柔性基层沥青路面结构在车辆荷载作用下的应力分析

低温地区沥青路面结构设计分析

低温地区沥青路面结构设计分析发表时间：2019-05-23T11:01:43.723Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：潘攀 [导读] 因此对沥青路面进行结构设计具有非常重要的意义，特别是针对低温地区的沥青路面，合理的结构设计有助于提高道路使用寿命与质量。中铁四局集团有限公司设计研究院 230000 摘要：本文就低温地区沥青路面结构破坏类型及低温影响效果进行简单分析，并从沥青混合料、基层结构、联结层结构及表面层结构四个方面展开设计研究，旨在为低温地区沥青路面结构设计提供参考建议。关键词：低温地区；沥青路面；结构设计沥青路面具有平坦整洁、环保美观、舒适安全、维修养护简单等特点，因此逐渐成为世界道路桥梁建设工程首要选择，调查发现沥青路面在我国道路建设项目所占比重也呈现逐渐增加的趋势。因此对沥青路面进行结构设计具有非常重要的意义，特别是针对低温地区的沥青路面，合理的结构设计有助于提高道路使用寿命与质量。一、低温地区沥青路面结构破坏研究 1、沥青路面结构破坏类型通过对部分沥青道路调研发现，虽然道路结构、材料配比及使用年限存在较大差异，但道路路面呈现的结构破坏类型及特点却大致相同，具体表现在于：低温地区大多存在周期性冻土现象，道路基层在冻胀融缩的物理作用下容易出现结构变异，破坏道路结构引起不同程度的路面开裂问题。图1展示的就是低温地区常见的沥青路面结构破坏类型。（a）路面剪裂（b）温缩开裂（c）反射开裂图1 沥青论结构破坏类型 2、低温对沥青路面结构影响道路建设需要应用到多种建筑材料，这些材料若长期处于低温状态会出现不同程度的收缩现象，由此产生较大拉应力，若拉应力超过材料拉伸强度将会导致材料结构被破坏进而出现开裂问题。道路路面纵向长度远大于横向长度，因此低温收缩引起的裂缝往往呈现为横向间隔，严重时才会出现纵向裂缝。种类各异的沥青基层对应特定的温度拉应力，因此结合实际情况选择合适的沥青材料显得尤为重要。二、低温地区沥青路面结构设计研究对低温地区沥青路面进行结构设计研究的时候需要针对基层耐受性、面层抗车辙、表面层抗裂性进行综合考量，因此需要对沥青混合料配比、基层温差、联结层荷载、表面层开裂等内容进行重点分析，以便确保结构设计的科学合理。图2 沥青路面基本结构图 1、基于感温性能的沥青混合料设计进行沥青混合料配比设计时需要综合考虑混合料所在位置及耐受特点，进而实现最优设计。图2展示的是沥青路面基本结构，分析可知表面层及联结层处于主要压力承载的高压应力区域，在进行建筑设计时需要选择抗磨损、高模量的沥青混合料，联结层处于表面层与基层的过度位置，最好选择传导效果优异的沥青材料，以便做好路面压力疏导工作。基层结构承受较大的拉应变，就整个路面而言担负着路面压力的重任，因此就沥青道路基层而言结构设计需要围绕荷载疲劳展开，研究发现沥青占比高的混合基层能够承受更大的荷载压力，有效避免了疲劳裂缝的出现。对于处于低温地区的沥青路面设计还需要着重考虑混合料感温性能，不同类型的沥青混合料其感温性能存在差异，在此基础上计算获得代表其粘弹性的劲度抗压指标，进而明确沥青混合料在特定温度时的物理特性。 2、基于大温差作用的沥青基层设计沥青路面各结构在低温大温差的作用下会沿着路面横向出现不均衡温度场，此时的沥青路面这一受约整体在温度场作用下将产生温度

沥青路面结构设计

第四章路面结构设计 1.1设计资料（1）自然地理条件新建济南绕城高速，道路路基宽度为24.5米，全长5km，结合近几年济南经济增长及人口增长的情况，根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日，交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构，设计年限为15年。（2）土基回弹模量济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候，季风明显，四季分明，春季干旱少雨，夏季温热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪。据区域资料，年平均气温13.8℃，无霜期178天，最高月均温27.2℃（7月），最低月均温-3.2℃（1月），年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度cω=1.3；因此该路基处于干燥状态，根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ区，根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa。（3）交通资料交通组成及各车型汽车参数表1-1

1.2交通分析（1）轴载换算路面设计以双轮组-单轴载为100KN为标准轴载，以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。表1-2 ○1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时，凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N的计算公式为： 35 .4 1 2 1 ∑= ? ? ? ? ? = k i i i P P N C C N 式中：N——标准轴载当量轴次数（次/d）； Ni——被换算的车型各级轴载作用次数（次/d）； P——标准轴载（kN）； Pi——被换算车型的各级轴载（kN）； C1——被换算车型的各级轴载系数，当其间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m，当其间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1=1+1.2（m-1）；

梁结构应力分布ANSYS分析汇总

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 先进制造及模具设计制造实验梁结构应力分布ANSYS分析学院名称：机械工程学院专业班级：研1402 学生姓名：XX 学生学号：S1403062 2015年5 月

梁结构应力分布ANSYS分析（XX，S1403062，江苏大学）摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析梁结构受到静力时的应力的分布状态。我们遵循对梁结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。首先是建立梁结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论，输出各种图像供设计时参考。通过本论文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用、使用方法有个初步的认识。关键词：梁结构；应力状态；有限元分析；梁结构模型。 Beam structure stress distribution of ANSYS analysis （Dingrui, S1403062, Jiangsu university） Abstract: This article is typically introduced how to use the finite element analysis tool to analyze the stress of beam structure under static state distribution. We follow the beam structure finite element analysis method, established the finite element analysis of a complete process. Is good beam structure model is established first, and then to carry on the grid, then for constraint and load, calculated the final conclusion, the output of images for design reference. In this article, we have the role of the finite element method in modern engineering structural design, use method has a preliminary understanding. Key words: beam structure; Stress state; The finite element analysis; Beam structure model. 1引言在现代机械工程设计中，梁是运用得比较多的一种结构。梁结构简单，当是受到复杂外力、力矩作用时，可以手动计算应力情况。手动计算虽然方法简单，但计算量大，不容易保证准确性。相比而言，有限元分析方法借助计算机，计算精度高，

路面材料分类及结构类型

路面材料分类及结构类型（一）路面材料的分类路面材料分为矿料和结合料两大类。矿料分为骨料和填充料两类。骨料是指碎石、卵砾石，有时为片石、料石；填充料是指土、砂、石粉和矿渣等；结合料分为有机结合料———沥青和无机结合料——粘土、石灰、煤粉灰和水泥。（二）路面结构类型按矿料在路面结构层中所占位置的不同，路面结构可分为嵌锁结构、混凝结构和细粒结构三种结构形成。 1．嵌锁结构主要由矿料组成的结构，以中小规格碎石为主体，借碾压外力将骨料拧紧并相互嵌锁牢固，这样形成的结构层，常见的有：（1）沥青碎石，贯入式或拌合式的沥青碎石路面结构，主要靠骨料相互嵌锁，固结成板，沥青材料只起粘结、密封防水的作用；（2）泥结碎石，骨料结构方式相同，粘结材料为粘土；（3）水结碎石，骨料在重型压路机及洒水碾压下，相互嵌锁形成结构层，再接着在结构层上撒嵌缝料，再用重碾洒水碾压，使之结成密实的上壳，成为完整的路面结构。

其他用强度高耐风化的料石嵌成的路面面层，称为条石或石块路面，用手摆片经碾压嵌锁形成的路面基层，都属于这一结构类型。 2混凝结构采用混凝结构铺筑的路面，都以骨料为主要成分，按比例掺入填充料，并以凝聚性材料使之结合成板状。比如水泥混凝土路面，沥青混凝土路面，砂石级配路面等。（1）水泥混凝土路面，以碎石为骨料。砂为填充料，水泥为凝聚料胶结而成的路面结构层，具有强度高、水温稳定性好的特点（2）沥青混凝土路面，以碎石为骨料，砂和石粉为填充料，以石油沥青或煤沥青为凝聚料结合成的路面结构层，具有弹性和放水性能好的特点。（3）砂石级配路面，以级配碎石为骨料，以级配砂为填充料，按一定比例掺入粘土，结合成的路面结构层，具有一定的整体性。但级配砂砾作基层，抗剪度不足，切均匀度极差，易引起沥青混凝土路面面层的开裂。北京市近20年来的经验证明，级配砂砾层做沥青混凝土路面的基层，往往由于碾压密实度不一，强度不一而过早损坏。 3．细粒结构以细粒与粘结料相结合，构成具有较高耐磨性但强度不高的结构层，只能用于低级路面的面层或高级里面结构层中的磨耗

半刚性基层沥青路面问题分析

半刚性基层沥青路面问题分析半刚性基层沥青路面具有与柔性路面完全不同的结构特征。因此，其病害成因和维修对策也与传统的柔性路面有所不同，本文根据半刚性基层沥青路面的典型病害特征及产生原因，提出了路面养护维修的主要对策。关键字：半刚性基层沥青路面病害对策一、半刚性基层路面的典型病害特征半刚性基层沥青路面的典型病害可划分为两大类型:非结构性损坏和结构性损坏。前者指半刚性基层的板体性未受到破坏，而后者是指路面损坏位置下的半刚性基层受到损坏，板体强度减弱或完全丧失。 1、非结构性损坏该类病害主要有桥头跳车、间距规则的横向裂缝、路表局部网裂和正常车辙等，病害特征如下。（1）桥头跳车桥头跳车有两种情况:(1)台背填土压实不足，导致填土在台背后数十米范围内下沉。其特征为:沉降在行车方向是渐变的，延续距离相对较长，路面的整体强度未受破坏，路表面也少有损坏，但行车时具有明显的“波浪”感；(2)由于桥梁与台背填土刚度的差异而产生的不均匀沉降，从而出现的跳台。其特征为:延续距离短，只有几米，路面少有损坏发生，行车时具有明显的“瞬间跳车冲击”感。（2）间距规则的横向裂缝这种裂缝一般为半刚性基层的结构性收缩而导致的反射裂缝。它横向贯穿公路全幅路面，深度方向贯通全部结构层，并且缝隙宽随季节变化。一般认为这种裂缝不可避免，对路面的整体性没有损害。（3）纵向裂缝这种裂缝的数量较少，大多发生在高路堤地段路基外侧。成因是路堤中央与外侧压实不均匀、旧路帮宽或地基受外部水源的长期侵蚀，导致路基或地基的不均匀沉降。一般情况下裂缝较宽。（4）路表局部网裂路表局部网裂多发生在行车道轮迹下，成因为路面局部施工缺陷。如:材料不均匀、基层成型不好、沥青面层与基层间有软弱夹层等。它起始于轮迹处，而远离轮迹处的路面施工缺陷由于受车辆荷载的影响较小，因此难以出现此类损坏。 2、结构性损坏该类损坏主要有路面局部凹陷龟裂和结构性辙槽。（1）路面局部凹陷龟裂这种损坏是路面局部网裂的延续。因局部网裂没有得到及时的维修封堵，雨水渗入到基层，而高速行驶车辆轮胎的强大“泵吸”作用

05沥青路面应力分析讲稿

第五章沥青路面应力分析一．古典设计方法 1．麻省公式图5-1 古典公式示意图１９０１年，美国麻省道路委员会第八次年会上发表了世界上第一个路面设计的公式。它假定汽车是一个集中荷载P ，荷载以４５?角通过碎石基层分布于边长为碎石层厚2倍的正方形面积的土基上，所以： q P h q h P 2122 ＝）＝（（5-1）载荷中集度强载承基土中：式 P q 2．Ｄｏｗｎｓ公式１９３３年，Ｄｏｗｎｓ对麻省公式进行修正，认为荷载在路面层内的传布与垂直方向成某一分布角θ的圆锥上，所以传到路面的顶面时，压力分布于一个圆形的面积上而不是正方形，但他仍假定汽车荷载为集中荷载。据此：图5-2 古典公式改进 P h tg q h tg P q ＝＝　πθθ 220564.（5-2）载荷中集度强载承基土中：式 P q 3．Ｇｒａｙ公式

1934年、Ｇｒａｙ认为由于汽车荷载轮胎接触路面由一个面积，所以不应当假定汽车荷载为集中荷载，而应当假定汽车荷载为圆形均布荷载，并设轮载接地圆形面积的半径为a ，即： P htg a q h tg P q a ＝（）＝（） πθθ+-210564. （5-3）载荷中集度强载承基土中：式 P q 4．评述古典理论公式是假定路面只要起分布荷载的作用，采用简单的分布角的概念，这个朴素思想的路面力学理论应予解决的问题；从各公式得知，路面厚度主要取决于土基承载力得大小，这就是土基强度得问题。但初期没有提出土基参数的测定问题；古典公式以轮载作为交通荷载，它不能反映交通量的因素，这在当时轻交通时代可能矛盾不突出，但随着交通得发展，不考虑交通量是无法使用的解决的办法就是在土基承载力取值上应根据交通量的大小采取不同的安全系数。二．弹性半空间体１．解答过程１８８７～１８８５布辛尼斯克得到完整的解答，方法是采用半逆解法。１９２５年Ａ．Ｅ．Ｌｏｖｅ势能法得到了解答。采用路面力学中的方法，同样可以得到解答。２．Ａ．Ｅ．Ｌｏｖｅ解轮隙弯沉的计算及应用采用以上公式 ()()[ ]π μμμμ2 1201200211221 222/1222E pa w z a r E pa w z r z z a z a a E p w ）（＝时　＝，＝当）（＝时　＝，＝当＋）＋（）（＝２／--? ? ?? ??--++ () ????????+??? ??+??? ??+??? ??+??? ??? ?? ??- 6 422024.0047.0125.011120r a r a r a r r a F r a F E pa z a r ２＝时　ｗ＝＝，＞当μ 三．多层体系１．解答过程 1945年，Ｄ．Ｍ．Ｂｕｒｍｉｓｔｅｒ得到理论解． 1945－1955 研究层状体系的工程应用 1955，Ｒ．Ｌ．希夫曼得到非轴对称的解２．计算方法采用查诺模图法采用程序计算法四．计算程序沥青路面通常是多层体系。自从本世纪四十年代以来无论在理论分析，还是在数值计算方面，都取得很大进展，特别是计算机科学的发展及其在工程技术中广泛应用，使层状体系理论的研究的日趋完善，其中有波米斯特(D.M.Burmister)(1945年)及英因福克斯(L.Fox)、阿堪姆(W.E.Acum)、苏联科岗(Korah)及英国琼斯(A.Jones)等所作的贡献。在荷载形式方面，包括轴对称均布荷载与非轴对称单向水平荷载，都可直接进行数值计算，在层次结构方面，由双层体系、三层体系发展到多层体系。在计算机程序方面，有壳牌公司编制的Bisar 程序，雪弗隆公司编制的Chevron 程序，美国地沥青学会所采用的DAMA 程序。

柔性基层与半刚性基层沥青路面重载适应性分析

柔性基层与半刚性基层沥青路面重载适应性分析摘要：论文以路面力学软件bisar3.0为计算工具，分析标准轴载、超载50%、超载100%的情形下对这两种不同基层沥青路面的力学响应，对比研究其路表弯沉、路面结构各层次（面层、基层、底基层）的力学特性。结果表明，柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面的重载适应性存在明显差异。只有对其合理优化组合，才能实现这两种路面结构的优势互补。关键词:柔性基层；半刚性基层；重载适应性 abstract: the paper to pavement mechanics for computing tools bisar3.0 software, analysis standard axle load, overload, overload 100% 50% of cases of the two different the mechanical response of the asphalt pavement, the contrast of the way the table deflection, pavement structure all levels (surface, basic level, subbase) mechanical properties. the results show that the asphalt pavement and flexible grassroots semi-rigid base of the asphalt pavement overloaded adaptability differences. only for the rational optimized combination, can realize the two complementary advantages of pavement structure. keywords: flexible grassroots; semi-rigid base; overloaded adaptability 中图分类号：u416.217文献标识码：a 文章编号：

2017版沥青路面结构计算书

新建路面设计 1. 项目概况与交通荷载参数该项目位于西南地区，属于二级公路，设计时速为40Km/h,12米双车道公路，设计使用年限为12.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8.2%, 方向系数取55.0%, 车道系数取70.0%。根据交通历史数据，按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类，根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。表1. 车辆类型分布系数根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示。表2. 非满载车与满载车所占比例(%) 根据表6.2.1，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据附表A.3.1-3，可得到在不同设计指标下，各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表3所示。表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数

根据公式（A.4.2）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710，交通等级属于中等交通。 2. 初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。表4. 初拟路面结构路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。 3. 路面结构验算 3.1 沥青混合料层永久变形验算根据表G.1.2，基准等效温度Tξ为20.1℃，由式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5℃。可靠度系数为1.04。根据B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度（hi）如表5所示。利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（Pi）。根据式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4），计算得到d1=-8.23，d2=0.77。把d1和d2的计算结果带入式（B.3.2-2），可得到各分层的永久变形修正系数(kRi)，并进而利用式（B.3.2-1）计算各分层永久变形量(Rai)。各计算结果汇总于表5中。各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=19.2(mm)，根据表3.0.6-1，沥青层容许永久变形为20.0(mm)，拟定的路面结构满足要求。

新公路沥青路面设计规范解读

新公路沥青路面设计规范解读 (沥青路面设计规范2017) 新的沥青路面设计规范2017年9月1日正式实施。公路路基和路面的所有设计规范至此全部更新完毕，系统基本形成。这次新的沥青路面设计规范改动很大，下面把一些问题和重点提出来。 1、明确了路面结构层和功能层的概念。路面结构层里没有垫层这一说法，路面结构层就由三部分组成：面层、基层和底基层。以前一直说的垫层，可归为功能层或路基处置层。 2、设计引入可靠度设计方法。 3、调整了交通荷载等级的划分方法，用设计年限内累计的大客车和货车交通量来确定。 4、标准轴载依然为单轴双轮100KN。但是轴载换算方法进行了很大调整。 5、最大的变动是沥青路面设计指标，摈弃了使用几十年的设计弯沉。设计指标采用了与路面使用性能相关的沥青混合料疲劳开裂、无机结合料稳定层疲劳开裂、沥青混合料永久变形、路基顶面竖向压应变等。

不同的路面结构类型，设计指标不同，比如对于常见的半刚性基层沥青路面，设计指标为半刚性基层疲劳开裂和沥青面层永久变形。这是和不同的结构类型的力学特性相关的，对于半刚性基层沥青路面，沥青面层主要受压力，当然就不会出现疲劳开裂，所以没有必要验算面层了。具体验算时，计算各结构层疲劳寿命不能小于承受的累计当量轴次。弯沉作为设计指标取消了，但是在路基和路面交（竣）工验收时，要检测验收弯沉。路基顶面竖向压应变对于半刚性基层沥青路面而言，不是设计指标，但它是路基的设计指标，这就跟路基设计规范统一起来了。 6、4.1.4条明确指明：沥青结合料类材料层与其他材料层间应设置封层。4.6.3条又说：无机结合料稳定类材料层与沥青结合料结构层之间宜设置封层。“应”和“宜”？为何两个条文用词前后不统一呢？ 7、沥青路面结构类型调整为四种：无机结合料稳定类基层沥青路面（半刚性基层沥青路面）、粒料类基层沥青路面（柔性基层沥青路面）、沥青结合料类基层沥青路面（柔性基层沥青路面）和水泥砼基层沥青路面（刚性基层沥青路面）。这是按照基

浅谈几种公路沥青面层的结构特点

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8315718350.html, 浅谈几种公路沥青面层的结构特点作者：冯彦龙来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2011年第03期摘要：沥青面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层，应具有足够的结构强度，良好的温度稳定性，耐磨、抗滑、平整和不透水性。现已得到广泛的应用，所以质量已成为今后研究的重点。本文针对公路沥青面层的结构类型及其各自的特点进行了分析，在实际工程中应根据当地的交通状况、气候条件、降雨量、材料情况、施工工艺、经济造价等因素选择合适的沥青面层类型。关键词：沥青路面面层结构类型特点从我国目前高等级公路沥青路面来看，主要有以下几种结构形式：①传统的沥青混凝土面层(AC)；②多碎石沥青混凝土面层(SAC)；③沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)。 1 传统的沥青混凝土面层(AC) 《公路沥青路面设计规范》JTJ014—97，根据“七五”国家科技攻关研究及修订该规范的专题研究，统一将沥青混合料中集料粒径标准由圆孔筛标准改为方孔筛标准。其主要原因为：①计量标准向ISO国际标准靠近；②便于参考国外同类结构形式的级配标准；③世行项目增多，便于国际招标、监理及质量检验；④许多国外拌和设备均以方孔筛为标准。沥青混凝土的符号由原LH改为AC。 1.1 按沥青混合料集料的粒径分类 ①细粒式沥青混凝土：AC—9.5mm或AC—13.2mm。②中粒式沥青混凝土：AC—16mm 或AC—19mm。③粗粒式沥青混凝土：AC—26.5mm或AC—31.5mm。其组合原则是：沥青面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式，且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚1/2，中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。 1.2 按沥青混合料压实后的孔隙率大小分类 ①Ⅰ型密级配沥青混凝土：孔隙率为(3％～6％)。②Ⅱ型密级配沥青混凝土：孔隙率为(4％～10％)。③AM型开级配热拌沥青碎石：孔隙率为(大于10％)。

半刚性基层沥青路面的过去,现在和未来

半刚性基层沥青路面的过去，现在和未来马辉112364 摘要：我国所修建的高速公路中90%以上为半刚性基层沥青路面结构，这种结构承载能力强，车辙深度小，水稳定性好，且已成为我国高等级公路的主要结构型式。但实践证明半刚性基层沥青路面有一些不可避免的技术问题，如由于半刚性基层材料的收缩特性而导致的沥青路面早期开裂，半刚性基层材料在行车荷载水和温度梯度的综合作用下出现的基层唧泥现象，在重交通条件下出现的早期疲劳损坏现象等等。本文从半刚性基层的特点，典型结构和主要病害以及防止措施等方面对半刚性基层沥青路面做了详细的介绍，并在结构优化和重载条件下半刚性基层沥青路面的发展做了展望。关键词：半刚性基层沥青路面；病害；裂缝；结构优化；重载交通 1.概述在粉碎的或原状松散的土中掺人一定量的无机结合料(水泥、石灰或工业废渣等)和水，拌和后经压实与养生，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料。由于无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，故常称此为半刚性材料，以此修筑的基层(底基层)亦称为半刚性基层(底基层)，在此基础上修筑的沥青路面称为半刚性基层沥青路面。 20世纪80年代中期以来，由于交通量大增，以及轴载和重车比例增大，对路面的整体强度和平整度提出了更高的要求，相应地，对基层的要求也提高到了一个更高的水平。由于原有的级配碎石基层暴露出很大的弊端，即容易导致新建或改建的高等级公路沥青路面发生一些严重的早期损坏现象，于是普遍采用无机结合料稳定粒料(土)类基层，即在路面材料中掺入一定比例的石灰、水泥、粉煤灰或其他工业废渣等结合料，加水拌和形成混和料，经摊铺压实及养生后形成路面基层。进入20世纪90年代以后，沥青混凝土为面层的半刚性基层路面被广泛地应用于国内二级以上公路(含高速公路)。半刚性基层材料在国外一般都用水泥稳定，称为CTB(Cement Treated Base)，最早应用于对软弱地基的处理，随后发展并应用于基层和底基层路面结构设计。与传统的全柔性路面基层(级配碎石、级配砾石、填隙碎石等)相比，石灰、水泥、粉煤灰等结合料都具有很高(或一定)的活

半刚性基层沥青路面面层层位功能

TRANSPOWORLD 2012 No.18 (Sep) 172前言随着国外耐久性沥青路面（或称长寿命沥青路面）设计理念的引进，我国道路工作者对沥青路面结构组合设计越来越重视，半刚性沥青路面结构的沥青面层厚度有逐渐增厚的趋势。那么，沥青面层分几层设计合适，每一沥青层材料设计应侧重哪些方面的性能要求等，则是沥青路面结构设计必须要明确的关键问题，否则，盲目的增加沥青面层厚度将很难起到路面耐久的作用。本文利用长寿命沥青路面设计分析软件BISAR3.0，以及希尔斯（Hills）和布来因（Brien）提出的温度应力计算公式，分析了半刚性基层沥青路面在沥青面层厚度、模量、行车荷载和环境温度等条件下的沥青面层应力分布规律，并依此确定沥青面层不同深度的功能分区，对指导半刚性基层沥青路面的沥青面层组合设计具有重要意义。沥青路面结构与设计计算参数采用的半刚性基层沥青路面结构形式及参数见图1。应力计算时采用垂直荷载作用下的弹性层状连续体系，荷载采用双轮组单轴载100KN作为标准轴载，单轮传压面当量圆直径21.30cm，轮胎接地压强0.7MPa，两轮中心距31.95cm。计算点为单圆荷载中心处以下每2cm深度取一点。利用BISAR3.0的沥青面层应力分布规律分析在半刚性基层沥青路面设计中，影响沥青面层内部里应力分布规律的主要变量有面层厚度、面层模量，以及行车荷载的大小等。面层厚度对应力的影响分析在保持路面其他设计参数不变的条件下，改变沥青面层厚度（H 1为16cm～30cm），进行沥青面层不同深度处的拉应力（拉应力为负值时材料受压，拉应力为正值时材料受拉）、剪切应力的计算。沥青面层不同深度处的拉应力、剪切应力随深度变化规律见图2、图3。由图2可见，当面层总厚度H1从16cm增加到30cm时，应力为压应力的范围由距路表深度0～8cm增加到0～15cm；距路表深度8～15cm以下则表现为拉应力，并随深度增加而增大，均在面层底部达到最大值，因此，面层厚度对沥青面层层底拉应力峰值位置的影响不大。同时随沥青面层总厚度的增加，面层底部最大拉应力值减小。由此表明增加面层厚度有利于提高面层的抗疲劳破坏能力。由图3可见，当面层厚度H 1从16cm增加到30cm时，剪应力沿路面深度先增大后减小，且均在6～7cm深度处剪应力达到最大值。因此面层厚度对最大剪应力位置无明显影响。面层模量对拉应力的影响分析在保持路面其他设计参数不变的条件下，改变沥青面层模量（E1为1000MPa～2400MPa），进行沥青面层不同深度拉应力和剪切应力的计算。沥青面层不同深度处的拉应力、剪切应力随深度变化规律见图4、图5。由图4可见，当面层模量E 1从1000Mpa增加到2400Mpa时，应力为压应力的范围变化不大，基本在距路表深度0～11cm范围内，而在距路表深度10cm以下则表现为拉应力，且拉应力随深度增加而增大，在面层底达到最大值。同时，随面层模量的增加，面层底部最大拉应力增大。总的来说，面层模量对层底拉应力峰值位置无明显影响。由图5可见，当面层模量E 1从 H IGHWAY 现代公路半刚性基层沥青路面面层层位功能分析文/李海波魏如喜

2020年一建市政精讲第05讲-沥青路面结构组成特点1

2020年一建市政课程 1K411012 沥青路面结构组成特点本节知识框架一、结构组成（一）基本原则 (1)城镇沥青路面是城市道路的典型路面，道路结构由面层、基层和路基组成，层间结合必须紧密稳定，以保证结构的整体性和应力传递的连续性。 (2)行车载荷和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱，因而对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。各结构层的材料回弹模量应自上而下递减。 (3)按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设基层和面层等结构层。 (4)面层、基层的结构类型及厚度应与交通量及载重量相适应。交通量大、轴载重时，应采用高级路面面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。（二）路基与填料 1.路基分类路基断面形式有：路堤——路基顶面高于原地面的填方路基；路堑——全部由地面开挖出的路基（又分全路堑、半路堑、半山峒三种形式）；

半填、半挖——横断面一侧为挖方，另一侧为填方的路基。 2.路基填料高液限黏土、高液限粉土及含有机质细粒土，不适于做路基填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。岩石或填石路基顶面应铺设整平层。整平层可采用未筛分碎石和石屑或低剂量水泥稳定粒料，其厚度视路基顶面不平整程度而定，一般为 100-150mm。（三）基层与材料 (1)基层是路面结构中的承重层，主要承受车辆荷载的竖向力，并把面层下传的应力扩散到路基。基层可分为基层和底基层

(2)应根据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料。 (3)常用的基层材料： 1)无机结合料稳定粒料无机结合料稳定粒料基层属于半刚性基层，适用于交通量大、轴载重的道路。 2)嵌锁型和级配型材料级配砂砾及级配砾石基层属于柔性基层，可用作城市次干路及其以下道路基层。补充：半刚性基层：用无机结合料稳定粒料或土类材料铺筑的基层。刚性基层：用普通混凝土、碾压混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料铺筑的基层。柔性基层：用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯入式碎石、粒料类等材料铺筑的基层。（四）面层与材料 (1)高级沥青路面面层可划分为磨耗层、面层上层、面层下层，或称之为上（表）面层、中面层、下（底）面层。 1)热拌沥青混合料面层热拌沥青混合料(HMA)，包括SMA（沥青玛碲脂碎石混合料）和OGFC（大空隙开级配排水式沥青磨耗层）等嵌挤型热拌沥青混合料，适用于各种等级道路的面层。 2)冷拌沥青混合料面层冷拌沥青混合料适用于支路及其以下道路的面层、支路的表面层，以及各级沥青路面的基层、连接层或整平层；冷拌改性沥青混合料可用于沥青路面的坑槽冷补。 3)温拌沥青混合料面层温拌沥青混合料是通过在混合料拌制过程中添加合成沸石产生发泡润滑作用、拌合温度120～130℃条件下生产的沥青混合料，与热拌沥青混合料的适用范围相同。 4)沥青贯入式面层沥青贯入式面层宜用作城市次干路以下道路面层，其主石料层厚度应依据碎石的粒径确定，厚度不宜超过100mm。 5)沥青表面处治面层沥青表面处治面层主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎（砾）石路面的作用，其集料最大粒径应与处治层厚度相匹配。

柔性基层沥青路面结构分析

74 总382、383、384期 2016年第04、05、06期（2月合刊）道路工程收稿日期：2016-01-28 作者简介：满长波（1980—），男，助理工程师，主要从事公路设计及管理方面的工作。柔性基层沥青路面结构分析满长波（保定市保通公路勘测设计有限责任公司，河北保定 071000）摘要：柔性基层沥青路面具有较强的抗疲劳和抗剪切强度，能有效克服半刚性基层沥青路面容易出现裂缝的情况。介绍柔性基层的特点，对柔性基层沥青路面结构进行受力分析，提出柔性基层与半刚性基层沥青路面的优化组合方式，在高速公路施工中应用的可行性，从而有效减少沥青路面病害的出现，延长公路的使用寿命。关键词：柔性基层；沥青路面；受力；破坏中图分类号：U416.2 文献标识码：B 0 引言目前，半刚性基层沥青路面由于具有材料来源广泛、施工便捷、成本低廉等优点，所以依旧是我国大多数高等级公路所采用的路面结构类型。近年来，随着交通运输业的迅猛发展，道路路面的车载量与日俱增，大多数的半刚性基层沥青路面的破坏问题日益严峻，甚至部分高等级公路已经处于大修期阶段，直接影响了道路行车的安全性和稳定性。而柔性基层沥青路面的出现则弥补了上述路面形式的缺点和不足，对其进行分析和探究具有重要的意义。 1 半刚性基层特点分析有关数据表明，当前我国高等级公路路面中，沥青路面所占有比例高达80%～90%，且其中很大一部分采用了半刚性基层类型。通常半刚性基层具有刚度大、强度高、板体性强，并且取材便捷、成本低等特点，但是在使用的过程中也存在一定的缺陷和不足，具体主要表现为因温度或者干缩所引发的裂缝问题，并且裂缝的发展速率比较快，而一旦渗入雨水，就会使公路基层的顶面出现软化，进而可能在裂缝周边出现坑槽或者龟裂问题。 2 柔性基层的特点柔性基层沥青路面在我国的应用处于起步阶段，目前已逐渐成为我国国内研究的重点和热点内容。沥青稳定碎石等公路柔性基层都具有较强的抗疲劳和抗剪切强度，并且韧性和自愈能力比较好，有利于克服半刚性基层所存在的各种缺点，比如层间结合度不好，或者基层出现反射裂缝以及唧浆等问题 [1][2] 。比如沥青稳定碎石作为一种重要的柔性基层结构材料，与半刚性基层材料相比，具有较强的抗疲劳性和抗剪强度，所以裂缝不太容易出现，同时其与沥青面层所共同构成的全厚式沥青路面的厚度可达20cm 以上，所以整体沥青路面层的结构比较均匀，施工时间短，维修比较简便，使用年限也比较长。就具体的内容而言，其主要包括以下几个方面： ⑴相比于半刚性基层结构，沥青稳定碎石基层结构类型的公路，其基层施工对交通产生的影响比较小，有利于缩短工期，增强运营的经济效益。一般来说，公路的面层结构铺设可以在沥青稳定碎石基层施工完毕后的一天时间后来进行，而其他类型的公路基层则需要比较长的时间进行合理的养护，所以工期会较长[3]。 ⑵相比于半刚性基层结构，沥青碎石稳定基层结构类型具有更好的使用性能。不仅可以确保公路面层结构的平整度，为行车人员提供一个安全、稳定的使用环境，还可以增强公路路面的耐久性和舒适度，尤其有利于消除半刚性基层所存在的早期损坏问题。 ⑶相比于半刚性基层结构，沥青稳定碎石基层结构类型具有保护环境的特性。这种全厚式沥青路面结构除了具有均匀性外，还有利于改建和维修已经出现质量问题的路面，同时也可以全面重复利用公路基层和面层的各种施工材料，节省后续的维修费用以及资源，污染性比较小，所以是一种典型的环保基层结构。 3 柔性基层沥青路面弯沉及拉应力分析 3.1 路表弯沉分析弯沉作为反映路面总体刚度的一个重要表征指标，在相同荷载和相同土基支承的条件下，弯沉值越小，表明总体刚度越大、抗变形能力也越强。相关研究表明：在轴载逐步增长的背景下，无论是半刚性基层沥青路面还是柔性基层沥青路面，其对应的路面弯沉值均会相应的增大，这实际上也反映了路表弯沉对车辆轴载变化具有很强的敏感性，但是半刚性路面的弯沉增长率要远小于柔性基层沥青路面，所以柔性基层沥青路面的路表弯沉对于车辆轴载变化更加敏感[4]。

养护高等级公路半刚性基层沥青路面的主要对策

养护高等级公路半刚性基层沥青路面的主要对策 1半刚性基层路面的特征在我国高等级公路中半刚性基层沥青路面是主要的路面结构形式，由于该路面与柔性路面的结构特征不同。所以，它产生病害的原因及维修对策与柔性路面也是不同的。半刚性基层具有较高的刚度，具备较强的荷载扩散能力。所以施工及运营过程中一定要保持半刚性基层的整体性；半刚性基层起着结构承载能力作用，而沥青面层只起着功能层作用。因此半刚性基层沥青路面结构的主要破坏形式是半刚性基层的弯拉疲劳损坏；该路面采用防水下渗措施是十分重要的。这是规范的规定。正因为这些与柔性路面的不同，如果还采用柔性路面的维修方法，自然就导致半刚性基层沥青路面维修的失败。这里就其高等级公路半刚性基层沥青路面的病害特征及其产生原因，对传统的路面维修方法进行了修正和改进，同时新对策在路面养护维修实践中保证了路面维修的有效性和耐久性。 2半刚性基层沥青路面的病害半刚性基层沥青路面的典型病害可划分非结构性损坏和结构性损坏。非结构性损坏是指半刚性基层的板体性未受到破坏。而结构性损坏是指路面损坏位置下的半刚性基层受到损坏，从而使板体强度减弱或完全丧失。 (1)非结构性损坏，主要有桥头跳车、间距规则的横向裂缝、路表局部网裂、正常车辙和桥面铺装层剥落等。桥头跳车有两种情况：一是台背填土压实不足，导致填土在台背后数十米范围内下沉。其特征为：沉降在行车方向是渐变的，延续距离相对较长，路面的整体强度未受破坏，路表面也少有损坏，但行车时具有明显的“波浪”感；二是由于桥梁与台背填土刚度的差异而产生的不均匀沉降，从而出现的跳台。其特征为：延续距离短，只有几米，路面少有损坏发生，行车时具有明显的“瞬间跳车冲击”感。间距规则的横向裂缝为半刚性基层的结构性收缩而导致的反射裂缝，它横向贯穿高速公路半幅路面，深度方向贯通全部结构层，并且缝宽随季节变化。一般认为这种裂缝不可避免，对路面的整体性没有损害。纵向裂缝的数量较少，大多发生在高路堤地段路基外侧。成因为路堤中央与外侧压实不均或地基

城市道路沥青路面的结构组成

城市道路沥青路面的结构组成一）路基路基的断面型式有：路堤一路基顶面高于原地面的填方路基。路堑一全部由地面开挖出的路基（又分重路堑、半路堑、半山桐三种型式）；半填、半挖一横断面一侧为挖方，另一侧为填方的路基．从材料上分，路基可分为土路基、石路基、土石路基三种。（二）路面行车载荷和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱奋对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。为适应这一特点，绝大部分路面的结构是多层次的．按使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设垫层、基层和面层等结构层。 1.面层面层是直接同行车和大气相接触的层位承受行车荷载引起的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受降水的侵蚀作用和温度变化的影响。因此面层应具有较高的强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还应具有良好的平整度和粗糙度。面层可由一层或数层组成，高等级路面面层可划分为磨耗层、面层上层、面层下层，或称之为上（表）面层、中面层、下（底）面层。（ l ）沥青混凝土面层的常用厚度和适宜层位见表可按使用要求结合各xx 实践经验选用. （ 2）热拌、热铺的沥青碎石可用作双层式沥青面层的下层或单层式面层。作单层式面层时，为了达到防水和平整度要求，应加铺沥青封层或磨耗层。沥青碎石的常用厚度为 50 -70mm。 ( 3)沥青贯入式碎(砾)石可做面层或沥青混凝土路面的下层。作面层

时，应加铺沥青封层或磨耗层，沥青贯人式面层常用厚度为 5 0?80mm . ( 4)沥青表面处治主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎(砾)石路面的作用。常用厚度为15 -30mm . 2 基层基层是路面结构中的承重层，主要承受车辆荷载的竖向力，并把由面层下传的应力扩散到土基，故基层应具有足够的、均匀一致的承载力和刚度．基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但沥青类面层下的基层应有足够的水稳定性，以防基层湿软后变形大导致面层损坏。用于基层的材料主要有 ( 1)整体型材料无机结合料稳定粒料 ——石灰粉煤灰稳定砂砾、石灰稳定砂砾、石灰煤渣、水泥稳定碎砾石等，其强度高，整体性好，适用于交通量大、轴载重的道路工业废渣混合料的强度、稳定性和整体性均较好，适用于各种路面的基层。使用的工业废渣应性能稳定、无风化、无腐蚀。 ( 2)嵌锁型和级配型材料级配碎(砾)石应达到密实稳定。为防止冻胀和湿软，应控制小于0.5mm 颗粒的含量和塑性指数。在中湿和潮湿路段，用作沥青路面的基层时，应掺石灰。符合标准级配要求的天然砂砾可用作基层．不符合标准级配要求时，只宜用作底基层或垫层，并应按路基干、湿类型适当控制小于0.5mm 的颗粒含量。为便于碾压，砾石最大粒径宜不大于60mm. 泥灰结碎(砾)石——适用于中湿和潮湿路段，掺灰量为其含土量的8 % - 12%。骨料的粒径宜小于或等于40mm，并不得大于层厚的0.7 倍。嵌缝料应与骨料的最小粒径衔接．水结碎石一一碎石的粒径宜小于或等于70m m,并不得大于层厚的0.7倍。