16公路路面结构设计讲解
高速公路路面结构设计分析
高速公路路面结构设计分析高速公路作为现代交通体系的重要组成部分，承载着大量的车流量和运输任务，其路面结构的设计至关重要。
本文通过对高速公路路面结构的分析，探讨其设计要点、材料选用、施工方法以及对路面性能的影响，以提供设计者和相关从业人员参考和借鉴。
一、设计要点高速公路路面结构的设计需要考虑以下要点：1. 荷载分析：根据道路的设计等级和所处地域的交通量、车型等因素，合理确定路面所要承受的荷载，并结合交通流特点和设计寿命等因素进行综合考虑。
2. 路基状况：路面结构的设计需要充分考虑路基状况，包括路床土质的稳定性、排水条件、地基承载力等，以确保路面结构能够稳定地承载和传递荷载。
3. 材料选用：根据设计要求和所处环境的特点，选用适合的路面材料，包括基层料、粘结层料和面层料等，以保证路面结构的强度、耐久性和舒适性。
4. 施工方法：选择合理的施工方法和工艺，确保路面结构能够按照设计要求进行施工，包括路面摊铺技术、压实方法和沥青混凝土浇筑工艺等。
二、路面结构组成高速公路路面结构通常由多层组成，主要包括以下几个部分：1. 路基：路基是路面结构的基础，一般采用土工合成材料作为加筋层，以提高路基的稳定性和承载能力。
2. 基层：基层是路面结构重要的承载层，通常采用水泥混凝土或沥青混凝土作为基层材料，具有较高的强度和稳定性。
3. 粘结层：粘结层用于将基层和面层连接起来，常采用沥青砂浆或沥青混凝土铺设，可提高结构层之间的粘结强度。
4. 面层：面层是路面结构的最表层，承受着车辆荷载和外界环境的影响，通常采用沥青混凝土或水泥混凝土作为面层材料，以提高路面的平整度、耐久性和舒适性。
三、材料选用针对高速公路路面结构的材料选用，应根据实际情况进行合理选择，主要包括以下几个方面：1. 路基材料：路基材料需要具有一定的强度和稳定性，通常采用砂土、黏土、碎石等作为基础填料，同时添加土工合成材料以提高路基的承载能力和变形性能。
2. 基层材料：基层材料需要具备较高的强度和稳定性，常见的选用为水泥混凝土或沥青混凝土，其选择需根据交通量、地理气候等因素进行综合考虑。
路面结构组成、稳定性分析、结构设计理论与方法
路基干燥稳定，路面强度和稳 定性不受地下水和地表积水影
响。路基高度 H ≥ H1
路基上部土层处于地下水或地 表水影响的过渡带区内，路基
高度 H2 ≤ H < H1
路基上部土层处于地下水或地 表积水毛细影响区内，路基高
度 H3 ≤ H < H2 路基极不稳定，冰冻区春融翻 浆，非冰冻区弹簧，路基经处 理后方可铺筑路面，路基高度
即： H1相对应于wc1，为干燥和 中湿状态的分界标准； H2相对应于wc2，为中湿与 潮湿状态的分界标准； H3相对应于wc3，为潮湿和 过湿状态的分界标准。
临界高度参考值（见教材P19）
路基干湿类型
干燥 中湿 潮湿 过湿
原有公路
新建公路
路基平均稠度wc与分 界相对稠度的关系
一般特性
wc wc1 wc1 >wc wc2 wc2 wc wc3
性。 Ⅵ区——西北干旱区：气候干燥，可采用沥青混凝土层
解决砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地区风蚀和沙埋。 Ⅶ区——青藏高寒区：有多年冻土，注意保温设计，且
沥青路面在日照下易老化。
§1-4 、路基干湿类型
路基干湿类型划分方法
（1）已建公路：不利季节测定路床80cm内土层的含水 量，确定其平均稠度；按自然区划、土类查表确定 分界稠度；比较平均稠度与分界稠度，确定干湿类 型。
路面结构组成、稳定性分 析、结构设计理论与方法
本课程的内容：
◇ 课程的具体内容
概论 路基工程部分
路基的力学特点及影响因素 一般路基设计 路基边坡稳定性分析 路基防护与加固 挡土墙设计 路基排水设计
◇ 课程的具体内容
路面工程部分
路面结构组成 路面材料的力学性质 块料路面、碎砾石路面 无机结合料稳定路面 沥青路面及其设计方法 水泥混凝土路面及其设计方法
论文 沥青混凝土AC-16
定魏工程AC-16I型沥青混合料目标配合比设计一、引言（一）问题的提出及研究意义随着我国的国民经济的高速发展，不管是高速还是普通公路对沥青混合料的要求都有很大的提高，所以对沥青混合料性能如何满足路面使用性能等都有很大的研究价值。
沥青混合料路面作为一种路面结构形式，以其行车舒适、噪声低、易于维护等优点，被广泛应用于公路建设中。
但是国内的沥青路面普遍存在工程的耐久性和早期损坏两大突出问题。
造成这种情况有各个方面的原因，其中很重要的一个原因就是沥青混合料的配合比设计不合理。
而作为面层，它是为行车提供安全、经济、舒适的服务，并直接承受汽车荷载作用和自然因素的影响，因此在沥青面层施工中非常重要的一个环节是搞好混合料的组成设计，要综合考虑其高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性、抗疲劳性、及施工的难易程度等问题。
具体表现如下：（1）强度高，沥青混合料在路面中，直接承受车辆荷载的作用，因此应具有一定力学强度；（2）高温稳定性好，沥青混合料是种典型的流变材料，它的强度和劲度模量随温度的升高的降低，所以在夏季高温时，在重交通重复作用下，由于交通的渠化，在轮迹带逐渐形成变形下凹、两侧鼓起的所谓“车辙”，这是现代高等级沥青路面最常见的病害；（3）低温抗裂性好，沥青混合料不仅应具备高温稳定性，同时还要具有低温抗裂性，以保证路面在冬季低温时不产生裂缝；（4）耐久性好，沥青混合料在路面中，长期承受自然因素的作用，为保证路面具有较长的使用年限，必须具有较好的耐久性；（5）抗滑性好，即应具有良好的微观粗糙度和宏观粗糙度，以保证在路面潮湿时，车辆能高速安全行驶，并且在外界因素的作用下其抗滑能力不致很快降低；（6）施工和易性好，要保证室内配料在现场施工条件下顺利的实现，沥青混合料除了应具备前述的技术要求外，还应具备施工和易性。
[1]沥青混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配矿料与石油沥青加温拌和而成的,其具有良好密实结构,强度稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力,沥青混凝土路面的沥青混合料按标准压实后的剩余空隙可分为两种,一种为剩余空隙率为3%~6%,为I型密实式沥青混凝土混合料,另一种剩余空隙率为4%~10%,为Ⅱ型半密实式沥青混凝土混合料。
道路路面结构图 PPT
（3）级配碎石基层：分成两部分 行车道部分：V1=7.5×0.2×1=1.5m3 中央分隔带部分： V2=〔（0.45+0.55）/2〕×0.1×1=0.05m3 V=V1+ V2=1.5+0.05=1.55m3
2、B图：（1）行车道：与A图相同，基层厚 度h2； （2）路肩：面层水泥混凝土12cm；
基层：级配砂砾12cm厚，宽出面层10cm 以1： 1坡度向下延伸。
3、C图：问题：（1）缘石尺寸？ 平石：15×25；侧石：12/15×30 （2）座浆厚度？
9cm
2.基层
（1）作用：在面层之下，主要由面层传递 下来的车辆荷载垂直力，并且将荷载扩 散到垫层和土层中。
（2）要求：足够的刚度和强度，足够的水 稳定性。
（3） 材料：稳定类、粒料类
3.垫层
（1）作用：在土基与基层之间，起到排水、 隔水、防冻、防基层污染，起到改善土 基的温湿状况，保证面层与基层的强度 和稳定性，不受冻胀翻浆的作用。
（4）路肩工程量 石灰稳定碎石土基层： V= 〔(1.75+1.75+0.15)/2 〕 ×0.15×1
=0.274m3
石灰稳定碎石土底基层：分成两部分 上部分上底175+15=190cm, 高（5+15+20）-（5+7+20）=8cm 下底190cm+ 8cm=198cm V1= 〔(1.9+1.98)/2 〕 ×0.08×1
20 15 5
20 7 5
2.路面结构图
沥青混凝土5cm 沥青碎石7cm 级配碎石20cm 石灰处置泥置岩h
路面结构设计
1沥青路面设计1.1路面设计原则①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件，结合当地实际经验进行。
②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。
③结合当地实际，在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。
④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。
⑤为提高路面工程质量，应进行机械化施工。
⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。
1.2新建沥青路面设计1.2.1设计标准①由《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）可得，路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表1.1的规定1.1目标可靠度和目标可靠指标公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路目标可靠度（%） 95 90 85 80 70目标可靠指标β 1.65 1.28 1.04 0.84 0.52②该公路为二级公路，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的规定（如下表1.2所示）路面结构设计年限为12年。
1.2路面结构设计使用年限（年）公路等级 设计使用年限 公路等级 设计使用年限高速公路、一级公路 15 三级公路 10 二级公路 12 四级公路 8③采用下表1.3的参数，标准荷载为BZZ-100。
表1.3设计轴载的参数1设计轴载（KN） 轮胎接地压强（Mpa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）100 0.70 213.0 319.51.2.2交通荷载参数分析①根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）附录A.1车型分类。
②交通数据调查该项目交通量见表1.4，交通增长率为7.0%，方向系数取0.5，可靠度系数β取为1.04，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）采用水平3的车道系数，根据表1.5取为1.0。
表1.4 交通组成交通组成 交通量（辆/日） 车型 交通组成 交通量（辆/日） 车型 小客车 739 小 跃进NJ131105 小66 中大客车 285 大 五十铃NPR595G北京BJ130 250 小 江淮196 中HF140A交通SH361 102 大 江淮HF150155 中太拖拉138 83 大 东风KM340189 中85 特大 金杯SY132 395 小 东风SP9135B46 特大 金杯SY450 345 小 五十铃EXR181L1.5 车道系数单向车道数 1 2 3 ≥4高速公路 - 0.70-0.85 0.45-0.60 0.40-0.50其他等级公路 1.00 0.50-0.75 0.50-0.75 - 各类车型技术参数见表1.6。
公路路面结构图的识读—路面工程量的计算
一、设计图纸路面结构层工程量的计算
起点桩号
止点桩号
水泥稳定碎 水泥稳定碎 距离（m） 石基层的顶 石基层底面
面宽度（m） 宽（m）
（顶面+底 面）/2
水泥稳定碎 级配碎石底 级配碎石底 石基层的面 基层顶面宽 基层底面宽 积（m2） 度（m） （m）
（顶面+底 面）/2
级配碎石面 积（m2）
K54+860 K55+860
K54+860 K55+860
1000 11.25 11.25 11.25
11250 11.25 11.25 11.25 11250 11.25 11.25 11.25 11250
上、中、下面层的计算宽度11.25m，上、中、下面层的面积11250m2； 由于上、中、下面层边部构造是垂直的两种方法计算的结果是一样的。
情景1 公路路面结构图 的识读
实训1：路面结构层宽度和路面工程量计算
路面结构层次及路面结构图的识读
【知识目标】
熟悉路面结构图的识读； 理解路面结构宽度计算和路面工程量。
【能力目标】
能计算路面结构层宽度和路面工程量。
你的标题
路面结构图的识读
能从图中读出如下信息： 路面各结构层次 路面各结构层次的材料 路面各结构层次的厚度
级配碎石底基层的计算宽度12.166m， 水泥稳定碎石基层的面积（m2） 12166 m2； 第二种方法计算：级配碎石底基层的计算宽度12.106m，级配碎石底基层的面积（m2） 12106 m2 第一种方法计算：级配碎石底基层的计算宽度12.166m，级配碎石底基层的面积（m2） 12166 m2； 两种方法计算的工程量每公里相差60m2
情景1 公路路面结构图 的识读
公路沥青路面结构图设计
max R
R
sp
Ks
sp ——结构层材料的极限劈裂强度（MPa），由试验确定。
K s ——抗拉强度结构系数。
1沥青路面设计理论与设计指标
抗拉强度结构系数Ks，与材料的疲劳特性有关。
R
sp
Ks
Ks
0.09 Aa
N 0.22 e
/
Ac
沥青混凝土面层
Ks
0.35
N 0.11 e
/
Ac
无机结合料稳定集料
疲劳开裂 剪切开裂 收缩开裂 反射开裂
泛油、磨光
拥包、波浪
车辙
泛油
纵向裂缝
横向裂缝
龟裂、坑槽
网裂
1 沥青路面设计理论与设计指标
开裂和变形为沥青路面的主要破坏模式：
（1）疲劳开裂
r r
[[rRrR]]
—拉应力（结构层开裂）
（2）车
辙 LC [LCR ]—永久变形
高速、一级公路15mm 二级、三级公路20mm
高速公路
—
其他等级公路
1.00
2 0.70～0.85 0.50～0.75
3 0.45～0.60 0. 50～0.75
≥4 0.40～0.50
—
2沥青路面设计依据
4.沥青路面设计年限
公路等级
路面结构设计使用年限（年）
设计使用年限 公路等级
设计使用年限
高速公路、一级公路
15
三级公路
10
二级公路
12
四级公路
3 沥青路面结构组合设计
4）满足结构层层间结合要求
沥青结合料层之间应设置粘层；沥青结合料层与基层层 间应设置封层，宜设置透层。 无机结合料稳定基层与沥青结合料面层之间应设置沥青 碎石、级配碎石联结层。 岩石或填石路基顶面应设置整平层，厚度为20～30cm
16公路路面结构设计讲解ppt课件
▪
C、中级路面
▪
D、低级路面
第二节 路面类型及基本要求
▪ 3、根据路面结构的力学特性和设 计方法的相似性，可分为：
▪ A、柔性路面 ▪ B、刚性路面 ▪ C、半刚性路面
第二节 路面类型及基本要求
▪ 柔性路面〔flexible pavement）
▪ 用柔性结构层组成的路面称柔性 路面。
▪ 特点：刚度较小
第二节 路面类型及基本要求
▪ 三、影响路面结构稳定的因素 ▪ 1．大气水分与路基湿度状况 ▪ 2．气温周期变化
第二节 路面类型及基本要求
▪ 柔性基层〔flexible base） ▪ 用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯
入碎石、以及不加任何结合料的粒料类 等材料铺筑的基层，包括级配碎石、级 配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砂 砾经轧制而成的级配碎、砾石、以及泥 结碎石、填隙碎石等材料结构层。
第一节 路面结构及层次划分
▪ 3、垫层 ▪ 在路基土质较差、水温情况不
良时，宜在基层之下设置垫层， 起排水、隔水、防冻、防污或扩 散荷载应力等作用。
第一节 路面结构及层次划分
▪ （1〕作用 ▪ A、改善土基湿度和温度状况 ▪ B、将基层传下的荷载应力加以扩
散
第一节 路面结构及层次划分
▪ （2〕修筑材料 ▪ A 由松散粒料〔砂、砾石、炉渣〕
第一节 路面结构及层次划分
▪ （1〕作用 ▪ 承受较大行车荷载、水平力和
冲击力。 ▪ （2〕特性 ▪ 高强度、抗变形、稳定性、耐
久性、耐磨、不透水
第一节 路面结构及层次划分
▪ （3〕修筑材料
▪ 主要是水泥砼、沥青砼
▪
沥青碎〔砾〕石混合料
▪
砂砾
▪
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第一节 路面结构及层次划分
（1）作用 承受面层传来的车辆荷载，并向下 扩散
（2）特性 具有一定的强度、稳定性、耐久性
第一节 路面结构及层次划分
（3）修筑材料 各种结合料稳定土 天然砂砾 各种碎石 各种工业废渣
第一节 路面结构及层次划分
公路路面结构图设计与识读
组长：陆万超（制作） 资料收集：刁宇、张春旺 图片收集：夏荣梁、张芮
第一节 路面结构及层次划分
一、路面的定义 路面是用各种筑路材料铺筑在
路基上供车辆行驶的层状构造物。
第一节 路面结构及层次划分
二、路面断面与宽度 1、路面的横断面
第一节 路面结构及层次划分
成为路拱。分为直线和抛物线两种。 （2）路拱横坡度 路表面高差与水平距离的百分比
第一节 路面结构及层次划分
（3）设置 高速公路和一级公路设有中央
分隔带，通常采用两种方式布置 路拱横断面。
第一节 路面结构及层次划分
若分隔带未设置排水设施，则做成中 间高、两侧路面低，由单向横坡向路 肩方向排水；
第二节 路面类型及基本要求
三、影响路面结构稳定的因素 1．大气水分与路基湿度状况 2．气温周期变化
第二节 路面类型及基本要求
柔性基层（flexible base） 用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯
入碎石、以及不加任何结合料的粒料类 等材料铺筑的基层，包括级配碎石、级 配砾石、符合级配的天然砂砾、部分砂 砾经轧制而成的级配碎、砾石、以及泥 结碎石、填隙碎石等材料结构层。
第二节 路面类型及基本要求
3、根据路面结构的力学特性和设 计方法的相似性，可分为： A、柔性路面 B、刚性路面 C、半刚性路面
第二节 路面类型及基本要求
柔性路面（flexible pavement） 用柔性结构层组成的路面称柔性
路面。 特点：刚度较小
抗弯拉强度较小 主要靠路面材料的抗压、抗剪切强
第二节 路面类型及基本要求
刚性基层（rigid base） 用混凝土、低标号混凝土、钢
筋混凝土、连续配筋混凝土等材 料做的基层。Biblioteka 第二节 路面类型及基本要求
半刚性基层（semi-rigid base） 用无机结合料稳定土类的材料
铺筑一定厚度的基层。
组成的透水性垫层 B 无机结合料修筑的稳定类垫层
第二节 路面类型及基本要求
一、路面类型 1、按照面层所用材料：
A、沥青路面 B、水泥砼路面 C、砂石路面等。
第二节 路面类型及基本要求
2、按照使用品质，材料组成类型 以及结构强度的稳定性，分为： A、高级路面 B、次高级路面 C、中级路面 D、低级路面
面结构内部的水分迅速排除，在全宽范 围内铺筑基层材料，保证水分由横向排 入边沟。 适用：用于路基较窄的中级或低级路面
第一节 路面结构及层次划分
2、路面的宽度 包括行车道宽度、路肩、
中央分隔带和左侧的路缘带。
第一节 路面结构及层次划分
三、路拱及路拱坡度 （1）路拱 将公路做成中间高、两侧低的形状，
用半刚性基层组成的路面称为半 刚性路面。 特点：介于柔性路面和刚性路面之 间。
第二节 路面类型及基本要求
二、路面工程应满足的要求 1．足够的强度和刚度 2．足够的稳定性 3．抗滑性
第二节 路面类型及基本要求
4．耐久性 5．平整度 国际平整度指数（IRI） M/KM 6、环保性
若分隔带设置排水设施，则两侧路面 分别单独做成中间高、两侧低的路拱， 向中间排水设施和路肩两个方向排水。
第一节 路面结构及层次划分
四、路面结构层次划分
第一节 路面结构及层次划分
1．面层 面层是直接承受行车荷载和大气降水
和温度变化影响的路面结构层位，应具 有足够的结构强度、良好的温度稳定性， 耐磨、抗滑、平整和不透水。 面层由一层或数层组成；其顶面可加 铺磨耗层，其底面有时增设联接层。
3、垫层 在路基土质较差、水温情况不
良时，宜在基层之下设置垫层， 起排水、隔水、防冻、防污或扩 散荷载应力等作用。
第一节 路面结构及层次划分
（1）作用 A、改善土基湿度和温度状况 B、将基层传下的荷载应力加以扩
散
第一节 路面结构及层次划分
（2）修筑材料 A 由松散粒料（砂、砾石、炉渣）
第一节 路面结构及层次划分
第一节 路面结构及层次划分
（1）槽式断面 在路基上按路面行车道及硬路肩
设计宽度内开挖路槽，保留土路肩， 形成浅槽。也可采用培槽方法，在路 基两侧培槽，或半填半挖的方法培槽。 特点：路面厚度均匀，节省材料
第一节 路面结构及层次划分
（2）全铺式断面 在路基全宽范围内部铺筑路面。 在高等级公路建设中，有时为了将路
度来承受车辆荷载作用的路面。
第二节 路面类型及基本要求
刚性路面（rigid pavement） 用水泥混凝土作面层或基层的路面
称刚性路面。 特点：强度高
抗弯拉强度高 弹性模量高 主要靠水泥混凝土板的抗弯拉强度 承受荷载
第二节 路面类型及基本要求
半刚性路面 （semi-rigid pavement）
第一节 路面结构及层次划分
（1）作用 承受较大行车荷载、水平力和
冲击力。 （2）特性
高强度、抗变形、稳定性、耐 久性、耐磨、不透水
第一节 路面结构及层次划分
（3）修筑材料 主要是水泥砼、沥青砼 沥青碎（砾）石混合料 砂砾 碎石掺土或不掺土的混合料 块料
第一节 路面结构及层次划分
2．基层 基层主要起承重作用，应具有