道路工程-路面设计

道路工程主讲老师xxxx工业大学土水学院2023/10/24道路工程2第六章路面设计与施工§6-1概述§6-2沥青路面设计§6-3水泥路面设计§6-4路面施工技术2023/10/24道路工程3一.路面结构组成面层面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力荷冲击力的作用，同时还受到水分的侵蚀荷气温变化的影响。材料。基层位于面层以下及路基以上，主要承受由面层传来的车辆的垂直荷载，并将其扩散到下面的垫层和土基中去。垫层介于土基和基层之间，用来改善土基的湿度和温度状况，以保证面层及基层强度、刚度和稳定性不受土基水温变化的不良影响。材料。§6-1概述2023/10/24道路工程4二.路基路面应具备基本性能：

一.承载能力

二.稳定性

三.耐久性

四.表面平整度

五.表面抗滑性能工程特点§6-1概述2023/10/24道路工程5三.路面及面层类型：

按材料分类

按力学特性沥青路面水泥路面粒料路面块料路面复合路面柔性路面刚性路面半刚性路面§6-1概述2023/10/24道路工程6沥青路面设计的任务：根据公路使用要求以及水文、地质、气候等自然条件，交通条件，当地筑路材料及施工条件，设计确定技术经济合理的路面结构。以保证路面在预定的使用期限内，既能适应当地自然环境条件，又能满足行车的使用要求。路面设计内容：选择适当的路面材料，进行材料配合比设计并确定设计参数，路面结构组合设计，路面厚度计算以及不同路面结构方案的比选。路面设计方法的发展：第一代古典理论设计法——唐氏公式第二代以土基强度为基础的经验设计法——CBR法第三代以路用性能为基础的经验设计法——AASHTO法第四代力学-经验设计法——SHELL法、AI法§6-2沥青路面设计2023/10/24道路工程7

一.基本假设与解题方法假定:1.各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性，且为小应变。2.最下层在水平方向和垂直方向为无限大，其上各层厚度为有限厚、水平方向为无限大。3.各层在水平方向无限远处以及最下层无限深处，其应力应变和位移为零4.层间接触情况，或者位移完全连续（称连续体系），或者层间仅竖向应力和竖向位移连续且无摩阻力（滑动体系）5.不计自重§6-2沥青路面设计2023/10/24道路工程8二.路面结构层组合设计1．适应行车荷载作用的要求各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。基层与面层的模量比应不小于0.3，土基与基层或底基层的模量比宜为0.08-0.40。2．在各种自然因素作用下稳定性好基层一般应选择水稳性好的材料。在季节性冰冻地区，设置防止冻胀和翻浆的垫层。路面总厚度满足防冻厚度的要求。3.考虑结构层的特点面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求，因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护。2023/10/24道路工程9三.沥青路面厚度设计

1.按弯沉为控制指标计算图式·δ2δ2δrh1h2hn-1E1E2En-1En=E0·§6-2沥青路面设计2023/10/24道路工程10

理论值由于计算模型等幅面大原因与实际值存在差异，由实测资料建立两者之间的关系：Ls=1000·αc·F2pδE0表达式：Ls=F×L其中：F=1.63（Ls/2000δ）0.38（E0/P)0.36三.沥青路面厚度设计2023/10/24道路工程112.按拉应力为控制指标计算模式如下：δ2δ2δrh1h2hn-1E1E2En-1En=E0········三.沥青路面厚度设计2023/10/24道路工程12沥青路面除以弯沉为控制指标外，还要验算路面结构层的拉应力：

σm≤σR结构层材料容许拉应力σR是最大疲劳应力其中：（1）关于σR

的计算

σR=σsp/KsσR----结构层材料容许拉应力

σsp----结构层材料的极限抗拉强度

Ks-----抗拉强度结构系数2023/10/24道路工程13Ks的计算：

（1）对沥青混凝土

Ks=0.09AaNe0.2/Ac

（2）对无机结合料稳定集料类

Ks=0.35Ne-0.2/Ac

（3）对无机结合料稳定土类

Ks=0.45Ne-0.2/Ac

（4）对贫混凝土

Ks=0.51Ne-0.07/Ac

其中：

Aa----沥青混合料级配系数

Ac----公路等级系数（2）关于σm=pσm2023/10/24道路工程143.轴载换算（1）以容许弯沉为设计标准（a）以弯沉为设计指标，验算沥青层层底拉应力的轴载换算式：（b）验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算式N=∑C’1C’2ni（Pi/P）8N=∑C1C2ni（Pi/P）4.352023/10/24道路工程15