11-3 沥青路面设计指标11-4 土基与路面材料强度指标

道桥系二○○七年五月

第三节 沥青路面设计指标

• 一、路面结构的破坏模式与设计指标• ( 一 ) 路面结构的破坏模式• ( 二 ) 设计指标• 二、路面设计弯沉值计算• 三、结构层材料的容许拉应力•

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路面结构的破坏模式

• 1 ．沉陷• 2 ．车辙• 3 ．疲劳开裂• 4 ．推移

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沉陷

沉陷是路面在车轮荷载作用下，其表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象。

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车辙、疲劳开裂• 2 ．车辙是路面结构层及土基在行车荷载重复作

用下，以及结构层中材料的侧向位移产生的累计永久变形。3 ．开裂是沥青路面常见的破坏类型。开裂的种类和原因有几种，这里所说的开裂是路表无显著永久变形而出现的裂缝现象。疲劳开裂的特点是首先出现较短的纵向开裂，继而逐渐发展为网状开裂，开裂面积不断扩大。发生疲劳开裂的主要原因是：结构整体强度不足或在车轮荷载反复作用下，沥青结构层底面或半刚性基层底面产生的拉应力 ( 或拉应变 ) 超过材料的疲劳强度，底面便发生开裂，并逐渐扩展延伸到表面。

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推移•

推移是沥青路面材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏面出现推挤或拥起现象。

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设计指标• 1 ．路面设计弯沉值 Ld 应大于或等于路表实

际可能产生的回弹弯沉值 Ls ，即• Ls≤Ld

• 2 ．沥青混凝土面层和整体性材料基层 ( 即半刚性基层 ) 底面的容许拉应力 σR 作为验算指标，此值应大于或等于路面中相应结构层底面实际可能产生的最大拉应力 σm 即

• σm ≤σR 3 ．沥青面层材料的容许切应力作为验算指标，此值应大于或等于面层破裂面上实际可能产生的切应力 τa ，即

• τa≤τR 返回

路面设计弯沉值计算• 1 、概念：所谓弯沉，是指在车轮荷载作用下路面产生的垂直位移

( 也称垂直变形 ) 。• 2 、概念：路面设计弯沉值：根据设计年限内一个车道上预测通过

的累计当量轴次、公路等级、面层和基层而确定的路面弯沉设计值。

• 式中： Ld—— 路面设计弯沉值， 0.01mm ，对沥青路面系指路面温度为 20°C 的值；

• N—— 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 ，热拌沥青碎石、沥

青上拌下贯式，沥青贯人式，乳化沥青碎石为 1 ． 1 ；沥青表面处治为 1 ． 2 ；粒料类面层 ( 中低级路面 ) 为 1.3 ；

• Ab—— 基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度大于或等于 20cm 时， Ab ＝ 1.0 ，其他情况见规范规定。

• 3 、例题讲解

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结构层材料的容许拉应力• 1 、概念：容许拉应力 σR ：是路面承受行车荷载反复作

用达到临界破坏状态时的最大疲劳拉应力。• 2 、计算公式：• σR= σsP/ Ks• 式中：• σsP—— 沥青混凝土或半刚性结构层材料的劈裂强度， MP

a ，由试验确定；• Ks—— 抗拉强度结构系数，同荷载的反复作用次数有关。• 结构层材料劈裂强度，对沥青混凝土系指 15°C 时的劈

裂强度；对石灰土、二灰、二灰土等强度低的材料，系指6 个月龄期的劈裂强度；其他稳定类基层材料，均指 90日龄期的劈裂强度。

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第四节 土基与路面材料强度指标

• 一、路基受力与工作区二、土基回弹模量的确定方法三、路面材料设计参数的确定方法

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路基受力与工作区1 、路基受力状况

通常路基承受两种荷载，一种是路面和路基自重引起的荷载，另一种是车辆轮重引起的外荷载，在两种荷载的共同作用下，使路基土处于受力状态。正确的设计应使路基受力时尽可能只产生弹性变形，而当车辆驶过后，路基变形可以恢复原状，以确保路基的相对稳定，而不致引起路面破坏。

• 2 、路基的工作区• 某一区域可看做是支承路面、受车辆荷载作用影响较大的范围，这一深度范围称为路基的工作区

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土基回弹模量的确定方法1 、概念：回弹模量是指路基、路面及筑路材料在

荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值。

2 、确定方法：• 现场实测：• 室内实验法 • 换算法 • 查表法：•

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路面材料设计参数的确定方法• 1 、按有关规程的规定实测材料设计参数，并确定各层材

料回弹模量和抗拉强度的设计值。• 2 、 (1) 半刚性材料的抗压回弹模量，按公路工程无机结合科稳定材料试验规程》 (JTJ057—94) 中 T0801-94叫规定的顶面法测定。沥青混合料的抗压回弹模量测试方法应按《公路工程沥青及沥青混合试验规程》 (JTJ 052—2000) 中 T0713-2000 规定的方法进行。

• (2) 沥青混合料的劈裂强度按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ JTJ052）中 T0716-93 规定进行，试验温度为 15°C 。半刚性材料的劈裂强度按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》 (JTJ057) 中 T 0806 一 94有加载压条的方法进行。

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