沥青路面结构设计

沥青面层
1一般规定
1.1沥青面层的技术要求
为了给汽车运输提供安全、快速、舒适的行车条件，沥青路面应具有坚实、平整、 抗滑、耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防止雨 水渗入基层的功能。
即：
rt
tR
路面弯沉设计标准
路面弯沉是路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形。一般认为，路面弯沉 不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存 在一定的内在联系，同时弯沉值的测定也比较方便。所以我国现行的沥青路面设 计方法采用设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。
高速公路、一级公路和二级公路的沥青路面除了按弯沉设计路面结构之外， 还须对沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层进行层底拉应力的验算。城市道路 路面设计尚须进行沥青混合料面层的剪应力验算。
为控制路基土的压缩引起路面的沉 陷，可选用路基土的垂直压应力或 垂直压应变作为设计标准
车辙
车辙是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材 料的侧向位移产生的累积永久变形。这种变形出现在行车轮带处，即形成路面 的纵向带状凹陷 车辙是高级沥青路面的主要破坏型式。因为这类路面的使用寿命较长，即使 每一次行车荷载作用产生的残余变形量很小，而多次重复作用累积起来的残 余变形总和也将会较大，足以影响车辆的正常行使。
沥青路面结构设计
一 弹性层状理论体系 二 沥青路面的破坏状态与设计标准 三 沥青路面的结构设计 四 新建沥青路面结构厚度计算
弹性层状体系理论概述
一 基本假设与解题方法 弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定厚度，最下一层为弹性半空间 体，如图所示。
应用弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量时，引入如下一些假设： (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，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 无摩阻力(称滑动体系)： (5)不计自重
为防止沥青面层表面产生ຫໍສະໝຸດ Baidu移和拥起，可用面层抗剪强度标准控 制设计。
低温缩裂
路面结构中某些整体性结构层在低温(通常为负温度)时由于材料收缩受 限制而产生较大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生 开裂。由于路面的纵向尺度远大于横向，低温收缩时侧向约束不大，故这 种开裂一般为横向间隔性的裂缝，严重时才发展为纵向裂缝。在冰冻地区， 沥青面层和用无机结合料稳定的整体性基层，冬季可能出现这种开裂。低 温缩裂是一项同荷载因素无关的设计指标，即低温时结构层材料因收缩受 约束而产生的温度应力 应不大于该温度时材料的容许拉应力。
沥青路面的结构设计
1、路面结构组成
1．沥青路而结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。
2．面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，可由一至 三层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、 下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。
3．基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底 基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的 要求。
4．底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用， 起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。
5．基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层或 底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层，或上底基层、下底 基层。
6．垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污 等作用。
结构层达到临界疲劳状态时所承受的荷载重复次数称为疲劳寿命。某一种路面 结构层疲劳寿命的大小，主要取决于所受到的重复应变(或应力)大小，同时也 与路面的环境因素有关。
以疲劳开裂作为设计标准时，用结构层底面的拉应变或拉应力不超过相 应的容许值控制 设计，即：
r R
r R
推移
当沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时(例如经常启动或制动 路段及弯道、坡度变化处等)，路面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综合作用，使 结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲 击振动有关。
路面的车辙同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。 有代表性的控制车辙深度的指标有两种：一种是路面各结构层包括土基的残 余变形总和；另一种是路基表面的垂直变形。
L re Lre
路基表面的垂直应变标准，可表示为：
E E
疲劳开裂
开裂是路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次反复作用引起的。
沥青路面的破坏状态与设计标准
沥青路面由于环境因素的不断影响和行车荷载的反复作用，经过一段时间的使 用，便会产生破坏而失去原有的使用能力。下面着重叙述沥青路面的结构破坏 状态与设计标准。 一、沉陷
是路面在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象 出现，如图所示
造成路面沉陷的主要原因是路基土的 压缩。当路基土的承载能力较低，不 能承受从路面传至路基表面的车轮压 力，便产生较大的垂直变形即沉陷。
疲劳开裂的特点是，路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的 横向开裂，继而逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。
产生疲劳开裂的原因，是沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层 底面产生的拉应变(或拉应力)值超过材料的疲劳强度(它较一次荷载作用的极 限值小很多)，底面便开裂，并逐渐向表面发展。经水硬性结合料稳定而形成 的整体性基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。
路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，它是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、面层和基层类型而确定的路面弯沉 设计值，是路面厚度计算的主要依据。路面设计弯沉值可以作为路面竣工后第一 年不利季节、路面温度为20℃时在标准轴载100kN作用下，竣工验收的最大回 弹弯沉值，它与交通量、公路等级、面层和基层类型有关。