路面结构荷载及材料

图2-10 湿度对路基刚度的影响
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响 温度造成路基体的膨胀与收缩， 温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路 造成路基体的膨胀与收缩 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 温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及 低温开裂
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 、
(A级或改性）沥青 AC-13 Sup-13 SMA-13 级或改性） 级或改性 4cm (A级或 B级或改性）沥青 级或 级或改性 沥青AC-20 Sup-19 6cm-8cm 级或改性） (A级或 B级）沥青 级或 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
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（水泥路面）
水泥混凝土路面 基层 路 基
普通混凝土（ 普通混凝土（JPCP） ） 钢筋混凝土（ 钢筋混凝土（JRCP） ） 连续配筋混凝土（ 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、 预应力混凝土、装配式混凝土、碾压混凝土
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、 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 渐减弱，路面的强度、 降低要求，因此，路面的结构应分层铺筑 分为若干层次结构 分层铺筑、 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。 ，并按各结构层次的特定状况进行相应的材料要求。
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） 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， （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 良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小， 入雨水浸湿或地下水影响，也可受温度影响变形， 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。 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。
第一节 路面结构及其分类
1、沥青路面(Asphalt Pavement) 、沥青路面
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) 柔性基层沥青路面 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 asphalt pavement)
◆2、温度对道路的影响
40 表面下2cm 表面下2cm
30 温度（℃） 温度（
7cm 30cm
20
气温
10
0 1 2 3 4 5 6 7 月份 8 9 10 11 12 1
沥青面层月平均温度 月平均温度的年变化曲线 图2-15 沥青面层月平均温度的年变化曲线
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响
温度（ 温度（℃） 23 0 24:00 14:00 5 19:00 10:00 深度（cm） 深度（ ） 10 5:00 16:00 27 31 35 39 41
15
8:00 20
一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线 图2-13 一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线
第二节 环境因素对道路的影响
第二章
交通荷载 环境因素和力学参数
主要内容
第一节 路面结构及其分类 Structure and Category
第二节 环境因素对道路的影响 Environmental Impact 第三节 交通荷载参数 Traffic Parameters 第四节 路面结构设计参数 Structure Design Parameters 第五节 路面材料的累积变形与疲劳破坏 Accumulative Deformation and Fatigue Broken
◆2、温度对道路的影响
32 29 26 1.2 0.9 面层厚22cm 面层厚 0.6 cm） 梯度（℃／cm） 梯度（
气温
温度（℃） 温度（
23Байду номын сангаас温度梯度 20 17
0.3
0
10
12
14
16
18
20
22
24
2
4
6
8
时刻（ ） 时刻（h）
水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化 温度梯度与气温的日变化曲线 图2-14 水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线
第一节 路面结构及其分类
路面等级 面层材料类型 适用的技术等级
高速、一级、二级、 高速、一级、二级、 三级、 三级、四级
高级
沥青混凝土，水泥混凝土 沥青混凝土，
次高级
沥青贯入式 ，沥青碎石 ，沥青 表面处治 ，整齐石块或条石
二级、三级、 二级、三级、四级
中级
碎、砾石（泥结或级配） ，半 砾石（泥结或级配） 整齐块石 ，其它粒料
三级、 三级、四级
低级
粒料加固土 ，其它当地材料加 固或改善土， 固或改善土，不整齐石块
四级
第一节 路面结构及其分类
◆5、路面的分类
路面类型可从不同角度来进行划分， 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 层所用的材料来进行区分，如水泥混凝土路面、 面、砂石路面等等。但在工程设计中，则主要从路面结 砂石路面等等。但在工程设计中， 工程设计中 构的力学特性和设计方法的相似性出发， 构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为 柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。 柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。 三类
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、 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， 面层、 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。 三个层次，基层中包括底基层在内。
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， 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， 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 、 它主要包括各种未经处理的粒料基层和 各类沥青面层、 各类沥青面层 碎（砾）石面层或块石面层组成的路面结构。 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， 刚性路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构， 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， 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。 础的单位压力小。 通过改善沥青混凝土性能使其呈半刚性特性， 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水泥混凝土之间。 其刚度介于沥青混凝土和水泥混凝土之间。
天然砂砾、碎石/块石 片石/砾石 工业废渣结合混合料等。 块石/片石 砾石、 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， 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。 材料或土。
材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。 路基及垫层： 材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。
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、 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 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， 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， 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、软土地基扩散应力、冻土保温隔温等。 砂土基础挤入基层、软土地基扩散应力、冻土保温隔温等。
第二节 环境因素对道路的影响
◆3、湿度对道路的影响 湿度对路基的影响： 湿度对路基的影响： 对路基的影响
湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施， 湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施， 并控制路基的干湿类型
湿度对路面的影响： 湿度对路面的影响： 对路面的影响
水分积蓄于路基路面体内， 水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与 刚度，造成路面破坏， 刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性
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 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 同时受到降水、气温等的影响。与其它层次相比， 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、 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（ 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。 材料的使用应能适应此功能要求。