我国沥青路面设计

1、我国公路(gngl)沥青路面设计1共三十八页1.1 发展(fzhn)历程2共三十八页1.1 发展(fzhn)历程58年规范(gufn) 路面模型与指标 环境条件 ：以湿润系数为基础的道路气候分区图 土基条件： 以E0（形变模量）决定于含水量计算值 材料条件： E1（形变模量）3共三十八页1.1 发展(fzhn)历程66年规范(gufn) 路面模型与指标 环境条件 ：以温度与湿润系数为基础的道路气候分区图 土基条件：以E0（形变模量）决定于含水量计算值，大型测定或反算 材料条件： E1（形变模量）大型测定或反算4共三十八页1.1 发展(fzhn)历程5共三十八页1.1 发展(fzhn)历程78年

2、规范(gufn) 路面模型与指标 环境条件 ：综合考虑地形与气候条件的公路自然区划气候分区图 土基条件：以Ecy（弹性模量）决定于含水量计算值，以1mm线性归纳法为准 。 材料条件： Ely(形变模量)，(由试验路确定)6共三十八页1.1 发展(fzhn)历程7共三十八页1.1 发展(fzhn)历程86年规范(gufn) 路面模型与指标 环境条件 ：综合考虑地形与气候条件的公路自然区划气候分区图 土基条件：以E0（弹性模量），弯沉、弯拉以春季含水量计算值为准，剪切以夏 季高温计算值为准。8共三十八页1.1 发展(fzhn)历程 材料(cilio)条件： 沥青面层：弯沉指标： E1,压以20为准

3、，整层或室内测定。弯拉指标：E1,弯和S以1015为准，用梁测定。剪切指标： E1,压、C和以七月平均路面温度为准。 整体性基层： E1,压、 E1,弯和S室内测定。 粒料基层： E1,压整层测定。 9共三十八页1.1 发展(fzhn)历程时期第四阶段（90年代）典型结构主要特点解决沥青层疲劳问题破坏模式反射裂缝严重、排水问题未解决（水稳定性不足）技术导向追求较高的以平整度、抗滑指标为代表的使用性能要求10共三十八页1.1 发展(fzhn)历程97年规范(gufn) 路面模型与指标 环境条件 ：综合考虑地形与气候条件的公路自然区划气候分区图 土基条件：以E0回弹模量根据土基潮湿状态查表、室内试

4、验或换算得到。 11共三十八页1.1 发展(fzhn)历程 材料(cilio)条件：E1（形变模量）大型测定或反算沥青沥青混合料：E1抗压回弹模量，20、15室内测定；SP15 圆柱体劈裂强度。整体性半刚性材料：E抗压回弹模量，室内测定；SP， 圆柱体劈裂强度。12共三十八页1.1 发展(fzhn)历程时期第五阶段（2000年以后）典型结构主要特点通过材料设计解决路面功能问题；通过组合设计解决排水与反射裂缝问题 破坏模式有待检验技术导向柔性基层备受关注13共三十八页1.1 发展(fzhn)历程历史发展表明，沥青路面设计理论体系与方法、我国的设计规范的合理制定，是与一定历史时期的经济、设计、施工

5、、试验水平等诸多因素(yn s)协调发展的。设计方法的完善必须有成熟技术的支持；一定要与当时路面建设发展相适应、解决当时关键技术问题。规范不是最新、最先进的技术；而是成熟技术的总结。14共三十八页1.1 发展(fzhn)历程国内高等级公路沥青路面结构(jigu)省份 名称路面结构使用情况广东省广佛4cmAC上面层；5cm沥青AC下面层；6cm沥青碎石；25cm6%水泥石屑上基层；2528cm 4%水泥土(石粉砂砾)底基层沥青路面厚度为15cm，由于佛山到广州方向重车多，破坏严重。从调查结果来看，加铺罩面后路面最大车辙深度为14mm，平均车辙深为4.8mm；裂缝为15.8m/km2，裂缝率为8.

6、0m2/km2，未加铺路段的最大车辙深度为21mm，平均车辙深度为6.8mm，裂缝度为28.1m/km2，裂缝率为21.2m2/km2。广花3cmAC上面层；4cmAC下面层；20cm6%水泥稳定碎石上基层；30cm4%水泥稳定碎石、石粉底基层沥青路面厚7cm，当时依照强基薄面的思路设计，建成后出现问题较多，现已全部加铺了4cm的磨耗层。这段路上的最大车辙深度为14mm，平均车辙深为7.3mm，裂缝度为83.3m/km2，裂缝率为9.2m2/km2。辽宁省沈大4cm细粒式AC上面层；5cm中粒式AC下面层；6cmATB；1820cm水泥稳定砂砾基层；30cm天然沙砾。运营8年后，沥青路面的损坏

7、或缺陷所表现出来的形态和特征多种多样。陕西省西宝4cm细粒式AC上面层；6cm中粒式AC中面层；6cm粗粒式AC下面层；5mm下封层；22cm水泥稳定碎石基层；25cm二灰砾石底基层。自1996年全线通车，经过8年多运营，由于多种原因影响，出现各种不同病害。15共三十八页1.1 发展(fzhn)历程国内高等级公路沥青路面结构(jigu)省份名称路面结构使用情况广东省深南5cm沥青混凝土上面层；8cm沥青贯入下面层；40cm6%水泥石屑上基层；15cm4%水泥石屑底基层。使用前3年没有裂缝和车辙，3年后出现裂缝，目前裂缝较多，但不影响行车，还没大修。从调查结果看，目前裂缝已成为主要病害，原因是没

8、有重车通过。浙江省杭甬高速公路计划后续34cm细粒式沥青混凝土；46cm中粒式沥青混凝土；58cm沥青碎石；2834cm二灰碎石或水泥稳定碎石；20cm级配碎石。所经地带的软土深度在全国是最严重的，深达60m，含水量7080%，沉降量达到填一半陷一半，全线145km，有94.5km为软土，占杭甬路总长的65.2%。通车1年半以后，局部路段不同程度地出现了沥青混凝土路面裂缝、断裂、贫油、松散、龟裂，基层、底基层开裂、变形、破损、唧浆等病害。破坏严重，有些数据已无法统计。江苏省沪宁高速公路上面层：4cm厚AC16B多碎石级配类型；中面层：6cm AC25I级配类型；下面层：6cm厚AC25II级配

9、类型沥青；底基层：20cm厚二灰碎石底；基层：40cm厚二灰土、二灰及石灰土；总厚度76cm。经过2年运营，面层出现少量横缝和松散，在少数丘岭地带有沉降发生，造成路面纵缝发生。从工程实践的体会中了解到，16cm厚的面层仍感觉有点薄，18cm可能会较合适。如果中间加沥青碎石层反射裂缝会少，但疲劳裂缝可能会成为主要问题。南京机场高速上面层：45cm厚AC16B级配类型；中面层：6cm厚AC25I级配类型；下面层：6cm厚AC25II级配类型；基层：34cm厚二灰碎石；底基层：20cm厚二灰土。通车1年后使用效果良好。路面各方面都满足要求，唯一问题是渗水，这可能一个是因为级配造成，另一个是当时压实不

10、够，使用1年出现了压密现象，但没有泛油现象，路面平整度均方差通车时为0.549mm，1年后为0.68mm。16共三十八页1.1 发展(fzhn)历程国内高等级公路沥青路面结构(jigu)省份名称路面结构使用情况北京京津塘高速上面层：5cm厚LH20I级配类型；中面层：6cm LH30I级配类型；下面层：12cm厚沥青碎石。运营9年来，除个别路段出现车辙、坑槽外，路面仍然处于比较好的状态。京哈高速公路上面层：2cm厚沥青石屑；中面层：4cm厚LH30I级配类型；下面层：5cm厚沥青碎石。根据检测结果，摩擦系数和构造深度数值比较小，这是由于表面层使用了石屑。17共三十八页 1.2 设计(shj)理

11、论与指标体系沥青路面设计规范（JTG D50-2006)8.0.1 路面结构设计采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系(tx)理论进行计算，路面荷载及计算点如图8.0.1所示。 土基18共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文8.0.2 路面结构层厚度的确定应满足结构整体刚度（即承载力）与沥青层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求： 1 轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值ls 应小于或等于设计(shj)弯沉值ld.即: 2 轮隙轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力m应小于或等于容许拉应力R ，即：19共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文 8.

12、0.3 高速公路、一级公路、 二级公路的路面结构，以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三级公路、四级公路的路面结构以路表面设计弯沉值为设计指标。有条件(tiojin)时，对重载交通路面宜检验沥青混合料的抗剪切强度。 20共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系设计标准 （1）柔性基层及混合式基层： 弯沉计算、弯拉验算 混合式基层路面设计弯沉值： ld=780N-0.2 AcAs （2）半刚性(n xn)基层及贫砼基层： 弯拉计算、反算弯沉控制 贫混凝土基层的抗拉强度结构系数： Ks=0.51N-0.07/Ac21共三十八页1.2 设计(shj

13、)理论与指标体系规范条文8.0.5 设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、面层和基层类型按式(8.0.5-1)计算确定。 式中：ld 设计弯沉值（0.01mm）； Ne设计年限内一个车道累计当量轴次(次)； Ac公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1, 三、四级公路为1.2； As面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌和冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1。 Ab路面结构(jigu)类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0；柔性基层沥青路面为1.6。22共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系基层类型系数说明原规范的说明己论述了半刚

14、性基层和柔性结构层的路面结构系数Ab分别为1.0和1.6的来源。对采用柔性结构层和半刚性基层组合而成混合式基层的路面，是从柔性向半刚性过渡(gud)的结构，设计弯沉值应界于二者之间，路面结构系数Ab可采用内插的方法处理。对于交通量较大的柔性路面结构，目前尚处于研究阶段，缺乏工程实践经验，因此采用柔性路面结构时，应结合国外经验和国内实际，慎重为之。23共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文8.0.6 沥青混凝土层、半刚性材料基层、底基层以拉应力为设计或验算指标时，材料的容许拉应力应按式（8.0.6-1）计算：式中：R路面结构层材料的容许拉应力(MPa); S沥青混凝土或半刚性材料

15、的极限劈裂(p li)强度(MPa)； KS抗拉强度结构系数。24共三十八页规范条文 1 对沥青混凝土的极限(jxin)劈裂强度，系指15时的极限劈裂强度；对水泥稳定类材料系指龄期为90d的极限劈裂强度；对二灰稳定类、石灰稳定类材料系指龄期为180d的极限劈裂强度；对水泥粉煤灰稳定类材料系指龄期为120d的极限劈裂强度。 2 对沥青混凝土层的抗拉强度结构系数，按下式计算： 对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数，按下式计算： 对无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数，按下式计算： 1.2 设计(shj)理论与指标体系25共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系 设计参数 目前(mqi

16、n)设计参数选取需注意的问题 设计等级 试验方法 抗压回弹试验的模量取值 弯拉试验的模量与强度取值26共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文8.0.7 路面设计中各结构层的材料设计参数应根据公路等级和设计阶段的要求确定。 1 高速公路、一级公路施工图设计时应选取工程(gngchng)用路面材料实测设计参数；各级公路采用新材料时，也必须实测设计参数。 2 高速公路、一级公路初步设计或二级及二级以下公路设计时可借鉴本地区已有的试验资料或工程经验确定。 3 可行性研究阶段可参考附录E确定设计参数。27共三十八页 8.0.9 以路表弯沉值为设计或验算指标时，设计参数采用抗压回弹模量，对

17、于沥青混凝土试验(shyn)温度为20；计算路表弯沉值时，抗压回弹模量设计值E应按式(8.0.9)计算。 1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文 8.0.8 半刚性材料的设计参数应按公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ057)的规定测定。沥青混合料的设计参数应按公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052)的规定测定。 式中： 各试件模量的平均值(MPa)； S各试件模量的标准差； Za保证率系数，取2.0。28共三十八页 计算层底应力(yngl)时应考虑模量的最不利组合。在计算层底拉应力(yngl)时，计算层以下各层的模量应采用式(8.0.9)计算其模量设计值；计算层及以上各层

18、模量应采用式(8.0.10)计算其模量设计值E：1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文 8.0.10 以沥青层或半刚性材料结构层层底拉应力为设计或验算指标时，应在15条件下测试沥青混合料的抗压回弹模量；半刚性材料应在规定龄期(水泥稳定类材料龄期为90d，二灰稳定类、石灰稳定类材料为180d，水泥粉煤灰稳定类为120d)测定抗压回弹模量。 29共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范(gufn)条文 8.0.11 各地区应建立劈裂强度、回弹模量与龄期的相关关系，以及快速养生方法等预估规定龄期的材料强度、模量的换算关系，经充分论证后作为设计参数的取值依据。 30共三十八页1.2 设

19、计(shj)理论与指标体系规范(gufn)条文 8.0.12 轮隙中心路表回弹弯沉的计算 路表计算弯沉值应按式(8.0.12-1)计算： 式中：31共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范(gufn)条文 8.0.13 层底拉应力计算 层底拉应力以单圆中心 (B点)及双圆轮隙中心 (C点)为计算点，并取较大值作为层底拉应力。按式（8.0.13）计算层底最大拉应力： 32共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范(gufn)条文 8.0.14 路面各结构层的厚度可按计算法或验算法确定。 1、计算法：根据路用性能要求或工程经验确定路面结构组合类型，先拟定某一层作为设计层，然后根据

20、混合料类型与施工工艺要求确定其它各层的厚度，按8.0.4规定的流程计算设计层厚度。设计层厚度应不小于最小施工厚度。 2、验算法：根据本地区典型结构确定路面结构组合类型，然后根据混合料类型与施工工艺拟定各结构层的厚度，按8.0.4规定的流程进行结构验算，验算通过后即可作为备选结构。33共三十八页1.2 设计(shj)理论与指标体系规范(gufn)条文 8.0.15 路面交工时应在不利季节以BZZ-100标准轴载作用下，实测轮隙中心处路表弯沉值，其弯沉代表值应符合式(8.0.15-1)的要求。即： 式中：l0j实测某路段的代表弯沉值(0.01mm); la路表面弯沉检测标准值(0.01mm)。按最后确定的路面结构厚度与材料模量计算的路表面弯沉值。不是设计弯沉。 1、检测代表弯沉值应用标准轴载BZZ-100的汽车实测路表弯沉值，若为非标准轴载应进行换算。对半刚性基层结构宜用5.4m的弯沉仪；对柔性结构可用3.6m的弯沉仪测定。34共三十八页 2、测定弯沉时应以13公里为一评定路段。检测频率视公路等级每车道每1050m测一点，高速公路、一级公路的每公里检查(jinch)不少于80个点，二级公路及其以下每公里检查不少于40个点。 1.2 设计(shj)理论与指标体系规范条文 检测时，当沥青厚度小于或等