1、交通部公路科学研究院农村公路路面设计主讲人： 曹东伟 博士 /副研究员交通部西部项目农村公路建养技术推广应用课题组2008年 10月培训课程资料来源培训教材 :农村公路路面设计与施工技术规范 : 现行路面设计、施工规范农村公路建设暂行技术要求推广的技术成果：低造价县乡道路修筑技术的研究（西部项目）西部地区农村公路建设关键技术研究（西部项目）四川省农村公路路面典型结构研究湘西通县公路改造技术研究（西部项目）混凝土预制整齐块体弹石路面技术研究1. 路面工程概述路面的功能和要求路面结构及其层次划分路面的分类与力学特性我国道路路面种类1.1 路面的功能和要求功能：提供汽车在道路上全天候行驶，保证汽车以
2、一定的速度，安全、舒适、经济运行背景知识：路面与交通运输的很多方面紧密相关。如运输经济，与砂石路相比 ,沥青路面行驶速度从 30上升到 50-60km/h,油耗降低 15-20%,轮胎行驶公里增加 20%,运输成本降低 18-20%.普通道路造价中 ,高级路面占 60-70%,低级路面占 20-30%。1.1 路面的功能和要求要求 强度和刚度：力学要求 稳定性 耐久性 表面平整度 表面抗滑性能 少尘性61.2 路面的结构和层次划分结构路拱坡度 :沥青或水泥路面 :1.5%；厂拌沥青碎石等 :1.5-2.5%；石砌路面 :2-3%；碎石 ,砾石路面 :2.5-3.5%，土路 :3-4%1.2 路
3、面的结构和层次划分层次 荷载工况特点 性能要求 常用材料面层行车荷载较大、受降水浸蚀和气温变化影响结构强度，抗变形能力，水、温度稳定性较高。耐磨，不透水；良好的抗滑性和平整度水泥、沥青混凝土、沥青碎 (砾 )石混合料、块料基层荷载垂直力 ，经受地下水和渗入雨水足够的强度和刚度 ，有良好的扩散应力的能力 ，足够的水稳定性结合料稳定土石、贫水泥混凝土、砂砾石材，工业废渣垫层改善土基的湿度和温度状况扩散荷载应力水稳定性和隔温性能要好砂石、炉渣透水性垫层，水泥或石灰稳定土稳定类垫层1.3 路面的分类与力学特征路面 荷载工况特点 各层材料柔性路面总体结构刚度较小，弯沉变形较大，路面结构的抗弯拉强度较低，
4、通过各结构层将车辆荷载传递给土基粒料基层和各类沥青面层、碎 (砾 )石面层或块石面层刚性路面强度高，刚性较大。水泥混凝土板的抗弯拉强度承受车辆荷载，基础上单位压力多。水泥混凝土作面层或基层半刚性路面后期的强度和刚度有较大幅度的增长。空隙沥青混凝土注入水泥砂浆的道路路面水泥、石灰处治的土石及含有水硬性结合料的工业废渣1.3.1沥青路面特征 表面平整、无接缝 行车舒适、耐磨、振动小、噪声低 施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建 强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层 沥青路面的抗弯强度较低 要求在温暖干燥的气候下施工施工1.3.2 水泥混凝土路面特征 强度高、稳定性与耐久性好 色泽鲜明，有利于
5、夜间行车 对水泥和水的需要量大 有接缝 修复困难 开放交通较迟2.农村公路路面设计考虑的因素和参数2.农村公路路面设计考虑的因素和参数2.1交通荷载农村公路上的车辆以畜力车、摩托车、拖拉机、机动三轮车、农用汽车、小型客车和中型客车为主，同时也有少量的大型客车和货车。按照轴载换算估算方法计算标准轴载累计作用次数车辆荷载对路面的要求和影响不显著，路面的寿命和耐久性主要受环境因素的影响2.农村公路路面设计考虑的因素和参数2.2水的影响水对路面的危害体现在多个方面：路基软化、半刚性基层强度、沥青混合料粘附能力、水泥混凝土接缝损坏等。路基干湿类型： 以实测不利季节路床顶面以下 80cm深度内的平均稠度
6、分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。 直接用以路基模量的选取。2.农村公路路面设计考虑的因素和参数2.农村公路路面设计考虑的因素和参数2.3温度的影响温度荷载：绝对温度过高或过低的影响温度变化影响稳定性冰冻影响2.农村公路路面设计考虑的因素和参数3.农村公路沥青路面设计方法设计方法的类别3.农村公路沥青路面设计方法设计方法的类别3.农村公路沥青路面设计方法3.1基本设计原理双圆垂直均布荷载作用下的弹性层状体系理论，轮隙中间的弯沉、沥青层层底拉应力和半刚性基层层底拉应力不得超过限值。3.农村公路沥青路面设计方法3.1基本设计原理破坏形式 : 泛油、波浪、拥包、松散、坑槽、裂缝等。在材料选择与结构设计
7、中必须多项指标综合考虑。3.2 农村公路设计标准 结构整体刚度 : 公路沥青路面设计规范（ JTG D50 2006） 规定，三级、四级公路路面以表面设计弯沉值为设计指标。 路表在双轮荷载作用下轮隙中心处的弯沉值不大于设计（容许）弯沉值。ls ldbsced AAANl2.0600 3.5农村公路沥青路面设计方法框图收集、调查交通量，并计算累计标准轴次根据公路等级、面层、基层类型及累计标准轴次计算设计弯沉值土基类型划分，确定土基回弹模量拟定路面结构方案确定材料抗压回弹模量按设计弯沉值设计路面厚度气象资料、材料调查及混合料试验是否验算防冻层厚度验算防冻厚度是否是否有下一个结构否是进行技术经济比较
8、，确定采用的路面结构方案3.6沥青路面结构组合设计的一些结论了解不同因素的影响规律，非常有助于结构的优化3.6.1面层、基层厚度对路面 弯沉 的影响 面层、基层厚度的增加，路面弯沉都将减小 随着基层厚度的增加，弯沉迅速减小；后期减小速率很缓慢。 面层厚度较小时，增加厚度的效果是很好的，但后期的效果逐渐变差 效果变差的分界点以图中的红线为界，不同结构可能不同，但规律类似3.6.2路基和面层模量对 弯沉 的影响 随着面层和路基模量的增加，路面弯沉都随之减小 随着路基模量的增加，弯沉显著减小；但减小到一定水平时，效果变得越来越差 面层模量的影响与路基模量的影响类似 效果变差的分界点以图中的红线为界3
9、.6.3竖向荷载作用下的 面层底面弯拉应力 状况 随着基层模量的增大或面层模量的减小，面层底面弯拉应力迅速减小 面层厚度很小时，底面将会产生压应力 图中不同的曲线并不平行，说明了底面应力变化的复杂性根据交通调查和预测数据，计算设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数 N 。 由设计轴次 N 计算确定容许弯沉值。参考设计和使用经验，拟定几种路面结构层组合和厚度。分析结构层组合和厚度方案的合理性，并进行相应的调整和方案选择。3.7农村公路沥青路面设计方法设计算例4.水泥混凝土路面设计方法4.1基本设计原理弹性半空间地基上的有限矩形薄板标准轴载作用下板纵向边缘中部的弯拉应力。PL a 1 L L a 2Ba2BBa1E , u , hE , u , h 1ka) 剖面图 b) 平面图4.水泥混凝土路面设计方法4.1基本设计原理设计标准为：在设计期内，在交通和环境条件下，荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的和不超过混凝土弯拉强度。概率小于目标可靠度。
