第十九讲我国沥青路面设计指标与极限标准
第十九讲我国沥青路面设计指标与极限标准
E0 l s s F a 0 2 p
0.38
E0
0
r
A1为路面类型系数
用弯沉作设计指标，提出了容许弯沉的概念
5
1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
78版《公路柔性路面设计规范》
轴载换算方法—疲劳等效原则
多层体系换算为双层体系的方法——弯沉等效 提出了公路自然区划 初步建立了我国柔性路面设计体系
载重复作用下达到疲劳临界状态时结构层容许的最 大拉应力。
反映结构层强度随累计当量轴次Ne作用次数 衰减的指标可用结构强度系数Ks来表示。 结构强度系数Ks的定义式：
KS
R
PS
沥青类面层或整体性基层材料的极限抗弯拉强度 与允许疲劳强度之比值定义为结构强度系数。
86规范存在的不足
三层体系与实际路面结构不符，层间滑动假设与实际状 态不符、作为设计控制指标的容许弯沉不起控制作用；
1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
路面设计规范（草案）(1958)-交通部公路总局 公路路面设计规范(1966)-交通部 公路柔性路面设计规范(1978)-交通部公路局 公路柔性路面设计规范(JTJ 014-86)-交通部 公路沥青路面设计规范(JTJ 014-97)-交通部 公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)-交通部
22
以容许弯沉为指标的设计标准的提出
（2）调查路段的分类 路况 等级
好 I
路面外观描述
平整无裂缝或只有平均间距12～15m以上的细横缝 (缝宽3.0mm以下) 基本平整，有平均间距小于12～15m的较宽横缝或 不规则的纵、横缝或局部出现网状裂缝。 有明显变形，横缝和纵缝联成间距1.5～2m以上的 块状裂缝或间距为10～50cm的网状裂缝和龟裂。
【2019年整理】沥青路面设计指标计算
新建路面结构设计指标与要求一、设计要素1设计基准期应符合下表规定。
路面设计基准期注：砌块路面采用混凝土预制块时，设计基准期为10年，采用石材为20年。
2标准轴载应符合下歹0规定：路面设计应以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ-100表示。
标准轴载的计算参数应符合下表的规定。
标准轴载计算参数设计交通量的计算应将不同轴载的各种车辆换算成BZZ-100标准轴载的当量轴次。
大型公交车比例较高的道路或公交专用道的设计，可根据实际情况，经论证选用适当的轴载和计算参数。
3沥宵路面轴载换算和设计交通量应符合下列规定：1）沥宵路面以设计弯沉值、沥宵层剪应力和沥宵层层底拉应变为设计指标时，各种轴载换算成标准轴载P的当量轴次N a应按下式计算:kP i x 4.35N a = ' cgn i I；-）式中：Na——以设计弯沉值、沥宵层剪应力和沥宵层层底拉应变为设计指标时的当量轴次（次Zd）;n i——被换算车型的各级轴载作用次数（次Zd）；P ——标准轴载（kN）;Pi——被换算车型的各级轴载（kN）;C1——被换算车型的轴数系数；C2——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为6.4,四轮组为0.38;K ——被换算车型的轴载级别。
当轴间距大丁3m时,应按一个单独的轴载计算；当轴间距小丁3m时，双轴或多轴的轴数系数应按下式计算：C i=1+ 1.2 （m-1）式中：m——轴数。
2）沥宵路面当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时，各种轴载换算成标准轴载P的当量轴次N s应按下式计算：kN s = ' cRri j （三）8i顼1p式中：Ns——以半刚性基层的拉应力为设计指标时的当量轴次（次Zd）;' ......................... .. ...........C1——被换算车型的轴数系数；' ...................................................................... .......................... ......................................... ...C2 ——被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0,单轮组为18.5,四轮组为0.09。
沥青路面设计指标参数及设计指南PPT课件
损坏模型
沥青层低温缩裂
基质沥青低温性能指标验证路段调查和测试
路段
T1 T2 T3 T4 T5 T6 Y1 Y2 Y3 T7 D X
平均 缝距 10m
20m
50m 70m
路龄 6年
5年 6年 4年 3年
BBR (-12˚C) S(MPa) m
453 0.37 366 0.34 392 0.35 417 0.41 266 0.39 245 0.39 294 0.35 278 0.35 288 0.35 238 0.43 141 0.40 131 0.39
联结层
密级配沥青混凝土或缺失
基 基层 层 底基层
级配碎石、填隙碎石
级配碎（砾） 水泥、石灰-粉煤灰或石灰 石、填隙碎 稳定碎（砾）石或土 石
垫层（季冻区） 不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的 砾类土）
路基
路床顶面模量要求50MPa、80MPa或100MPa
沥青类基层
面 磨耗层 层
密级配沥青混凝土、SMA、OGFC、沥青表 面处治
i 1
m
B hi 3 Ei
i 1
• 疲劳关系式
N f
2.920 1016 k1 1 ek2MF
E VFA 1 3.973 1.579
2.720
路面损坏模型
沥青层疲劳开裂
ALF验证试验
11.5m 2m
加载带2 加载带1
AC20 级配碎石
土基
LQPL1
4m
5cm
20cm级 配碎石
LQPL2
沥青路面设计指标、参数及设计指南
概述 路面结构组合 路面损坏模型 路面设计参数 路面设计指南 研究成果和建议
沥青路面质量要求标准
沥青路面质量要求标准篇一沥青路面质量要求标准咱今儿就来好好唠唠这沥青路面质量要求标准。
为啥要整这一出呢？你想啊，这路要是质量不过关，那不得三天两头修，费钱不说，还闹心！咱的目标就是要让这路平平整整，顺顺畅畅，让大家走着舒心，车跑着放心。
先说这原材料的要求。
沥青，那可得是优质的，**粘度、延度、软化点都得达标**，这就好比做菜，材料不好，能做出好菜吗？石子、砂这些骨料，大小得均匀，**含泥量可不能超过规定的数值**，不然这路能结实吗？施工过程也不能马虎。
摊铺的时候，温度得控制好，低了可不行，难道你想让这沥青跟面团似的粘不起来？压实的遍数也得够，**每平米至少得压实多少遍那都是有讲究的**，不然这路松松垮垮的，能经得住车压吗？还有这路面的平整度，你总不想开车在路上跟坐过山车似的吧？**平整度误差不能超过多少毫米**，这得严格把控。
咱把这些要求都做到位了，那这路的质量不就杠杠的啦？以后大家出行方便，经济也能跟着发展起来。
要是不按这些要求来，哼，那这路出了问题，可就得返工，到时候费时费力，谁能吃得消？篇二沥青路面质量要求标准嘿，咱们来瞅瞅这沥青路面质量要求标准到底是咋回事！为啥要定这些个标准呢？很简单啊，路不好走，影响的可多了去了！大家出行不方便，物流运输也受影响，这不是耽误事儿嘛！先说说这路面的强度要求。
这路得能承受住各种车辆的碾压，**抗压强度、抗拉强度都得达到一定的数值**，不然动不动就裂了，那还了得？再讲讲这耐久性。
咱可不想隔三差五就修路，多麻烦！所以这沥青路面得经得起风吹雨打，**抗老化、抗腐蚀的性能必须要好**。
排水性能也不能忽视。
要是一下雨路上就积水，那不是成了小池塘？**路面的坡度和排水设施都得合理设计**，让水快快流走。
还有这防滑性能，特别是在下雨天，要是车在路上打滑，多危险呐！**摩擦系数得满足规定的标准**。
这些要求要是都能达到，那咱们的路就能长久耐用，大家都能安安全全、顺顺利利地出行。
沥青路面设计指标和参数研究
的经验关系式，以及永久变形与应力和温度之间的经验关系式。
利用ALF 试验的3段车辙试验结果和沥青层中部（4cm 处）的竖向应力分析，对上述经验关系式进行了验证，得到了修正后的车辙预估模型。
6. 路基和粒料层永久变形利用室内动三轴试验系统对3种土和4种碎石粒料在不同含水量、压实度和偏应力级位条件下进行了永久变形试验，并以Tseng 和Lytton 模型为基础，分别建立了土和碎石的永久变形预估模型。
应用此模型，按分层应变总和法计算分析了我国典型路面结构的路基和粒料层的永久变形量。
依据安定理论的概念，控制住传到路基顶面的应力水平，使它产生的永久变形累积可以最终达到平衡状态，使上面的路面结构不会产生由于路基的过量永久变形而引起的损坏。
利用处于临界损坏状况的路面结构资料和达到该临界损坏状况时的标准轴载作用次数（即寿命），便可以反算出处于临界损坏状况时的路基顶面竖向压应变，并建立起路基顶面容许竖向压应变同标准轴载作用次数间的关系式。
利用以往设计规范的容许弯沉公式，为不同标准轴次数反演出符合容许弯沉要求的路面结构，再针对这些路面结构反算出相应的路基顶面竖向压应变。
由此得到容许压应变与标准轴次之间的关系式： 2055.02z 1012.1--⨯=e N ε （3）选用了AASHO 试验路的195种路面结构，计算处于临界损坏状况（PSI ＝2.5）时的路基顶面压应变和标准轴载（100kN ）累计作用次数，以此对式（3）进行验证。
二者相比较，共有117种AASHO 路面结构在允许荷载作用次数下达到了临界损坏，采用式（3）进行设计的保证率为60％。
此外，还同Shell 方法的路基顶面容许压应变关系式进行了对比。
式（3）的计算结果介于Shell50%保证率与85%保证率之间，表明所建立的路基顶面容许压应变公式是适用的。
7. 路基和粒料层回弹模量路基土和粒料是非线性弹塑性材料，其回弹模量值具有应力依赖性，并随其湿度和密实度状态变化。
我国沥青路面设计方法
我国沥青路面设计方法1、设计理论-层状体系理论2、设计指标和要求（1）轮隙中间路表面（A点）计算弯沉值小于或等于设计弯沉值；（2）轮隙中心下（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。
3、弯沉概念（1）回弹弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。
（2）残余弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。
（3）总弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形（回弹弯沉+残余弯沉）。
（4）容许弯沉：路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大回弹弯沉值。
（5）设计弯沉：是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大弯沉值。
4、弯沉测定（1）贝克曼法：传统检测方法，速度慢，静态测试，试验方法成熟，目前为规范规定的标准方法。
（2）自动弯沉仪法：利用贝克曼法原理快速连续测定，属于试验范畴，但测定的是总弯沉，因此使用时应用贝克曼进行标定换算。
（3）落锤弯沉仪法：利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击载荷测定弯沉，属于动态弯沉，并能反算路面的回弹量，快速连续测定，使用时应用贝克曼进行标定换算。
5、设计弯沉的调查与分析沥青路面按外观划分的性能等级外观等级外观状况路面表面外观特征一好坚实、平整、无裂纹、无变形二较好平整、无变形、少量发裂三中平整、无变形、有少量纵向或不规则裂纹四较坏无明显变形，有较多纵横向裂纹或局部网裂五坏连片严重龟（网）裂或拌有车辙、沉陷（1）我国把第四外观等级作为路面临界破坏状态，以第四外观等级路面的弯沉值的低限作为临界状态的划界标准，从表中所列的外观特征可知，这样的临界状态相当于路面已疲劳开裂并伴有少量永久变形的情况。
（2）对相同路面结构不同外观特征的路段进行测定后发现，外观等级数愈高，弯沉值愈大，并且外观等级同弯沉值大小有着明显的联系。
因此可以在弯沉值与不同时期的累计交通量间建立关系。
对我国沥青路面设计指标和参数的研讨
对我国沥青路面设计指标和参数的研讨摘要：本文通过对公路主要病害和现行规范的分析，提出一些设计中理应考虑的因素，以期更加完善的沥青路面设计方法，提出更为有效的设计指标和参数。
关键词：沥青路面；设计指标；参数1．引言我国的沥青路面设计规范对设计指标和相应的参数都有具体的规定，并且随时间的推移，设计指标和参数进行着不断的优化选择，如果新的设计指标和参数更为有效，对于沥青路面的设计和后期病害的预防起着举足轻重的作用。
2．对我国设计规范的回顾2.1 1958 年版规范1958 版规范以极限相对弯沉作为设计指标，设计方法采用单圆荷载均质体弹性理论。
极限相对弯沉λk= lk / D，D 为荷载作用面积当量圆直径，lk 为路面处于极限状况时，在荷载作用中心处的路表极限弯沉值。
2.2 1966 年版规范1966 年版规范主要是修正了1958 年版规范的弯沉计算公式，提出了中国气候分区及路基和路面材料计算参数值表，但设计标准与设计指标没有变动。
2.3 1978 年版规范1978 年版规范以容许弯沉作为设计指标。
容许弯沉是路面达到破坏状况时双轮轮隙中点的路标回弹弯沉值。
对弯沉在全面调查时，按路表外观特征将沥青路面划分为 5 个等级，视第四个等级的沥青路面已达到损坏状况，以第四等级路面弯沉低限作为路面处于破坏临界状态的划界标准，此时的弯沉值即容许弯沉值。
容许弯沉值的经验公式：l R=(mm)Nf ——路面达到临界破坏状态时的标准轴载累计作用次数；A1——路面类型相关的系数。
2.4 1986 年版规范1986 年版规范以路表容许弯沉值作为主要设计指标，对容许弯沉公式中的系数做了修改，并增加了公路等级系数，另外增加了沥青混凝土面层或整体性材料基层的弯拉应力验算指标。
(mm)A2——公路等级系数。
2.5 1997 年版规范1997 年版规范采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构厚度。
2019年沥青路面设计指标计算.doc
新建路面结构设计指标与要求一、沥青路面结构设计指标沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。
应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合下列规定：1 快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。
2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。
3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择；当无资料时可按下表取用可靠度系数二、沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定：1 轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求：γa l s≤l d式中：γa——沥青路面可靠度系数；l s ——轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）；l d——路表的设计弯沉值（0.01mm）；2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变，应满足下式要求：γaεt≤[εR ]式中：εt——沥青层层底计算的最大拉应变；[εR ] ——沥青层材料的容许拉应变。
3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度，应满足下式要求：γa σm ≤[σR ]式中： σm ——半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa ）；[σR ]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa ）。
4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下式要求：γa τm ≤[τR ]式中： τm ——沥青面层计算的最大剪应力（MPa ）；[τR ]——沥青面层的容许抗剪强度（MPa ）。
三、 沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算确定：l d =600 N e -0.2A c A s A b式中 ： A c ——道路等级系数，快速路、主干路为1.0，次干路为1.1，支路为1.2；A s ——面层类型系数，沥青混合料为1.0，热拌和温拌或冷拌沥青碎石、沥青表面处治为1.1；A b ——基层类型系数，无机结合料类（半刚性）基层1.0，沥青类基层和粒料基层1.6。
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6
路表弯沉--路面结构设计的第一个指标
定义：路面结构受到荷载作用时产生的路表凹 陷量（沉陷量或称垂直位移）称弯沉。
L1
弯沉 盆
L2
注意： 设计时用的是回弹弯沉，即加载时总弯沉 L1 ， L 回 简称弯沉。 减掉卸载后的弯沉 L2 ，称回弹弯沉 L回 ，
L1 L2 L回
允许弯沉LR allowable deformation）
s
E0 l s s F a 0 2 p
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E0
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A1为路面类型系数
用弯沉作设计指标，提出了容许弯沉的概念
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1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
78版《公路柔性路面设计规范》
轴载换算方法—疲劳等效原则
多层体系换算为双层体系的方法——弯沉等效 提出了公路自然区划 初步建立了我国柔性路面设计体系
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1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
58版《路面设计规范（草案）》
设计理论:单圆均布荷载作用下弹性半空间理论解 设计指标:相对弯沉 k l k
D
设计标准:设计模量 ETP p K 综合模量Ee 2 k
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1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
66版《公路路面设计规范》
我国沥青路面的设计标准
1 了解我国沥青路面设计方法的历程，理解 弯沉与设计极限状态的基本概念与我国沥青 路面设计的两个基本方程的含义； 2 理解与掌握设计弯沉、允许弯拉应力、结 构强度系数的基本概念？了解这三项指标的 确定方法。 3 弯沉与弯拉应力计算点位、计算方法？
4 了解轴载换算、结构厚度等效换算及计算参数的 确定，掌握路面设计程序与方法。
1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
路面设计规范（草案）(1958)-交通部公路总局 公路路面设计规范(1966)-交通部 公路柔性路面设计规范(1978)-交通部公路局 公路柔性路面设计规范(JTJ 014-86)-交通部 公路沥青路面设计规范(JTJ 014-97)-交通部 公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)-交通部
• 我国的弯沉测试（deflection testing）采用Bzz-100标准轴载，使 用按前进卸荷法则定。
贝克曼梁弯沉仪
落锤式弯沉仪测弯沉示意图
落锤式弯沉仪（FWD）
1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
86版《公路柔性路面设计规范》
设计理论:双圆垂直均布荷载作用下三层弹性体系理论 1.1 设计指标:双轮轮隙中心路表容许弯沉值 l R 0.2 A A1 N 设计标准:实际弯沉 l 2 p F l
设计理论、设计指标和设计标准均未变化； 调整了k 值和安全系数的计算公式
K 0.5 0.65 lgN r
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1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾
78版《公路柔性路面设计规范》
设计理论:双圆垂直均布荷载作用下双层弹性体系理论 1.37 设计指标:双轮轮隙中心路表容许弯沉 l R 0.2 A1 N 设计标准:实际弯沉 l 2 p F l
定义：路面在使用期末的不利季节，在设计标 准轴载作用下，容许出现的最大回弹弯沉值称 允许弯沉 LR 。 这是72年交通部组织弯沉调查时提出来的。对 于不同的路面结构，达到相同程度的破坏状态， 所承受的标准轴载累计作用次数Ne与相对应的 回弹弯沉是不同的。
• 路表回弹弯沉是路面结构层与路基回弹变形之和，它与 路基顶面压应变有密切关系，且路基变形占总变形的量 约>90%。
R
PS
KS
PS ——路面结构材料的极限抗拉强度 （Mpa）由实验按标准方法测得； R ——路面结构材料的允许拉应力， 即该材料能承受设计年限内加载的疲劳 弯拉应力（Mpa）； Ks ——抗拉结构强度系数。
允许拉应力与结构强度系数的概念
允许拉应力 R 的概念：指路面结构在行车荷
所以：路表回弹弯沉指标反映了结构综合刚度。 • 在一次轮载作用下，弯沉越大且弯沉盆越陡深的疲劳寿 命（Fatigue Life）越短； 弯沉越小的且弯沉盆越宽 缓的疲劳寿命（Fatigue Lif缝为临界状态，以纵向网裂为破坏状态。 所以，弯沉值主要反映车辆荷载作用下路面结构整体、 包括结构层部分应力与抗力对比失衡状态的表观特征。 • 以弯沉值作为设计控制指标的一个优点是便于直接量测。 因此我国沥青路面设计方法较长时间都以路表弯沉作为 设计控制指标。
载重复作用下达到疲劳临界状态时结构层容许的最 大拉应力。
反映结构层强度随累计当量轴次Ne作用次数 衰减的指标可用结构强度系数Ks来表示。 结构强度系数Ks的定义式：
KS
R
PS
沥青类面层或整体性基层材料的极限抗弯拉强度 与允许疲劳强度之比值定义为结构强度系数。
86规范存在的不足
三层体系与实际路面结构不符，层间滑动假设与实际状 态不符、作为设计控制指标的容许弯沉不起控制作用；
s
验算指标:容许拉应力 T , (Ks a N b ) R
Ks A
E1
1
R
考虑了不同的层间接触状态 建立了多层体系换算为三层体系的方法
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以弯拉应力作为控制结构层疲劳开裂的验算指标 路面疲劳开裂由下而上发生、发展，它的外观特征是 先发生纵向开裂再逐步发展成纵向网裂、龟裂破坏。 • 沥青路面在车轮反复多次作用下，沥青面层和刚性、 半刚性基层的层底拉应力超过极限，形成初始裂缝并 逐步扩展至断裂的过程，属疲劳断裂损伤。 • 通过大量路面试验，环道试验和小梁疲劳试验后表明， 承受一次加载断裂的极限弯拉应力与受多次加载后达 到同样断裂所施加的疲劳应力之间的比值与加载的次 数之间存在如下相关关系：
原设计标准相对大量采用的半刚性基层沥青路面结构而 言明显偏低；
设计参数与设计状态相矛盾，无法进行竣工验收；
三参数补强设计经验方法与改扩建工程的实际不符；
提出弯沉综合修正系数的前提条件发生了变化。