第10章沥青路面设计

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,May 1,1998,Click to edit Master title style,第14章 沥青路面,第一节概述,第二节 沥青路面设计,第三节沥青路面结构组合设计,第四节 沥青路面施工质量管理与检查,学习要点,重点掌握,国内沥青路面组合设计的,基本步骤,、,基本计算公式,和,设计指标标准,；,掌握沥青路面结构组合设计,基本原则,；,了解沥青路面的类型及各自的特点；,了解施工质量管理与检查的工作内容。,第一节 概述,一、沥青路面的特点和分类,（一）特点,具有较高的强度和稳定性；表面平整无接缝，行车舒适，振动小；开放交通快；养护简便；适宜于路面分期改建。温度敏感性高。,（二）分类,1,、嵌挤式：,稳定性好，易透水，耐久性差。,宜作基层或面层的下层。,沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石路面。,次高级路面,第一节 概述,一、沥青路面的特点和分类,2,、密实式：,路面结构致密，孔隙率小，强度高，耐久性好。,沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石、沥青稳定碎石混合料路面。,高级路面,第一节 概述,一、沥青路面的特点和分类,3,、层铺法、路拌法、厂拌法,层铺法：分层洒布沥青，分层摊铺矿料和碾压。,沥青表面处治、沥青贯入式路面,路拌法：在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和、摊铺并碾压密实,厂拌法：将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专 用设备加热拌和，然后运送至工地摊铺碾压。,热拌热铺、热拌冷铺,二、沥青路面类型,1,、沥青混合料路面：集料,+,沥青结合料,沥青混凝土路面、沥青碎石路面、沥青玛蹄脂碎石路面。,施工过程：沥青混合料的拌和、运输、摊铺和压实成型。,2,、沥青表面处治路面：分层浇洒沥青、撒铺矿料并压实成型,.,（,3cm),作磨耗层,/,表面封层。层铺法,/,拌和法,施工工序：清理基层 洒布透层沥青,浇洒第一层沥青,撒铺矿料,碾压,养护,第一节 概述,二、沥青路面类型,3,、沥青贯入式路面：沥青 碎石层 嵌缝料,“先石后油”,浅贯入（,4-5cm,），深贯入（,6-8cm,）,用作三、四级公路的面层,上拌下贯式路面，拌和层厚度应为,2.5-4cm,。总厚度应为,7-10cm,。,施工工序：,先摊铺矿料 碾压 洒布沥青 撒铺嵌缝料 碾压 撒铺封层料 碾压,第一节 概述,灌入,摊铺,第一节 概述,第一节 概述,三、施工要求,1,、施工季节,温暖干燥的气候条件,2,、施工路段,不宜铺筑在纵坡大于,6%,路段上，纵坡大于,3%,的路段，应采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式的沥青表面处治。,第,二节 沥青路面设计设计内容,1.,原材料调查与选择,调查：查明拟修建道路路线附近,材料分布,情况（石灰、粉煤灰、水泥、石料、沥青等），以便,就地取材,选择：根据,经济技术性原则,，选择沥青材料和集料种类,2.,沥青混合料及基层材料配合比设计,沥青混合料配合比设计：确定最佳沥青用量,基层材料配合比设计：确定各组成材料的比例,3.,材料参数的测定,路面材料抗压强度、劈裂强度、抗压模量、弯拉模量以及土基回弹模量等,第1节 沥青路面设计设计内容,4.,路面结构组合设计,交通,调查,与,分析,：交通量、交通组成、轮迹横向分布,拟定,路面结构,设计方案,：根据现场工程地质情况、材料调查、自然条件以及交通条件拟定,设计层位,厚度,确定：采用设计,指标,与,标准,验算,5.,路面结构方案比选,分析各类路面设计方案的,技术要求,（强度和变形）满足情况；分析各类路面设计方案的,工程造价,，根据经济技术原则予以比选,淮盐高速累积标准轴载,淮安,盐城,高速公路,设计年限15年,，,双向四车道,设计路段,单个车道设计年限内,累积标准轴载(10,6,),淮安枢纽-车桥,21,.,84,车桥-建湖,21,.,86,建湖-鞍湖,21,.,38,鞍湖-盐城西,18,.59,盐城西-盐城南,11,.27,盐城南-盐城东,13,.90,淮盐高速路面结构组合设计方案,淮安,盐城,高速公路路面结构组合设计方案,夹层结构,夹层,：,半刚性基层,中夹带,柔性级配碎石,形成的基层。,设置目的,：,缓和,半刚性基层的裂缝,尖端应力,，,防止,半刚性基层应力过大造成基层自下而上开裂引起沥青面层,反射裂缝,第二节 沥青路面设计设计原则,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,1.,综合设计原则,路基路面整体考虑，综合设计,2.,技术经济原则,技术先进，经济合理,3.,推广应用新材料新技术原则,如,Superpave、SMA,4.,环保安全原则,注重环境保护、注重工作人员的安全,5.,机械化工厂化施工原则,有利于保证工程质量,6.,一次设计分期修建原则,适用于不良地质条件（如软土地基）下道路设计，,日本,采用该原则修建高速公路解决了,软土地基沉降,导致的路面,病害问题,第二节 沥青路面设计设计理论与方法,设计方法,分为,经验法,和,力学经验法,1.,经验法,CBR,法和,AASHTO,法,2.,力学经验法,美国沥青学会(,AI),法、壳牌(,Shell),法以及我国现行的沥青路面设计方法,3.,经验法,通过试验路或现场试验测试，建立,路面结构,、,车辆荷载,与,路面使用性能,之间的,关系,并用于路面结构设计的方法。,4.,力学,经验法,应用,力学原理,分析,荷载与环境,作用下的,路面结构,力学响应，建立,力学响应,与,路面使用性能,关系模型,并用于路面结构设计的方法,1.,标准轴载,我国路面设计以,双轮组,单轴载,100,kN,作为标准轴载，以,BZZ-100,表示,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,100,kN,d,1.5d,P=0.7MPa,第二节 沥青路面设计交通等级,2.,轴载当量换算,各种车型按照疲劳等效效应换算为标准轴载作用次数,换算原则：在,不同,轴载,作用下，,相同,路面结构,达到,相同,损伤程度,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,a.,弯沉和沥青层底拉应力为设计指标,b.,半刚性材料层底拉应力为设计指标,c.,贫混凝土层底拉应力为设计指标,第二节 沥青路面设计交通等级,4.,轴载当量换算,算例,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,a.,弯沉和沥青层底拉应力为设计指标,b.,半刚性材料层底拉应力为设计指标,汽车,名称,交通量,次/日,汽车总重/,kN,汽车前后轴计算参数,轴位,轴重,轮组,轴数,轴距,中货车,EQ140,1000,92.90,前轴,28.70,1,1,3,m,后轴,64.20,2,1,3,m,N=11.0+1.2(1-1)1000(64.20/100),4.35,=145.47,次/日,N=11.0+2.0(1-1)1000(64.20/100),8,=28.86,次/日,第二节 沥青路面设计交通等级,5.,设计年限累计当量标准轴载计算,设计年限,内,一个车道,沿,一个方向,通过的,累计标准轴载,次数,N,e,(次/日),:,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,N,1,：,路面运营,第1年,双向,日平均,当量轴载次数(次/日),:,设计年限内交通量平均增长率(%),:,车道系数，,若公路无分隔时，路面窄宜选高值，路面宽宜选低值,第二节 沥青路面设计交通等级,5.,设计年限累计当量标准轴载计算,实例分析,某高速公路双向六车道,，设计年限,t=15,年，交通量平均增长率为,=8%,，按弯沉设计标准计算得到路面运营,第1年,双向,日平均,当量轴次,N,1,=,23350,次/日,，查表得到车道系数为,=0.3,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,第二节 沥青路面设计交通等级,3.,交通等级划分,根据,N,e,(,万次/车道)或中型以上日平均交通量(辆/日/车道,),为划分依据。,参考,沥青路面设计规范,JTG D50-2004,交通等级,BZZ-100kN,累积标准,轴次(万次/车道),中型以上货车及大客车(辆/日/车道,),A,特轻交通,100,2500,10000,第二节 沥青路面设计交通等级,第,3,节 沥青路面结构组合设计,结构组合设计原则,1.,表面使用品质长期稳定原则,：沥青路面设计规范对,平整度,、,抗滑性能,、,高温稳定性,、,水稳性,、,抗裂性能,提出了相应技术指标要求。,材料类型,30,2030,20,动稳定度,（次/,mm）,普通沥青上中面层,800-1000,600-800,600,改性沥青上中面层,24002800,20002400,1800,高温动稳定度要求,第,3,节 沥青路面结构组合设计,结构组合设计原则,2.,强度刚度与层位相,匹配,的原则,：,车辆荷载与环境影响,（如温度、降雨）自,上而下,逐渐,衰减,，因此对材料的,强度刚度要求,也自,上而下,降低,。,第,3,节 沥青路面结构组合设计,结构组合设计原则,3.,就地取材原则,：例如设计路段有丰富的,碎石,、,砂砾,材料、,石灰,，沿线有,水泥厂,，因此基层材料采用,水泥稳定碎石,而不采用,二灰稳定碎石,，底基层采用,石灰土,而不用,二灰土,。,第,3,节 沥青路面结构组合设计,一、沥青面层结构,1.层位数与公路等级,公路等级,层位数,结构形式,高,速公路,一,级公路,3,表,面层、,中,面层、,下,面层,二,级公路,三,级公路,2,上,面层、,下,面层,第,3,节 沥青路面结构组合设计,一、沥青,面层,结构,2.各层位基本要求,层位,材料性能,主要要求,主选材料,表,面层,平整,密实、,抗滑,耐磨、稳定,耐久,高温,稳定、,低温,抗裂、抗,老化,密实型中粒、细粒沥青混合料，重交通采用,SMA-10、SMA-13,或改性沥青混合料,中,、,下,面层,密水性,、,抗剥离,、高温重载下,抗剪,密实型中粒、粗粒沥青混合料，重交通采用,SMA-20,或改性沥青混合料,下,面层,抗疲劳开裂等,高等级公路路面结构类型,半刚,性基层沥,青路,面,沥青面层,12-18,cm,半刚性,基层36,cm?,半刚性,或,柔性,底基层20,cm?,垫层,柔性,沥青,路面,沥青面层,10-12,cm,柔性,基层24,cm?,柔性,材料底基层15,cm?,垫层,贫,砼基层,沥青,路面,沥青面层,1018,cm,贫砼,基层18-26,cm,半刚性,底基层35,cm?,垫层,混合式沥,青路,面,沥青面层,10-12,cm,柔性,基层,12,cm?,半刚性,底基层,35,cm?,垫层,二级、三级公路路面结构,二级公路路面结构,面层,沥青混凝土,6-12,cm,(,沥青贯入式碎石,5-8,cm,或,沥青混凝土,3-4,cm,+,沥青贯入式碎石4-6,cm),基层,半刚性,材料,基层,20-36,cm,(,水泥稳定碎石或砂砾；,石灰,、,粉煤灰稳定碎石,或砂砾，石灰稳定集料,),底基层,半刚性,材料,底基层,10-20,cm,或,级配碎石,三级公路路面结构,面层,沥青表面处治,3-5,cm,或热拌沥青碎石混合料,基层,半刚性材料基层,20-36,cm,(,水泥稳定碎石或砂砾；石灰、粉煤灰稳定碎石或砂砾，石灰稳定集料,),底基层,半刚性材料底基层,10-20,cm,或级配碎石,高等级公路沥青混合料级配选择建议,中,面层厚度一般为,50-60,mm,，,宜选择以粗集料为主的骨架密实型沥青混凝土(,AC-20,)。,表,面层一般为,30-50,mm,，,用密级配抗滑层(,AK-13,或,AK-16,或,SMA-13,等类型)。,下,面层，厚度一般为,60-80,mm,，,宜设计密级配沥青混合料(,AC-20,或,AC-25,)。,一、表面层,主要作用,：,表面功能：平整、抗滑、美观、舒适、减噪,要求,：,耐久性,，特别是抗滑性能的耐久,有一定的,抗剪能力,（适应重载交通）,高温,抗车辙,、低温,抗裂,、,抗老化,路面,抗滑,及,耐久,是表面层混合料,最主要性能要求,。,我国已建高等级公路的,抗