2.农村公路路面设计考虑的因素和参数
2.3温度的影响 温度荷载：绝对温度过高或过低的影响 温度变化影响－－稳定性 冰冻影响
2.农村公路路面设计考虑的因素和参数
3.农村公路沥青路面设计方法
设计方法的类别
3.农村公路沥青路面设计方法
设计方法的类别
3.农村公路沥青路面设计方法
3.1基本设计原理
双圆垂直均布荷载作用下的弹性层状体系理论，轮隙中间的弯沉、沥 青层层底拉应力和半刚性基层层底拉应力不得超过限值。
1.3.1沥青路面特征
表面平整、无接缝 行车舒适、耐磨、振动小、噪声低 施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建 强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层 沥青路面的抗弯强度较低 要求在温暖干燥的气候下施工施工
1.3.2 水泥混凝土路面特征
强度高、稳定性与耐久性好 色泽鲜明，有利于夜间行车 对水泥和水的需要量大 有接缝 修复困难 开放交通较迟
路面 各结构层将车辆荷载传递给土基
面层或块石面层
刚性 路面
强度高，刚性较大。水泥混凝土板 的抗弯拉强度承受车辆荷载，基础 上单位压力多。
水泥混凝土作面层 或基层
半刚 性路 面
后期的强度和刚度有较大幅度的增 长。空隙沥青混凝土注入水泥砂浆 的道路路面
水泥、石灰处治的 土石及含有水硬性 结合料的工业废渣
1) 本地的交通状况； 2) 气候条件； 3) 充分利用地方材料； 4) 路基、土壤、地质和水文； 5) 经济性：结构层成本、投资预算； 6）技术的实用性和可操作性； 7）既往经验教训：成熟度和可靠度
6.2典型结构的组合原则
6.2典型结构的组合原则
施工技术与工艺：1 方便；2 路面性能受工艺波动的影响
2.农村公路路面设计考虑的因素和参数
2.农村公路路面设计考虑的因素和参数
2.1交通荷载 农村公路上的车辆以畜力车、摩托车、拖拉机、机动三轮 车、农用汽车、小型客车和中型客车为主，同时也有少量的 大型客车和货车。 按照轴载换算估算方法计算标准轴载累计作用次数 车辆荷载对路面的要求和影响不显著，路面的寿命和耐久 性主要受环境因素的影响
荷载、温度重复作用，达到疲劳极限；荷载过重。
接缝损坏 出现在接缝附近的损坏，如剥落、碎块等。
4.2损坏模式
4.2损坏模式
唧泥 泥浆、灰浆从板底挤出和喷射而出。 原因：基层材料不耐冲刷。
Pv
la
la
脱空区
ha
4.2损坏模式 错台:接缝或裂缝两侧出现高程差。
原因：唧泥等，行车造成的水压使泥灰浆从后载板向 先载板迁移，造成先载高、后载板低的现象；未设置
ls ≤ld
ld 600Ne0.2 Ac As Ab
3.5农村公路沥青路面设计方法框图
收集、调查交 通量，并计算 累计标准轴次
根据公路等级、面层、 基层类型及累计标准 轴次计算设计弯沉值
气象资料、 材料调查及 混合料试验
土基类型划分，确 定土基回弹模量
拟定路面结构方案
确定材料抗压回弹模量
按设计弯沉值设计路面厚度
p t rf
荷载应力
荷载应力
温度翘曲应力
设计框图
荷载疲劳 应力系数
接缝传荷能力 的折减系数
偏载和动载的 综合影响系数
收集、调查交通量， 并计算累计标准轴 次，并确定交通等级
拟定路面结构方案
标准荷载临界 荷位荷载应力
行车荷载疲劳应力
混凝土设计 弯拉强度
公路自然区划
公路等级 安全等级
温度梯度
层次 荷载工况特点
性能要求
常用材料
面层
行车荷载较大、 受降水浸蚀和 气温变化影响
结构强度，抗变形能力， 水、温度稳定性较高。耐 磨，不透水；良好的抗滑
性和平整度
水泥、沥青混凝土、沥青 碎(砾)石混合料、块料
荷载垂直力 ， 足够的强度和刚度 ，有 结合料稳定土石、贫水泥
基层 经受地下水和 良好的扩散应力的能力 ， 混凝土、砂砾石材，工业
2.农村公路路面设计考虑的因素和参数
2.2水的影响 水对路面的危害体现在多个方面：路基软化、半刚性基层 强度、沥青混合料粘附能力、水泥混凝土接缝损坏等。 路基干湿类型：以实测不利季节路床顶面以下80cm深度内 的平均稠度 分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。直接用以路 基模量的选取。
2.农村公路路面设计考虑的因素和参数
交通部西部项目农村公路建养技术推广应用课题组
培训课程
农村公路路面设计
主讲人：曹东伟 博士/副研究员
交通部公路科学研究院 •2008年10月
资料来源
培训教材: 农村公路路面设计与施工
技术规范: 现行路面设计、施工规范 农村公路建设暂行技术要求
推广的技术成果： 低造价县乡道路修筑技术的研究（西部项目） 西部地区农村公路建设关键技术研究（西部项目） 四川省农村公路路面典型结构研究 湘西通县公路改造技术研究（西部项目） 混凝土预制整齐块体弹石路面技术研究
1. 路面工程概述
路面的功能和要求 路面结构及其层次划分 路面的分类与力学特性 我国道路路面种类
1.1 路面的功能和要求
功能：提供汽车在道路上全天候行驶，保证汽车以 一定的速度，安全、舒适、经济运行
背景知识：路面与交通运输的很多方面紧密相关。如运输经济， 与砂石路相比,沥青路面行驶速度从30上升到50-60km/h,油耗降 低15-20%,轮胎行驶公里增加20%,运输成本降低18-20%.普通道 路造价中,高级路面占60-70%,低级路面占20-30%。
传力杆。
拱起:温度引起的屈曲失稳而向上隆起的现 象。
原因：温度太高；胀缝间距太大；接缝、尤其是胀缝 内填满了杂物而失效；胀缝设置工艺不当而使其无法 伸缩。
4.3 结构组合设计
面层
素混凝土路面（预留接缝的混凝土路面），除角隅、边缘 外，板内不配钢筋。
连续配筋混凝土路面，不设接缝，连续配筋。大大改善了 混凝土路面的行驶舒适性。面板厚度基本不减小。
6.1 思路 设计发生在较小区域，交通地理条件较为单一 材料较为固定 设计经费较为紧张或项目规模过小 技术力量薄弱
在考虑区域气候、土壤、地质和水文等各种自然因素，结合当地 的建筑材料、投资预算、既往经验教训等，制定适应于不同交通 条件的路面典型结构，设计时根据项目信息直接对号入座。
6.2典型结构的组合原则
面层厚度较小时，增加厚度的效果 是很好的，但后期的效果逐渐变差
效果变差的分界点以图中的红线为 界，不同结构可能不同，但规律类 似
3.6.2路基和面层模量对弯沉的影响
随着面层和路基模量的增加， 路面弯沉都随之减小
随着路基模量的增加，弯沉显 著减小；但减小到一定水平时 ，效果变得越来越差
面层模量的影响与路基模量的 影响类似
k L
4.水泥混凝土路面设计方法
4.1基本设计原理
设计标准为：在设计期内，在交通和环境条件下，荷载疲劳 应力和温度梯度疲劳应力的和不超过混凝土弯拉强度。 概率小于目标可靠度。
4.2损坏模式
板的断裂 包括横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、板角隅断裂、
破碎板。 原因：强度不足；未设置传力杆和拉杆；板底脱空；
钢筋混凝土面层：设置纵向、横向钢筋网，形成钢筋混凝 土结构层。
预应力混凝土层： 目前使用很少 。 钢纤维混凝土面层：在混凝土中掺入不同形状的钢纤维，
以形成均匀的混凝土加筋层。
目前农村公路常用的是素混凝土路面。
4.3结构组合设计
基层和垫层
作用与要求 为面层提供均匀的基础支撑，为面层施工提供稳定、坚实的
4.5构造设计
纵缝
纵缝处需要设拉杆。 拉杆：螺旋钢筋，两端无需涂覆沥青，应保持与混凝
土的握裹。纵缝形式：平缝＋拉杆；企口缝＋拉杆 ；假缝＋拉杆。
胀缝
贯穿板厚度的平缝，接缝应有一定宽度。设传 力杆。
填缝料
填缝板，填缝料。
4.6 水泥混凝土路面计算算例
5.嵌挤类路面设计方法
5.1设计理论 常用的弹石表面尺寸一般小于标准轴载的当量圆，其路面 结构受力具有柔性路面的特征，可采用等效模量、等效厚 度法。 1）采用弹性多层体理论； 2）沿用沥青路面设计方法； 3）砂垫层只起构造作用，不参与结构受力。
5.嵌挤类路面设计方法
收集、调查交
5.2具体设计方法 通量，并计算
累计标准轴次
根据公路等级、面层、 基层类型及累计标准 轴次计算设计弯沉值
土基类型划分，确 定土基回弹模量
拟定路面结构方案
确定材料模量
按设计弯沉值设计路面厚度
确定基层厚度
进行技术经济比较，确 定采用的路面结构方案
6.农村公路典型结构设计
参考设计和使用经验，拟定几种路面结构层组合和厚度。 分析结构层组合和厚度方案的合理性，并进行相应的调整 和方案选择。
3.7农村公路沥青路面设计方法
设计算例
4.水泥混凝土路面设计方法
4.1基本设计原理 弹性半空间地基上的有限矩形薄板 标准轴载作用下板纵向边缘中部的弯拉应力。
P
a) 剖面图
E,u,h E ,u ,h1
工作面 防止冲刷、唧泥和错台的产生 控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对路面的影响。 常用基层材料 细集料含量应严格控制 贫混凝土、沥青稳定粒料、水泥稳定粒料 级配碎石
4.3结构组合设计
路基
水泥路面强度高、对变形适应性小（敏感），所以 不要求路基有很高的强度，但对不均匀变形要求较 高，是路基设计的主要内容。
6.3 路面面层的选择 水泥混凝土面层 VS 沥青面层
6.4沥青类面层类型
沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、沥青贯入式、沥青 表面处治五种类型。
沥青混凝土面层
按施工工艺分:层铺法，路拌法，厂拌法. 按材料组成及结构：分为连续级配、间断级配混合料. 按矿料级配组成及空隙率大小：分为密级配、半开级配、开级配混合料. 按公称最大粒径的大小：分为特粗式(31.5mm)、粗粒式(26.5mm)、中 粒式、细粒式(9.5 或13.2mm)、砂粒式. 按制造工艺分热拌沥青混合料；冷拌沥青混合料；再生沥青混合料等。