45 cm
Lime Treated/Stabilized Subgrade 石灰稳定底基层
Compacted Subgrade 压实路基
• 半刚性基层沥青路面：半刚性材料作为主要承
•
重层，其沥青面层厚度≥18cm的结构。 特点：1）路表弯沉小，经济。 2）对重载车具有更大的轴载敏感性，柔性基层 重载车换算为标准轴载时是4次方，而半刚性基层 是12~15次方。 3）半刚性基层使用初期有很好的整体性，使用 过程中其强度、模量会由于干湿和冻融循环，在反 复荷载作用下因疲劳而逐渐衰减；干缩、温缩引起 结构开裂、损伤，加之半刚性结构不透水，从裂缝 进入层间的水在行车作用下易引起巨大的动水压力， 导致冲刷唧浆，界面连接条件恶化。因而它自身一 旦损坏没有愈合的能力，且一旦开裂，会引起应力 重分布，加速结构的疲劳。维修时只能开膛破肚， 养护维修十分困难，对水的影响敏感。
路面结构及层位功能
• 路面横断面：
图5中央分布带不设置排水设施 单向路拱 图6中央分布带设排水设施 两侧路面分别在中间设路拱双向排水 路拱横坡： 为排掉路面上的水，路肩横坡比路面大1%～2% 路面结构分层及层位功能： 路面的层层组合称为路面结构。在行车荷载和 自然因素作用下，各层的力学响应与环境响应称 为路面结构层的层位功能。
路面结构刨面图
抗滑磨耗层
沥青中面层
面 层
沥青底面层
基层 垫层
土基
图7 高速公路沥青路面结构
图8 高速公路和一级公路水泥混凝土路面
• 世界上，普遍采用三层式沥青面层。
• 上面层直接磨耗与环境、温度影响最甚的
面
层
部位，又称磨耗层。要求良好的抗车辙能 力、抗老化性能、抗低温性能和良好的表 面特性。 • 中面层主要承受压应力，故通常认为沥青 路面的车辙主要发生在中面层。要求具有 较高的模量和抗车辙性能。 • 下面层，抗弯拉疲劳的层位。要求具有抗 疲劳和抗水损坏能力。
•
•
图5 中央分布带不设置排水设施单向路拱
图6 中央分布带设排水设施两侧路面分别在中间设路拱双向排水
图7 高速公路沥青路面结构 图8 高速公路和一级公路水泥混凝土路面
• 面层：直接与大气环境与行车荷载相接触
的部位。要求高的强度、刚度、平整度、 抗滑、耐磨，使用高质量的材料。 在沥青路面中，沥青层的厚度<18cm时，国 际上普遍认为，沥青层越薄越易产生车辙， >18cm与厚度没有关系了。
路面结构的发展趋势
• 从20世纪40年代起，英、美等国就通过足尺试验 •
路等对不同类型基层的沥青路面性能特点进行了 研究。 英国1957年在剑桥郡铺筑了包括33种路面结构的 Alconbury Hill 试验路，比较了级配碎石、开级配 沥青碎石、贫混凝土、碾压沥青混凝土和水泥胶 结砂基层在不同厚度的使用性能。在通车10年后， 经历了约600万次100kN标准轴载作用后，鲁尼娜 的变形和裂缝表明沥青混凝土面层和沥青碎石基 层的路面结构组合具有最优的路面使用性能。
Cracking is from the surface 从表面发生的裂缝
中面层压缩量最大
Thick Pavements Fatigue 厚路面的疲劳性能
High Strain = Short Life 高应变=短寿命 Low Strain = Unlimited Life 低应变=无限长的寿命
Unlimited Fatigue Life 无限长的疲劳寿命
70 um
Fatigue Life
疲劳寿命
• 基层：承重层，承受拉应力，是抗弯拉疲
劳的层次。
• 底基层：次承重层，受弯拉，是路面与路
基的过度层次，起到进一步扩散应力，保 护路基的重要层次。
• 垫层：在过湿或冰冻严重，冻深深的地区
与路段，为了防止路基被冻或地下水通过 路基影响路面，设置的层次称为垫层。使 用隔温、透水或不透水材料。
路面的力学分类
• 从路面结构受到荷载作用后各结构层应力分布
• • • •
与变形特点来划分。 柔性路面：用沥青混合料和粒料结构层组成的 路面，因具有较大的塑性变形能力而称之。 特点：衰减温度和应力的能力强；表面弯沉大， 损坏主要集中在表层25～30cm内，易于维修， 以控制最后一层的沥青混合料层底拉应变为设 计指标。 刚性路面：水泥混凝土板作面层的路面。 特点：在车轮荷载作用下处于板体工作状态， 竖向弯沉小，路面结构主要靠水泥混凝土板的 抗弯拉强度承受车辆荷载，通过板体的扩散作 用传递给板下的基础。
PERPETUAL PAVEMENT 永久性路面 • Surface (5 to 8
cm) renewed every 15 to 20 years 每隔15-20年重 新铺筑5-8cm的 表面层
• Structure
designed to last 50 years 设计结构能维 持50年
MECHANISTIC PERFORMANCE CRITERIA 力学性能标准
• 永久性路面的理念是所设计的沥青路面能够
•
使用40年～50年以上、采用较厚的沥青层柔 性路面，降低传统的沥青层底开裂和避免结 构性车辙。 永久性沥青路面结构组合的共同点是密水、 抗车辙、耐磨耗的面层加抗车辙、耐久的中 间层和抗疲劳、耐久的沥青混合料疲劳层， 如图所示。
Thick HMA(> 20 cm) >20cm的厚沥青混合料 Limit Bending 受弯拉极限 Subgrade底基层 Limit Compression 受压极限
Guangdong Pavement Trial 广东实验路
21 cm Hot Mix Asphalt Layers 热拌沥青混合料层 Cement Treated/Stabilized Granular Base 水泥稳定粒料基层
发展的方向，永久性路面是柔性结构 的沥青路面，其设计指标为最底层沥青层 底拉应变70 。 • 目前，美国的路面结构如图9 • 新型的路面结构：低噪声路面、彩色路面、 生态路面、聪明的路面等
图9 AASHTO路面典型结构组合
永久性沥青路面的理念
COMPARISION OF PERPETUAL PAVEMENT ASPHALT PAVEMENT SHTRUCTURE DESIGN METHOD