第十四章 沥青路面设计

一、名词解释

1.力学－经验法 2.标准轴载 3.半刚性基层 4.柔性基层 5.刚性基层 6.沥青路面垫层

1. 力学－经验法：应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量（应力、应变、位移），建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型，路面设计按使用要求，运用关系模型完成结构设计。

2. 标准轴载：我国路面设计所用的单轴双轮组轴载100kN的设计轴载，以BZZ-100表示。 3. 半刚性基层：主要采用水泥、石灰或工业废渣等无机结合料，对级配集料作稳定处理的基层结构。

4.柔性基层：主要采用沥青处治的级配碎石和无结合料的级配碎石修筑的基层结构。 5.刚性基层：采用低强度等级混凝土修筑基层混凝土板而形成的沥青路面基层结构。 6.沥青路面垫层：位于基层以下主要用于路基状况不良路段确保路面结构不受路基中滞留自由水浸蚀以及冻融危害的沥青路面结构层

二、问答题：

1.我国现行沥青路面结构的设计方法是建立在什么基础上的?其控制指标是什么?写出数学表达式并画出力学模型图。

2.简述沥青路面结构弯沉和层底拉应力计算的方法、步骤及关键参数的取值。 3.结构层的组合设计应按什么原则进行? 4.试归纳新建路面和改建路面设计中的异同处。 5.完成一个路面结构组合设计方案应包括哪些内容?

三、计算题：

1.拟建造一条一级公路，设计年限为15年，双向四车道，路面结构如图所示，根据交通量调查与计算，路面竣工后第1年双向交通标准轴载日平均作用次数3200次/日，交通量年平均增长率为r=7%，车道系数为0.4，设计年限为15年，试计算该路面结构的设计弯沉ld。

级配碎石15cm水泥稳定碎石63cm土 基夹层式组合基层沥青路面细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm沥青稳定碎石12cm水泥稳定碎石32cm级配碎石15cm水泥稳定碎石20cm土 基设计弯沉计算公式为：

水泥稳定碎石34cm二灰土20cm土 基组合基层沥青路面细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm沥青稳定碎石10cm水泥稳定碎石35cm级配碎石20cm土 基

ld?600Ne?0.2AcAsAb

式中：ld—— 设计弯沉值（0.01mm）；

Ne—— 设计年限内一个车道累计当量轴次；

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；热拌和冷拌沥青碎石、上拌下贯或

贯入式路面为1.1；沥青表面处治，中、低级路面为1.2。

Ab—— 基层类型系数，对半刚性基层Ab=1.0；柔性基层Ab=1.6；对于混合（组合）式基层采用线性内插确定基层类型系数：

Ab?（HF?2）/20

(8.0.5-2)

式中：HF—— 为半刚性基层或底基层之上柔性结构层的总厚度（cm）；

解：（1）根据已知条件及设计年限内一个车道一个方向通过的累计标准轴载计算公式：

[(1?r)t?1]?365[(1?0.07)15?1]?365Ne?N1???3200?0.4?1.174?107轴次

r0.07（2）根据如图所示的路面结构形式，公路等级系数Ac=1.0，面层类型系数As=1.0，基层类

型系数Ab计算如下：

Ab?(HF?2)/20?(4?6?10?2)/20?1.1

因此，该沥青路面的设计弯沉为：

ld?600Ne?0.2AcAsAb?600?(1.174?107)?0.2?1.0?1.0?1.1?25.45(0.01mm)

2.根据以下表格给出的公路调查中重交通汽车相关计算参数，分别进行以弯沉及沥青层层底拉应力为设计指标、以半刚性材料层底拉应力为设计指标情况下的当量轴载换算

表 当量轴载换算参数 交通量 汽车总重 汽车名称 次/日 拖挂车 120 /kN 360 轴位 轴重 轮组 轴数 轴距 前轴 60 1 1 — 汽车前后轴计算参数 五十铃 后轴 100 2 3 >3m 解：当以弯沉及沥青层层底拉应力为设计指标时，轴载当量换算按下式计算：

?P?N??C1C2ni?i??P?i?1k4.35

4.35前轴：N前?P??C1C2ni?i??P??P??C1C2ni?i??P??60?＝6.4?1.0?120????100?4.35＝83.24轴次

4.35?100?后轴：N后＝3?1.0?1.0?120???＝360.00轴次

100??该车前后轴共计作用次数为：N?N前?N后＝83.24＋360.00＝443.24轴次

当以半刚性材料层底拉应力为设计指标时，轴载当量换算按下式计算：

4.35?P?N??C1C2ni?i?

?P?i?1k8前轴：N前?P??60??C1C2ni?i?＝18.5?1.0?120???＝39.29轴次

?100??P?8888?P??100?后轴：N后?C1C2ni?i?＝3?1.0?1.0?120???＝360.00轴次

?100??P?该车前后轴共计作用次数为：N?N前?N后＝37.29＋360.00＝397.29轴次