第三章沥青路面设计第3.1节设计理论及设计标准总体思路1、求出沥青路面在累计标准轴载作用下内部任意点的应力、应变值2、根据荷载作用下的应力、应变要求寻找合适的沥青混合料材料配合比组成3、根据沥青混合料强度要求，寻找合适的施工工艺4、根据自然条件和沥青路面耐久性、稳定性、使用品质要求，寻找合适的养护维修决策3.1.1沥青路面设计理论1、计算模型——应用弹性层状体系的弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量计算模型基本假定：①各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；②最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大；③各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零；④层间接触情况:连续体系--位移完全连续滑动体系--层间仅有竖向力和竖向位移没有摩阻力⑤不计自重;3.1.2 沥青路面的破坏状态及设计标准一、沉陷1、现象--指路面在车轮作用下表面产生较大的凹陷，有时凹陷两侧拌有隆起现象。

当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构的受拉区产生开裂而形成纵裂。

并可能发展为网裂。

2、控制标准—为控制路基土的压缩引起路面沉陷，选取路基土垂直压应力垂直压应变作为设计标准。

二、车辙1、现象—在渠化交通的作用下，路面的结构层及土基在行车重复作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积变形，这种变形出现在行车轮带处，形成路面纵向带状凹陷。

2、车辙的设计标准以路面残余总变形为控制指标，即路面各结构层包括土基的残余变形总和为控制指标。

三、疲劳开裂1、现象—路面在正常使用情况下，由行车荷载多次反复作用引起，其特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向裂缝，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。

2、设计标准—以疲劳开裂为设计标准时，其指标为结构层底面的拉应力或拉应变不超过相应的容许值。

四、推移1、现象—当路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路表面可能出现推移和拥起。

造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的共同作用下，结构层中的剪应力超过材料的抗剪强度。

此现象可能发生在上，下坡，停车线，停车场等经常有起，制动的地点。

2、设计控制指标—采用路面面层抗剪强度标准为设计控制标准五、低温缩裂1、路面结构整体性材料层在负温时，材料收缩受限制而产生的拉应力超过材料的抗拉强度而产生的裂缝，因路面的纵向远比横向尺度为大，故收缩裂缝一般为较为规则的横向裂缝。

使用无机结合料稳定的基层和沥青面层，才可能在冬季出现这种裂缝。

2、控制设计指标—低温时结构层材料收缩受约束而产生的温度应力不大于该温度时材料的容许抗拉应力。

六、目前沥青路面的设计标准1、路面弯沉设计指标指的是路基路面在车辆荷载的作用下产生的垂直变形，其值反映了路基和路面各结构层的总体强度和刚度。

路面弯沉的实测方法目前路面弯沉使用杠杆式弯沉仪（贝克曼梁法）或落锤式弯沉仪法测定.各级公路沥青路面设计中，都必须使用弯沉作为设计指标2、各整体性材料结构层层底弯拉应力高速一级二级公路，除使用弯沉指标进行设计之外，还应对整体性材料层（如半刚性基层验算其层底弯拉应力3、剪切应力指标对城市道路沥青路面设计，除和公路路面设计用路面弯沉指标设计，用层底弯拉应力验算之外，对停车场，交叉口路段，还应当进行层底剪切应力和材料抗剪强度验算。

第3.2节沥青路面结构组合设计1．路面等级、面层类型应与公路等级、交通量相适应路面等级、面层类型的选择应根据公路等级、设计年限内标准轴载的累计当量轴次、筑路材料、地区特点和施工机械设备等因素按下表确定。

基层材料强度与稳定性要求也应随公路等级的提高和交通量的增加而提高。

高等级公路应采用优质材料，而对于较低等级的公路，应尽量利用当地材料，以降低造价。

2、适应行车荷载作用的要求强度安排从应力分布和工程经济角度考虑，各结构层强度和刚度。

随面层位置自上而下，强度由大至小递减安排。

厚度应从上到下由薄到厚。

各层次厚度问题基层、底基层设计应贯彻就地取材的原则，基层可选用无机结合料稳定集料类或沥青混合料、粒料、贫混凝土等材料，底基层应充分利用沿线地方材料，可采用无机结合料稳定细粒土类或粒料类等。

基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料性能，充分发挥压实机具的功能，以及考虑有利于施工等因素选择各结构层的厚度。

各结构层压实最小厚度与适宜应符合表7-1-5的要求。

并不得设计小于150mm厚的半刚性材料薄层确定最小厚度与最大厚度理由最小厚度问题:路面各结构层最小厚度应满足构成强度所需的最小厚度要求最大厚度问题:路面各结构层最大厚度应满足施工机械所能达到的最大压实深度要求。

沥青路面层间模量比问题:沥青路面相邻结构层材料的模量比对路面结构的应力分布有显著影响，是合理确定结构层层数，选定适宜结构层材料的重要考虑因素。

对半刚性基层沥青路面的结构层组合设计，基层与沥青面层的模量比宜在1.5～3之间；基层与底基层的模量比不宜大于3.0，底基层与土基模量模量比宜在2.5～12.5之间。

✓比较教材提法:强度组合:根据分析和经验，基层和面层模量比应不小于0.3，土基与基层或底基层的模量比为0.08—0.44、在各种自然因素作用下稳定性好的要求沥青路面在长期使用过程中，不可避免地经受自然环境因素一水、温度的考验。

路面结构设计时应保证沥青路面在各种自然因素作用下，保持良好的稳定性。

水的影响途径应采取的结构措施面层应选用密实防水材料，底基层封闭，基层选用水稳性好的材料。

面层选用大空隙透水沥青混合料，下面层选用密实材料，基层选用水稳性好的材料作为排水层，在横断面上增设排水设施，如纵向排水管。

冰冻作用下的稳定性要求季节性冰冻气候影响途径应采取的结构措施，尽量避免使用易冻胀土填筑路基；减少水分侵入路基；增设吸收冻胀空间的多孔隙垫层；保证防冻层厚度，避免路基内出现聚冰带。

高温条件下的稳定性要求高温对沥青路面的影响高温条件采取的措施--应选用温度稳定性较好的按嵌挤型原则构成强度的沥青混合料类型低温条件下的稳定性要求低温对沥青路面的影响低温条件采取的措施--应选用密级配型沥青混合料，特别是提高沥青混合料的抗拉强度增设粒料类型的拉应力吸收层；增设抗拉强度高的优质沥青混合料层；适应加厚沥青路面面层厚度。

5、注意各结构层结构构成特点路面各结构层通常是用密实级配、嵌挤锁结以及形成板体等方式构成的，各结构层具有各自特点，为使组合而成的路面总体结构能共同协同受力工作，在结构组合中还应注意以下因素。

1）从吸收拉应力出发沥青面层不得直接铺筑在整体性材料，有收缩裂缝的结构层上。

而应铺设能吸取裂缝的过渡结构，如碎石层材料或抗弯能力强的土工布材料。

2）从面层平整度要求出发面层不应铺在可能会松动的松散性结构层上，如直接铺筑在铺砌片石基层上，应增加能扩散应力的碎石过渡层。

3）从层间结合抗剪考虑保证上下二层结合性能，加铺粘层油，以增强层间抗剪强度。

4）从保证面层沥青混合料强度出发为使沥青层主层油不被下层非沥青层吸收，需铺洒透层油5）从路基强度保证和路基水稳定性出发为使多雨地区路面降水不下渗到土基而铺设的下封层，并保证路基排水通畅。

6）从土基强度均匀性出发片石层材料不能直接铺筑在软弱地基上，而应在软弱地基上先铺筑粒料层，以扩大应力分布。

7)从各层材料不受污染出发当沥青面层由几层组成且不能连续施工时，应在重新施工期前清洗路面并设粘层沥青。

当非沥青层和沥青层间断施工后，洒封闭沥青，重新施工前应清洗并洒粘层油。

3.3.1、弹性层状体系理论概述弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定的厚度，最下一层为弹性半空间体应用弹性力学的方法求解弹性层状体系的应力、应变和位移，计算中引入以下假定：1、各层是连续的，完全弹性的、均质的，各向同性的，位移和变形是微小的：2、最下一层在水平方向和垂直方向为无限大，其上各层厚度为有限，水平方向为无限大：3、各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，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位移连续，而无水平方向摩阻力（称滑动体系）5、在求解时，不考虑各层的自重3.3.3、路面容许弯沉和设计弯沉1、路面外观等级描述路面的外观与路表面的弯沉值有对应关系，路面外观越好，路表的弯沉值越小，反之，路面外观越差，路表的弯沉值越大。

2、路表面外观临界标准—我国根据国民经济发展水平，以第四外观作为路面设计的临界外观，则第四外观下的路表弯沉，即为路面容许弯沉值。

3、路表外观(累计交通轴载)与容许弯沉值的关系第四级路表外观的弯沉值，为容许弯沉值，此弯沉值应为设计年限末年的弯沉值。

路面产生第四级外观，与路面上所受的交通轴载作用次数有关4、路面设计弯沉值设计弯沉定义: 路面设计弯沉值是根据设计年限内每个车道通过的累计当量标准轴载、公路等级、面层和基层的类型而确定的，相当于路面竣工后第一年不利季节，路面温度20℃，在标准轴载作用下，峻工验收测得的最大回弹弯沉值。

根据设计弯沉定义，沥青路面的设计弯沉和路面竣工的弯沉验收指标是一致的。

由于随累计轴载增加，路面强度降低，则逐年的路面弯沉值将是增加的。

3、以弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算时凡轴载大于25KN 的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均应换算为标准轴载。

换算公式为 见教材P2374、当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN 的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均按下层换算为标准轴载的当量作用次数，换算公式为见教材P2375、累计轴载作用次数按等比级数求和公式计算累计轴载作用次数由于沥青路面设计是对一条车道的计数，故应考虑车道分布系数，按照表3．1．6选用。

公路无分隔时，车道窄宜选高值，车道宽宜选低值。

6、沥青路面交通等级沥青路面宜根据2006年规范表3.1.8规定划分为四个等级。

设计时可根据累计当量轴次（标准轴次／（d·车道）或每车道、每日平均大型客车及中型以上的各种货车交通量[辆／（d·车道）]，选择一个较高的交通等级作为设计交通等级。

.00状体系理论计算而得理论弯沉值，由弹性层据验收规范，－竣工验收弯沉值，根沉值相等定设计弯沉值和允许弯设计弯沉值，教材中认教材中用统计公式表示弯沉值得，是路面临界外观的允许弯沉值，由实测而关弯沉的表述关于在授课中出现原有-÷==--l TR d d R l A l l l l l l。