沥青路面结构组合设计讲义.ppt

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1、第第1414章章 沥青路面沥青路面l第一节概述第一节概述l第二节第二节 沥青路面设计沥青路面设计l第三节沥青路面结构组合设计第三节沥青路面结构组合设计l第四节第四节 沥青路面施工质量管理与检查沥青路面施工质量管理与检查学习要点l重点掌握国内沥青路面组合设计的基本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；步骤、基本计算公式和设计指标标准；l掌握沥青路面结构组合设计基本原则；掌握沥青路面结构组合设计基本原则；l了解沥青路面的类型及各自的特点；了解沥青路面的类型及各自的特点；l了解施工质量管理与检查的工作内容。了解施工质量管理与检查的工作内容。第一节第一节 概述概述l一、沥

2、青路面的特点和分类一、沥青路面的特点和分类l（一）特点（一）特点l 具有较高的强度和稳定性；表面平整无接缝，行车舒适，振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。性高。l（二）分类（二）分类l 1、嵌挤式：、嵌挤式：l 稳定性好，易透水，耐久性差。稳定性好，易透水，耐久性差。l 宜作基层或面层的下层。宜作基层或面层的下层。l 沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石路面。沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石路面。l 次高级路面次高级路面第一节第一节 概述概述l一、沥青路面的特

3、点和分类一、沥青路面的特点和分类l 2、密实式：、密实式：l 路面结构致密，孔隙率小，强度高，耐久性好。路面结构致密，孔隙率小，强度高，耐久性好。l 沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石、沥青稳定碎石混沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石、沥青稳定碎石混合料路面。合料路面。l 高级路面高级路面第一节第一节 概述概述l一、沥青路面的特点和分类一、沥青路面的特点和分类l 3、层铺法、路拌法、厂拌法、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。层铺法：分层洒布沥青，分层摊铺矿料和碾压。l 沥青表面处治、沥青贯入式路面沥青表面处治、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、路拌法：在

4、路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和、摊铺并碾压密实摊铺并碾压密实厂拌法：厂拌法：将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专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。用设备加热拌和，然后运送至工地摊铺碾压。热拌热铺、热拌冷铺热拌热铺、热拌冷铺l二、沥青路面类型二、沥青路面类型l 1、沥青混合料路面：集料、沥青混合料路面：集料+沥青结合料沥青结合料l 沥青混凝土路面、沥青碎石路面、沥青玛蹄脂碎沥青混凝土路面、沥青碎石路面、沥青玛蹄脂碎石路面。石路面。l 施工过程：沥青混合料的拌和、运输、摊铺和压施工过程：沥青混合料的拌和、运输、摊铺和压实成型。实成型。l2、沥青表面处

5、治路面：分层浇洒沥青、撒铺矿料并压、沥青表面处治路面：分层浇洒沥青、撒铺矿料并压实成型实成型.l （3cm)作磨耗层作磨耗层/表面封层。层铺法表面封层。层铺法/拌和法拌和法 施工工序：清理基层施工工序：清理基层 洒布透层沥青洒布透层沥青 浇洒浇洒第一层沥青第一层沥青 撒铺矿料撒铺矿料 碾压碾压 养护养护第一节第一节 概述概述l二、沥青路面类型二、沥青路面类型l3、沥青贯入式路面：沥青、沥青贯入式路面：沥青 碎石层碎石层 嵌缝料嵌缝料l “先石后油先石后油”l 浅贯入（浅贯入（4-5cm），深贯入（），深贯入（6-8cm）l 用作三、四级公路的面层用作三、四级公路的面层l 上拌下贯式路面，拌和层

6、厚度应为上拌下贯式路面，拌和层厚度应为2.5-4cm。总厚度应为总厚度应为7-10cm。l 施工工序：施工工序：先摊铺矿料先摊铺矿料 碾压碾压 洒布洒布沥青沥青 撒铺嵌缝料撒铺嵌缝料 碾压碾压 撒铺封层料撒铺封层料 碾压碾压第一节第一节 概述概述灌入摊铺第一节第一节 概述概述第一节第一节 概述概述三、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。第第二节二节 沥青路面设计设计内容沥青路面设计设计内容l1.原材料调查与选择原材料调查与选择l调查：查明拟修建道路路线附近材料分布情况（调查：查

7、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），以便就石灰、粉煤灰、水泥、石料、沥青等），以便就地取材地取材l选择：根据经济技术性原则，选择沥青材料和集选择：根据经济技术性原则，选择沥青材料和集料种类料种类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第1 1节节 沥青路面设计设计内容沥青路面设计设计内容l4.路面结构组合设计路面结构组合设计l交通调查与分析：交通量、交通组成、轮迹横向交通调查与分析：交通量、交通组成、轮迹横

8、向分布分布l拟定路面结构设计方案：根据现场工程地质情况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、材料调查、自然条件以及交通条件拟定l设计层位厚度确定：采用设计指标与标准验算设计层位厚度确定：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设计路段单个车道设计年限内单个车道设计年限内累积标准轴载累积标准轴载(10106 6)淮安枢纽淮安枢纽-车桥车桥 2121.848

9、4 车桥车桥-建湖建湖 2121.8686 建湖建湖-鞍湖鞍湖 2121.3838 鞍湖鞍湖-盐城西盐城西 1818.59.59 盐城西盐城西-盐城南盐城南 1111.27.27 盐城南盐城南-盐城东盐城东 1313.90.90 淮盐高速路面结构组合设计方案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细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm沥青稳定碎石24cm？水泥稳定碎石63cm 水泥稳定碎石63cm 级配碎石15cm土 基细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm粗粒式沥青混凝土8cm？水泥稳定碎石34cm 水泥稳定碎石34cm 二灰土20cm土 基细粒式沥青混凝

10、土4cm中粒式沥青混凝土6cm沥青稳定碎石12cm级配碎石15cm？水泥稳定碎石32cm 水泥稳定碎石32cm 水泥稳定碎石20cm细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm沥青稳定碎石10cm？水泥稳定碎石35cm 水泥稳定碎石35cm 级配碎石20cm土 基土 基柔性路面柔性路面半刚性基层沥青路面半刚性基层沥青路面夹层式组合基层沥青路面夹层式组合基层沥青路面组合基层沥青路面组合基层沥青路面 夹层结构夹层结构夹层：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 沥青面层水泥稳定碎石基层反射裂缝常

11、规的半刚性基层沥青路面结构水泥稳定碎石基层沥青面层级配碎石反射裂缝铺设级配碎石的沥青路面结构 第二节第二节 沥青路面设计设计原则沥青路面设计设计原则l参考参考沥青路面设计规范沥青路面设计规范JTG D50-20041.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、SMA4.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第二节 沥青路面设计设计理论

12、与方法沥青路面设计设计理论与方法l设计方法分为经验法和力学经验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100kN作为标准轴载，以BZZ-100表示参考沥青路面设计规范JTG D50-2004100kNd1.5dP=0

13、.7MPa第二节第二节 沥青路面设计交通等级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 D50-2004a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标8211)(PPnCCNiiKi12211)(PPnCCNiiKib.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35.4211)(PPnCCNiiKi第二节第二节 沥青路面设计交通等级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 D50-2004a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标b.半刚性材料层底

14、拉应力为设计指标汽车汽车名称名称交通量交通量次次/日日汽车总汽车总重重/kN/kN汽车前后轴计算参数汽车前后轴计算参数轴位轴位轴重轴重轮组轮组轴数轴数轴距轴距中货车中货车EQ140100092.90前轴前轴28.70113m后轴后轴64.2021 3mN=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/日第二节第二节 沥青路面设计交通等级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Ne(次/日):参考沥青路面设计规范JTG

15、D50-2004N1：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(%)1365 1)1(NNte: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 第二节第二节 沥青路面设计交通等级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N1=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 D50-20041365 1)1(NNte71510942.63.02335008.0365 1)08.01(eN第二

16、节第二节 沥青路面设计交通等级沥青路面设计交通等级3.交通等级划分根据Ne(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交通等级交通等级BZZ-100kNBZZ-100kN累积标准累积标准轴次轴次(万次万次/车道车道)中型以上货车及大中型以上货车及大客车客车(辆辆/日日/车道车道)A A特轻交通特轻交通100100300250025001000010000第二节第二节 沥青路面设计交通等级沥青路面设计交通等级第第3 3节节 沥青路面结构组合设计沥青路面结构组合设计l结构组合设计原则结构组合设计原则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。材料类型材料类型3030202030 30 20 20 动稳定度动稳定度（次（次/mm/mm）普通沥青上普通沥青上中面层中面层800-1000800-1000600-800600-800600600改性沥青上改性沥青上中面层中面层2400240028002800 200020002400240018001800高温动