路面结构荷载及材料
路面结构层及道路建筑材料
温缩特性
无机结合料稳定土的外观胀缩性是三相 的不同的温度收缩性的综合效应的结果
水泥稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞石灰稳定类
水泥稳定类
在集料或粉碎的（或原来松散的）土(包括各种粗粒土、中粒
土和细粒土)中，掺入足够数量的水泥和水，经拌和得到的混 合料经摊铺压实及养生后，当其抗压强度符合规定要求时， 称为水泥稳定类材料。
沥 青 稳 定 碎 石
半开级配6~12%
AM
细料少，只有少量填料或不掺矿粉，沥青用量较小，空 隙率大，属嵌锁结构，故热稳定性好，在低温不宜开裂， 但透水性大，强度和耐久性不如沥青混凝土
开级配＞18%
ATPB
由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较 少，属骨架空隙结构型沥青混合料。 排水式，只能用于路面排水性基层。
• 用水泥稳定级配碎石、未筛分碎石所得到的混合料称为水泥稳定碎石（水稳） • 用水泥稳定级配砂砾、天然砂砾得到的混合料称为水泥稳定砂砾（水泥砂砾）
• 用水泥稳定粗粒土所得到的混合料称为水泥碎石土
• 用水泥稳定中粒土所得到的混合料称为水泥砾石土 • 用水泥稳定细粒土所得到的混合料，简称水泥土； • 用水泥和石灰、水泥和粉煤灰稳定某种土得到的混合料，简称综合稳定土。
面
沥青混合料
层
粒料面层 材 料
块料面层
复合式路面
上面层
高 速 公 路 沥 青 面 层
抗
滑 层
中面层
至少有一层是I型密级配沥
青混凝土，以防止雨水下
下面层
渗，影响基层和路基。
用作防止雨水渗入的封层和厚度不超过3厘米的磨
耗层在路面力学计算中不作为一个独立的层次来看， 但作用不可忽视。
砂石路面
基 层
• 基层位于面层下面的一个层次。
路面结构组成
路面结构组成路面结构是指道路上的铺装材料和构造方式，它直接影响着道路的使用寿命、安全性和舒适性。
在城市化进程中，道路建设越来越重要，因此了解不同的路面结构对于保障道路质量至关重要。
一般而言，路面结构由基层、底基层、面层和附属设施等部分组成。
基层是路面结构的最底部，其作用是分散和传递车辆荷载，承受地基的压力，并保证路面的整体稳定性。
常见的基层材料有碎石、砂石和混凝土等。
底基层位于基层之上，用于分散和传递荷载，同时起到排水和保持路基平整的作用。
常用的底基层材料有碎石、砂石和沥青混合料等。
面层是路面结构的最上层，直接承受车辆荷载和外界环境的影响，对于道路的平顺度、抗滑性和耐久性起着重要作用。
常见的面层材料有沥青混合料和水泥混凝土等。
根据不同的道路用途和交通量，路面结构的设计也会有所不同。
例如，高速公路的路面结构通常采用多层结构，以应对高速行驶的车辆荷载和频繁的交通流量。
而城市道路的路面结构则相对简单，一般只有基层和面层两个部分。
路面结构的施工也需要遵循一定的规范和要求。
在道路建设中，先进行地基处理，包括填筑、夯实和排水等工作。
然后进行基层的施工，根据设计要求选择合适的材料进行铺设和压实。
最后进行面层的施工，包括沥青混合料的铺设、摊铺和压实等工序。
不同的路面结构具有不同的特点和适用范围。
例如，沥青混合料路面结构具有较好的平顺度和抗滑性，适用于城市道路和一般公路。
而水泥混凝土路面结构具有较好的耐久性和承载能力，适用于高速公路和重载交通道路。
在实际的道路维护和管理中，对路面结构的监测和维修也至关重要。
通过定期的路面检测，可以及时发现路面病害，采取相应的维修和养护措施，延长道路的使用寿命和保障交通安全。
路面结构是道路建设中的重要组成部分，它直接影响着道路的使用寿命、安全性和舒适性。
了解不同的路面结构对于保障道路质量至关重要，同时在实际的道路维护和管理中，对路面结构的监测和维修也十分重要。
通过科学合理的路面结构设计和有效的维护管理，可以提高道路的使用寿命和交通流畅度，为人们的出行提供更加便利和安全的环境。
路面结构及其层次划分
§2路面结构及其层次划分一.路面断面路拱平均坡度:沥青或水泥混凝土路面:1.5%厂拌沥青碎石等:1.5-2.5%石砌路面:2-3%碎石,砾石路面:2.5-3.5%土路:3-4%二.层次划分和作用1．面层:面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。
因此，同其它层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。
修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2．基层:基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去,上基层是路画结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水，所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。
3．垫层:垫层介于路基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形.同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。
修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料，如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
底基层三个层次，基层中包括底基层在内。
路面设计参数—交通荷载分析
（2）轮迹横向分布：
总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象 称为轮迹横向分布，车道综合累计需考虑。
标准轴载要求
对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运 营车辆的总体轴载水平。
标准轴载及轴载换算
1、标准轴载
超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。 超限运输指被运输的设备、构件或货物，其外形尺
寸、高度、重量、长度超过了交通部门所规定的范 围。
超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影
响，超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影 响，有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使 路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破 坏、产生严重的安全事故。
标准轴载及轴载换算
5、交通荷载分级
由于不同等级道路承受不同的交通荷载作用，为了判
别道路承受荷载的轻重，公路 《沥青路面设计规范》
和《公路水泥混凝土路面设计规范》分别进行了交通
荷载等级的划分。
具体分级
沥青路面交通荷载分级
水泥混凝土路面交通荷载分级
交通荷载作用及交通量分析
交通荷载作用及交通量分析
1、交通荷载定义
V
P
P
P
P
Q
Q
a)
b)
c)
d)
车轮作用于路面的垂直压力与水平压力
a)停驻；b)启动、一般行驶、加速；c)减速、制动；d)转向
交通荷载作用及交通量分析
5、运动车辆对道路的动态影响
水平力： 行车安全要求 qmax≤ p⋅ ，其中 为路表与
水泥混凝土路面结构组成
水泥混凝土路面结构组成
水泥混凝土路面是道路建设中常见的路面类型，由于其优异的耐久性、承载能力和抗滑性等特点，受到了广泛的应用。
水泥混凝土路面结构是由不同的层次组成的，下面是其主要组成部分：
1. 基层：基层是路面最底下的层，支撑着整个路面结构。
常见的基层材料包括碎石、砂石等物料。
2. 底基层：底基层是基层之上的一层，其主要作用是增加路面的承载能力和稳定性。
常用的底基层材料包括砂石混凝土、碎石等。
3. 中基层：中基层是底基层之上的一层，其主要作用是分担交通荷载，减小路面受力。
常见的中基层材料包括水泥混凝土、沥青混凝土等。
4. 路面层：路面层是整个路面结构的最上层，直接承受车辆荷载。
常见的路面层材料包括水泥混凝土、沥青混凝土等。
5. 路肩：路肩是路面两侧的区域，主要用于车辆的紧急停靠和超车。
通常采用碎石、砂石等材料进行铺设。
以上是水泥混凝土路面结构的主要组成部分，每一层都发挥着不同的作用，共同构成了一个具有优秀性能的路面结构。
- 1 -。
第六章路面结构的力学分析
第六章路面结构的力学分析1.引言路面结构是指在路面上铺设的各种材料和层次，用来承受车辆荷载和环境荷载，并提供平稳、安全的行车路面。
路面结构的力学分析是研究路面结构在荷载作用下产生的应力和变形，以及结构的强度和稳定性。
2.车辆荷载车辆荷载是指行驶在路面上的车辆对路面产生的力和压力。
车辆荷载可包括静载荷和动载荷。
静载荷是指车辆停在路面上时对路面的作用力，动载荷是指车辆行驶时对路面的作用力。
车辆荷载可以通过车辆轴重、车辆类型、车速等参数来计算。
3.路面材料的特性路面材料的特性包括强度、刚度、抗裂性、耐久性等。
强度是指材料抵抗破坏的能力，刚度是指材料对应力的响应程度，抗裂性是指材料抵抗裂缝的能力，耐久性是指材料抵抗气候和环境影响的能力。
路面材料的选择应考虑车辆荷载、气候条件和交通流量等因素。
4.路面结构的力学模型路面结构的力学模型可分为弹性模型和塑性模型。
在弹性模型中，路面结构被假设为弹性体，能够在荷载作用下产生弹性变形，但不会导致结构破坏。
弹性模型的分析可通过有限元法等数值方法进行。
在塑性模型中，路面结构被假设为塑性体，能够在荷载作用下产生塑性变形，可能导致结构破坏。
塑性模型的分析可通过弹塑性理论和强度理论等方法进行。
5.路面结构的承载力路面结构的承载力是指其能够承受的最大荷载。
路面结构的承载力分析可通过确定路面结构的应力和变形，并比较其与材料的强度和变形能力。
当路面结构的应力超过材料的强度或变形超过材料的变形能力时，路面结构可能产生破坏。
6.路面结构的稳定性路面结构的稳定性是指其在荷载作用下保持平稳和不发生破坏的能力。
路面结构的稳定性分析可通过确定路面结构的变形和结构的弯曲、剪切和压实情况，以及土壤的支撑条件。
7.实例分析以城市道路的路面结构为例进行实例分析。
首先，通过调查和测量确定车辆荷载、路面材料和路面结构的参数。
然后，进行路面结构的力学分析，计算路面结构的应力和变形。
最后，比较计算结果与路面材料的强度和变形能力，评估路面结构的承载力和稳定性。
市政道路结构
市政道路结构市政道路结构是指城市中的主要道路的构造和组成方式。
市政道路的结构包括路面、路基和排水系统。
这些结构的设计和建设对于道路的安全性、耐久性和使用寿命有着重要的影响。
本文将详细介绍市政道路结构的各个部分及其功能。
一、路面路面是市政道路结构的最上层，承载着车辆和行人的交通负荷。
路面的主要功能是提供良好的行车和行人通行条件，减少不平整和摩擦阻力。
在设计和建设路面时，需要考虑多种因素，如交通量、车辆类型、气候条件和预算限制等。
常见的路面材料包括沥青混凝土和水泥混凝土。
沥青混凝土在市政道路中广泛使用，具有较好的弹性和抗滑性能，并且施工周期较短。
水泥混凝土适用于重载交通和需要较长使用寿命的道路，具有较好的耐久性和抗久化性能。
二、路基路基是路面下的支撑层，用于分散车辆和行人的荷载，保证路面的平稳和稳定。
路基的设计和施工应注意以下几个因素：土壤类型、排水性能、地基稳定性和荷载分布。
常见的路基材料包括砂土、碎石和砂石混合料。
砂土具有较好的排水性能和承载力，适用于较轻载荷和排水良好的道路。
碎石和砂石混合料适用于较重载荷和排水较差的道路，具有较好的承载性能。
三、排水系统排水系统是市政道路结构中的重要组成部分，用于排除降雨和路面积水，保持路面的干燥和安全。
排水系统的设计应满足道路的排水需求，包括雨水的收集、集中和排放。
常见的排水系统包括雨水口、排水管道和雨水沟。
雨水口用于收集路面上的降雨，排水管道将雨水从雨水口输送到合适的排水出口，雨水沟用于收集路边的降雨并将其导入排水系统。
排水系统的设计应考虑道路的横坡和纵坡，以保证雨水能够顺利排放。
综上所述，市政道路结构是市区道路的重要组成部分，包括路面、路基和排水系统。
这些结构的设计和建设对于道路的使用寿命和交通安全至关重要。
在设计和建设市政道路时，应根据道路的使用情况和环境条件选择合适的材料和技术，以提供良好的行车和行人通行条件。
水泥混凝土路面结构认知
水泥混凝土路面结构认知1.基层：基层是路面结构中最底层的一部分，主要作用是承载上部结构的荷载，将荷载均匀分散到地基上。
基层可以由各种材料组成，如砾石、碎石、碎石填充料等。
基层的厚度根据工程需要来确定，经常会进行夯实处理，以提供更好的承载能力。
2.底基层：底基层位于基层之上，主要用于支撑和加强上部结构。
它在承载上部结构荷载的同时，还可以通过补充扩散和水平分散作用来减少上部结构的应力集中。
底基层的厚度通常较基层厚，可以使用碎石、砾石、石灰碎石混凝土等材料作为填料。
3.配底层：配底层是用于进一步加固路面结构的一层。
它通过优化填料类型和粒径来提高路面的荷载分散能力和抗水平移能力。
常见的配底层材料包括碎石、砾石、砂石等，其厚度通常在100毫米到200毫米之间。
4.配筑层：配筑层是路面结构中的关键层，也是最上部的一层。
它通常是由水泥混凝土材料制成，其主要功能是承载交通荷载、分散荷载到下面的层，提供舒适、平稳的行驶表面。
配筑层的厚度可以根据设计要求来确定，通常在150毫米到250毫米之间。
5.路面结构的保护层：为了保护路面结构免受水、化学物质和机械作用的损害，常常需要在路面上涂覆一层保护层。
保护层可以防止水分渗入路面结构，减少裂缝和破坏的发生。
常见的保护层材料有乳胶、沥青、聚合物改性材料等。
总之，水泥混凝土路面结构是一种复杂的体系，由多个层次的材料构成。
通过合理设计和施工，可以提高路面的承载能力、耐久性和行驶舒适性。
因此，在进行道路铺设和维护时，需要对水泥混凝土路面结构进行充分认知，并按照规范要求进行施工。
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半刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with semi-rigid base)
刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with rigid base)
全厚式沥青路面 (Full Depth编辑apsppt halt pavement)
3
第一节 路面结构及其分类
2、我国常用的高速公路沥青路面的结构
柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。
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11
第一节 路面结构及其分类
◆5、路面的分类
柔性路面 总体结构刚度较小，荷载作用下的弯沉变形较 大，抗弯拉强度较低，传递给土基的单位压力也较大，它 主要包括各种未经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎 （砾）石面层或块石面层组成的路面结构。
刚性路面 主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构， 其强度高、弹性模量高、处于板体工作状态，传递给基础 的单位压力小。
路基垫层： 材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。
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9
第一节 路面结构及其分类
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10
第一节 面结构及其分类
◆5、路面的分类
路面类型可从不同角度来进行划分，一般常按照面
层所用的材料来进行区分，如水泥混凝土路面、沥青路
面、砂石路面等等。但在工程设计中，则主要从路面结
构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为
结构强度、抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应耐磨、不
透水、抗滑、平整（另外还应能适应基层开裂对其影响或旧路面病害的反
映）。材料的使用应能适应此功能要求。
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7
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
基 层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层 及土基，是路面结构的主要承重层（对于沥青路面）或重要功能层（对 于水泥砼路面），因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好 的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能被面层渗入雨 水浸湿或地下水影响，也可受温度影响变形，因此仍应具有足够的水温 稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。
半刚性路面 通过改善沥青混凝土性能使其呈半刚性特性，
其刚度介于沥青混凝土和编水辑p泥pt 混凝土之间。
12
第二节 环境因素对道路的影响
◆1、温度对道路的影响
✓温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路
基的冻胀
✓温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割
✓温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及
低温开裂
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4
第一节 路面结构及其分类
3、水泥混凝土路面（水泥路面）
水泥混凝土路面
基层
路基
普通混凝土（JPCP）
钢筋混凝土（JRCP）
连续配筋混凝土（CRCP）
钢纤维混凝土
预应力混凝土、装配式混凝土编辑、pp碾t 压混凝土
5
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
由于行车荷载、自然因素等对路面的影响随深度的增加而逐 渐减弱，路面的强度、抗变形能力和稳定性也应随深度而逐渐降 低要求，因此，路面的结构应分层铺筑、分为若干层次结构，并 按各结构层次的特定状况进行相应的材料要求。
(A级或改性）沥青 AC-13 Sup-13 SMA-13 4cm (A级或 B级或改性）沥青AC-20 Sup-19 6cm-8cm (A级或 B级）沥青AC-25 Sup-25 6cm-8cm
水泥稳定碎石或二灰碎石 30cm-40cm
二灰土或石灰土 20cm-40cm
土基
半刚性基层沥青路面结构
编辑ppt
第五节 路面材料的累积变形与疲劳破坏
Accumulated Deformation a编n辑dpptFatigue Distress
2
第一节 路面结构及其分类
1、沥青路面(Asphalt Pavement)
沥青路面
基层和底基层
沥青路面
基层和底基层
路基
路基
柔性基层沥青路面(Asphalt pavement with flexible base)
8
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
面层： 用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石、泥灰结石、块料等材料。
基层（包括底基层）： 材料主要有各种结合料稳定土或稳定碎石、贫水泥 砼、天然砂砾、碎石/块石/片石/砾石、工业废渣结合混合料等。当用不同 材料修筑基层时，最下层的统一材料层称为底基层，它可就近使用当地的 材料或土。
15
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响
40
30
20
气温
表面下2cm
7cm 30cm
温度（℃）
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 1
月份
图2-15 沥青面层月平编均辑温pp度t 的年变化曲线
编辑ppt
6
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
路面结构按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程
度的不同分成若干层次，通常按照各个层位功能的不同划分为面层、基层 和路基三个层次，基层中包括底基层在内。
面 层： 直接同行车荷载、大气接触，承受较大的行车荷载作用（包括冲
击），同时受到降水、气温等的影响。与其它层次相比，它应具有较高的
13
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度湿度对道路的影响概述
图2-9 温度对沥青编混辑p凝pt土动弹性模量的影响
14
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响
温度（℃）
表面下2cm 50
7cm
40
15cm
30
20
气温
10
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
时刻（h）
图2-11 沥青面层编温辑度pp日t 变化曲线
路基垫层：垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况、
使面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状
态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形，并
可阻止路基土挤入基层。一般垫层修于特定状况道路工程结构中，如防
砂土基础挤入基层、软土地基扩散编辑应pp力t 、冻土保温隔温等。
第八章
交通荷载 环境因素和力学参数
编辑ppt
1
主要内容
第一节 路面结构及其分类 Pavement Structure and Types
第二节 环境因素对道路的影响 Environmental Factors
第三节 交通荷载参数 Traffic and its Parameters
第四节 路面结构设计参数 Structure Design Parameters