轴载的设计初期，机动车车行道上日交通量换算为日标准轴载的当量轴次（次当量轴次（次/ /日）；日）；r r机动车年增长率，调查确定；机动车年增长率，调查确定

18、；t t路面设计年限；路面设计年限；n n轴数分配系数轴数分配系数。交通量的统计与预测交通量的统计与预测交通量交通量: :一定时间内通过道路某一断面的车辆总数。平均日交通量平均日交通量: :每昼夜通过道路某一横断面的车辆总数。交通量观测方法交通量观测方法:1）直接记录不同类型车辆的通行次数；2）轴载谱调查。当年平均日交通量当年平均日交通量设计年限设计年限增长率增长率设计年限内累计交通量设计年限内累计交通量11365tNN累计轮迹横向分布轮迹横向分布n轮迹横向分布的图形和峰值取决于交通的渠化程度，它随许多因素轮迹横向分布的图形和峰值取决于交通的渠化程度，它随许多因素变化，如：交通组织类型变化，如：交通组织类型( (不分车道混合交通，划标线分道行驶或不分车道混合交通，划标线分道行驶或设分隔带分道行驶设分隔带