沥青路面结构组合设计讲义.ppt

《沥青路面结构组合设计讲义.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沥青路面结构组合设计讲义.ppt（49页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、第14章 沥青路面,第一节概述第二节 沥青路面设计第三节沥青路面结构组合设计第四节 沥青路面施工质量管理与检查,学习要点,重点掌握国内沥青路面组合设计的基本步骤、基本计算公式和设计指标标准；掌握沥青路面结构组合设计基本原则；了解沥青路面的类型及各自的特点；了解施工质量管理与检查的工作内容。,第一节 概述,一、沥青路面的特点和分类（一）特点 具有较高的强度和稳定性；表面平整无接缝，行车舒适，振动小；开放交通快；养护简便；适宜于路面分期改建。温度敏感性高。（二）分类 1、嵌挤式：稳定性好，易透水，耐久性差。宜作基层或面层的下层。沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石路面。次高级路面,第一节 概述,一、

2、沥青路面的特点和分类 2、密实式：路面结构致密，孔隙率小，强度高，耐久性好。沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石、沥青稳定碎石混合料路面。高级路面,第一节 概述,一、沥青路面的特点和分类 3、层铺法、路拌法、厂拌法层铺法：分层洒布沥青，分层摊铺矿料和碾压。沥青表面处治、沥青贯入式路面路拌法：在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和、摊铺并碾压密实厂拌法：将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专 用设备加热拌和，然后运送至工地摊铺碾压。热拌热铺、热拌冷铺,二、沥青路面类型 1、沥青混合料路面：集料+沥青结合料 沥青混凝土路面、沥青碎石路面、沥青玛蹄脂碎石路面。施工过程：沥青混合料的拌和、运输、摊铺和压实成型。2、

3、沥青表面处治路面：分层浇洒沥青、撒铺矿料并压实成型.（3cm)作磨耗层/表面封层。层铺法/拌和法 施工工序：清理基层 洒布透层沥青 浇洒第一层沥青 撒铺矿料 碾压 养护,第一节 概述,二、沥青路面类型3、沥青贯入式路面：沥青 碎石层 嵌缝料“先石后油”浅贯入（4-5cm），深贯入（6-8cm）用作三、四级公路的面层 上拌下贯式路面，拌和层厚度应为2.5-4cm。总厚度应为7-10cm。施工工序：先摊铺矿料 碾压 洒布沥青 撒铺嵌缝料 碾压 撒铺封层料 碾压,第一节 概述,灌入,摊铺,第一节 概述,第一节 概述,三、施工要求 1、施工季节 温暖干燥的气候条件 2、施工路段 不宜铺筑在纵坡大于6%

4、路段上，纵坡大于3%的路段，应采用粗粒式的沥青碎石或粗粒式的沥青表面处治。,第二节 沥青路面设计设计内容,1.原材料调查与选择调查：查明拟修建道路路线附近材料分布情况（石灰、粉煤灰、水泥、石料、沥青等），以便就地取材选择：根据经济技术性原则，选择沥青材料和集料种类,2.沥青混合料及基层材料配合比设计沥青混合料配合比设计：确定最佳沥青用量基层材料配合比设计：确定各组成材料的比例,3.材料参数的测定路面材料抗压强度、劈裂强度、抗压模量、弯拉模量以及土基回弹模量等,第1节 沥青路面设计设计内容,4.路面结构组合设计交通调查与分析：交通量、交通组成、轮迹横向分布拟定路面结构设计方案：根据现场工程地质情

5、况、材料调查、自然条件以及交通条件拟定设计层位厚度确定：采用设计指标与标准验算,5.路面结构方案比选分析各类路面设计方案的技术要求（强度和变形）满足情况；分析各类路面设计方案的工程造价，根据经济技术原则予以比选,淮盐高速累积标准轴载,淮安盐城高速公路设计年限15年，双向四车道,淮盐高速路面结构组合设计方案,淮安盐城高速公路路面结构组合设计方案,夹层结构,夹层：半刚性基层中夹带柔性级配碎石形成的基层。设置目的：缓和半刚性基层的裂缝尖端应力，防止半刚性基层应力过大造成基层自下而上开裂引起沥青面层反射裂缝,第二节 沥青路面设计设计原则,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,1.综合设计原则路

6、基路面整体考虑，综合设计,2.技术经济原则技术先进，经济合理,3.推广应用新材料新技术原则如Superpave、SMA,4.环保安全原则注重环境保护、注重工作人员的安全,5.机械化工厂化施工原则有利于保证工程质量,6.一次设计分期修建原则适用于不良地质条件（如软土地基）下道路设计，日本采用该原则修建高速公路解决了软土地基沉降导致的路面病害问题,第二节 沥青路面设计设计理论与方法,设计方法分为经验法和力学经验法,1.经验法CBR法和AASHTO法,2.力学经验法美国沥青学会(AI)法、壳牌(Shell)法以及我国现行的沥青路面设计方法,3.经验法通过试验路或现场试验测试，建立路面结构、车辆荷载与

7、路面使用性能之间的关系并用于路面结构设计的方法。,4.力学经验法应用力学原理分析荷载与环境作用下的路面结构力学响应，建立力学响应与路面使用性能关系模型并用于路面结构设计的方法,1.标准轴载,我国路面设计以双轮组单轴载100kN作为标准轴载，以BZZ-100表示,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,第二节 沥青路面设计交通等级,2.轴载当量换算各种车型按照疲劳等效效应换算为标准轴载作用次数,换算原则：在不同轴载作用下，相同路面结构达到相同损伤程度,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标,b.半刚性材料层底拉应力为设计指标,c.贫混凝土层底拉应力

8、为设计指标,第二节 沥青路面设计交通等级,4.轴载当量换算算例,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,a.弯沉和沥青层底拉应力为设计指标,b.半刚性材料层底拉应力为设计指标,N=11.0+1.2(1-1)1000(64.20/100)4.35=145.47次/日,N=11.0+2.0(1-1)1000(64.20/100)8=28.86次/日,第二节 沥青路面设计交通等级,5.设计年限累计当量标准轴载计算,设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准轴载次数Ne(次/日):,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,N1：路面运营第1年双向日平均当量轴载次数(次/日),:设计年限内交

9、通量平均增长率(%),:车道系数，若公路无分隔时，路面窄宜选高值，路面宽宜选低值,第二节 沥青路面设计交通等级,5.设计年限累计当量标准轴载计算实例分析,某高速公路双向六车道，设计年限t=15年，交通量平均增长率为=8%，按弯沉设计标准计算得到路面运营第1年双向日平均当量轴次N1=23350次/日，查表得到车道系数为=0.3,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,第二节 沥青路面设计交通等级,3.交通等级划分,根据Ne(万次/车道)或中型以上日平均交通量(辆/日/车道)为划分依据。,参考沥青路面设计规范JTG D50-2004,第二节 沥青路面设计交通等级,第3节 沥青路面结构组合设计

10、,结构组合设计原则,1.表面使用品质长期稳定原则：沥青路面设计规范对平整度、抗滑性能、高温稳定性、水稳性、抗裂性能提出了相应技术指标要求。,高温动稳定度要求,第3节 沥青路面结构组合设计,结构组合设计原则,2.强度刚度与层位相匹配的原则：车辆荷载与环境影响（如温度、降雨）自上而下逐渐衰减，因此对材料的强度刚度要求也自上而下降低。,第3节 沥青路面结构组合设计,结构组合设计原则,3.就地取材原则：例如设计路段有丰富的碎石、砂砾材料、石灰，沿线有水泥厂，因此基层材料采用水泥稳定碎石而不采用二灰稳定碎石，底基层采用石灰土而不用二灰土。,第3节 沥青路面结构组合设计,一、沥青面层结构,1.层位数与公路

11、等级,第3节 沥青路面结构组合设计,一、沥青面层结构,2.各层位基本要求,高等级公路路面结构类型,二级、三级公路路面结构,高等级公路沥青混合料级配选择建议,中面层厚度一般为50-60mm，宜选择以粗集料为主的骨架密实型沥青混凝土(AC-20)。,表面层一般为30-50mm，用密级配抗滑层(AK-13或AK-16或SMA-13等类型)。,下面层，厚度一般为60-80mm，宜设计密级配沥青混合料(AC-20或AC-25)。,一、表面层,主要作用：表面功能：平整、抗滑、美观、舒适、减噪,要求：耐久性，特别是抗滑性能的耐久有一定的抗剪能力（适应重载交通）高温抗车辙、低温抗裂、抗老化,路面抗滑及耐久是表

12、面层混合料最主要性能要求。我国已建高等级公路的抗滑水平普遍较低。,二、中、下面层,主要作用：过渡层：荷载应力的扩散保护基层,要求：密实防水、抗剥离性有一定抗剪能力合理厚度抗疲劳性能,中下面层被冲刷、松散,中下面层抗剪能力不足,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构作用与要求,主要作用：路面结构内部主要承重层,要求有足够的承载力、较高强度、稳定性和耐久性材料性能指标（抗滑、抗剪切）较之面层低,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构分类,柔性基层有机结合料稳定类（大粒径沥青碎石LSAM,沥青贯入碎石）或无结合料稳定类(级配碎石;,半刚性基层无机结合料稳定材料，如水泥稳定类，

13、石灰稳定类，工业废渣稳定类，以及二灰稳定类；,刚性基层-低强度等级混凝土，如贫混凝土基层28天弯拉强度 S=1.5-2.5MPa,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构分类1.半刚性基层特性,特性：优点-整个基层具有板体性，刚度强度都很高，主要承重结构层，面层较薄；缺点温缩开裂反射至面层产生反射裂缝；透水性差导致水损害,概念：主要用水泥、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,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构分类1.半刚性基层适用性,高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型的稳定集料。二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层均可采用悬浮密实

14、型混合料。骨架空隙结构型混合料具有较高的空隙率，适用于需考虑路面内部排水要求的基层。,水泥稳定类适用于各级公路的基层、底基层。二灰稳定类对冰冻地区、多雨潮湿地区宜用于下基层或底基层。石灰稳定类适用于各级公路的底基层以及三、四级公路的基层。,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构分类2.柔性基层特性,特性：优点-应力应变传递协调过渡能力良好，排水通畅不易遭受水损害；缺点刚度和强度较低，导致沥青面层承受主要荷载，因此面层较厚。,概念：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,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构分类2.柔性基层适用性,密级配-空隙率3-6%

15、，主要功能承受荷载作用；厚度为80-150mm，宜用LSM-25，LSM-30，LSM-40；,主要类型：密级配大粒径沥青碎石LSAM、半开级配沥青碎石稳定基层AM。,半开级配-空隙率12-18%，主要功能防止反射裂缝和路面内部排水，可选用AM-25、AM-30、AM-40。,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构分类3.刚性基层特性,特性：优点-承受绝大部分荷载，因而沥青面层较薄，面层主要考虑功能性要求（抗滑、耐久、平整）；缺点温缩裂缝反射面层形成反射裂缝。,概念：采用低强度等级混凝土修筑而成的基层,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构基层厚度,主要决定因素：强度（

16、层底拉应力）与刚度（弯沉）的设计要求（设计时逐层验算）以及施工要求（hi/Dmax4）,基层厚度面层厚度，基层厚度变化范围20cm-40cm,基层通常成为设计层，基层厚度成为设计的主要内容,基层通常分为上基层、下基层，为节省造价，下基层材料可以采用性能略低的结合料。,第3节 沥青路面结构组合设计,二、沥青路面基层结构基层类型选择,工况一：地基承载力低、交通任务繁重、降雨量大、路基排水不良,交通等级、地基承载力、路基温湿变化、路基路面排水,基层结构：组合式基层上基层为柔性材料如大粒径沥青碎石（协调变形并保障排水），下基层为半刚性材料（提高结构承载力）,工况二：超载严重重交通道路,基层结构：组合基

17、层或刚性基层钢筋混凝土或连续配筋混凝土板基层,第3节 沥青路面结构组合设计,三、沥青路面垫层结构分类,防水垫层：隔断地下水源，防止毛细水入渗排水垫层：排除路基顶面渗入的水防污垫层：阻止路基材料浸入路面结构防冻垫层：防止路基冻融影响路面结构,第3节 沥青路面结构组合设计,三、沥青路面垫层结构材料组成及要求,防水垫层：粗砂、砂砾、矿渣等粗颗粒材料，垫层下铺设不透水材料（土工织物反滤层）排水垫层：设计计算确定，垫层下铺设不透水材料（土工织物反滤层）防污垫层：土工合成材料与粒料分层交替铺筑，防污垫层可置于防（排）水垫层下防冻垫层：隔温性好的材料，煤渣、矿渣、石灰煤渣稳定粒料,第3节 沥青路面结构组合设

18、计,四、沥青路面层间结合,1.沥青面层与基层之间应设置透层沥青或粘层沥青2.沥青面层由两层或三层组成，面层之间设粘层沥青3.透层沥青、粘层沥青，单层表处下封层，稀浆封层下封层的材料规格、用量根据公路工程施工技术规范选用。,采用层间结合材料，保证各层结构紧密结合，形成抗层间滑动与层间剪切性能良好的连续体系,第4节 施工质量和检查,1、施工前的材料与设备检查 原材料质量符合要求 拌和厂及沥青路面施工机械和设备的配套情况、技术性能、计算精度等在施工前进行检查和调试。2、铺筑试验路 高速公路和一级公路 试验段长度 100-200m 铺筑在直线段,第4节 施工质量和检查,3、施工阶段的质量管理与检查 施工单位自检；监理单位自主试验 沥青混合料生产过程中，按规定对各种原材料进行抽样检查。最后，工程完工后，应对路面进行工程质量检查与验收。1-3km作为一个评定段。,思考题,1、简述沥青路面的分类2、沥青路面结构中基层的类型及其特点,