国外柔性路面设计方法简介

国内外沥青路面设计方法分析

第5期（总第118期） ■综合论述 国内外沥青路面设计方法分析 姚连军1，李丽2 （1.重庆市交通规划勘察设计院，重庆401121；2.重庆交通大学，重庆400074） 摘要基于国内外沥青路面现有设计体系，介绍了经验法、力学-经验法、基于性能设计法三大类别，并针对其代表性的设计方法的特点进行了评析；结合我国沥青路面结构设计体系，指出我国设计体系中存在的设计指标、路面材料设计参数、交通荷载等方面存在缺陷，并提出相应的建议。 关键词道路工程；沥青路面；设计方法；设计指标 Abstract：Based on current design of asphalt pavement both home and abroad，the paper has made introduction to three means of design，namely empirical method，stress empirical method and property-centered method.Moreover，it has made comments on certain representative features of designs.Taking structure design of asphalt pavement in China into account，the paper presents some demerits in design target，parameter of pavement materials，traffic capacity and the like and finally proposes solutions to such problems. Keywords：highway engineering，asphalt pavement，means of design，design target 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，设计经济合理的路面结构使之能起到承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性和安全性的要求。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史，其发展历程经历了经验法和力学-经验法、基于性能的设计方法等类型。 1国外沥青路面设计方法 1.1经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数）和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO法。 CBR法[1~2]以CBR值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定，建立起路基土CBR轮载～路面结构层厚度（以粒料层总厚度表征）三者间的经验关系。利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度，按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单，概念明确，适用于重载、低等级的路面设计；但CBR值仅是一种经验性的指标，并不是材料承载力的直接度量指标，它与弹性变形量的关系很小。而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下，因而，路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣，更关心的是路基土的回弹性质（回弹模量）及其在重复荷载作用下的塑性应变。 AASHTO法[3~4]是在AASHO试验路的基础上建立的，整理试验路的试验观测数据，得到的路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。AASHTO方法提出了现时服务能力指数（PSI）的概念，以反映路面的服务质量。不同轴载的作用，按等效损坏（PSI）的原则进行转换。路面使用性能指标PSI，主要受平整度的影响，与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小。因此，这是一项反映路面功能性能的指标，而不是表征路面结构性损坏的指标。此外，这个方法源于一条试验路的数据，仅反映一种路基土和一种环境条件，推广应用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性。但AASHO试验路的测定数据得到了良好的整理和保存，为许多力学-经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据[5]。AASHO法提出了轴载换算的概念和公式，考虑了结构的可靠度和排水条件的影响，这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。1.2力学-经验法 力学-经验法利用在力学反应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立的性能模型，按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始，各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学-经验设计法，著名的有AI法和Shel1法。 Shell法[6]是由英、荷壳牌石油公司研究所研究、发展和完善起来的。在该设计方法中，混合料的粘弹性性质以其劲度模量体现，其值取决于沥青含量、沥青劲度和沥青混合料的空隙率。路基模量受应力影响，路基动态模量可以通过现场的动态弯沉试验在道路实际湿度条件和荷载条件下测定，也可在室内通过三轴仪测定。此方法中交通荷载以标准双轮轴载次数为代表，设计年限内的累计轴次即为设计寿命。临界荷位的应力应变由计算机程序BISAR计算。Shell设计法考虑了控制疲劳开裂的沥青层底面的容许水平拉应变ε fat 和控 制永久变形的路基顶面的容许竖向压应变ε z 两项主要设计标准和水泥稳定类材料底面的弯拉应力和路表面的永久变 3 ··

AASHTO柔性路面设计方案

AASHTO柔性路面设计方案 美国各州公路及运输工作者协会（AASHTO）所推荐的方法是以50年代后期和60年代初在渥太华、伊利诺伊州进行的AASHTO道路试验得到的大量试验成果为基础的。AASHTO设计委员会于1961年第一次出版了暂行设计指南，1972和1981年又作了修订。1984~1985年，路面设计委员会和顾问小组根据NCHRP项目20-7/24的研究情况对指南作了修订和扩大，并于1986年出版了现行指南。 AASHTO道路试验所得到的经验性能方程，在现行的指南中仍用作为基本模型，但是作了修正和扩大，使其能适用于美国其他地区。应注意，初始方程是在给定的气候条件下，针对某种特定的路面材料和地基土推导出来的。试验地点气候温和，年降水量约为864mm(34in)。平均冰冻深度约为711mm(28in)。地基土属于A-6和A-7，排水条件不良，CBR值为2~4。 一、设计变量 本节介绍一些与柔性路面和刚性路面都有关的一般设计变量。其他变量如有效路基土回弹模量和结构数将分别在11.3.3和11.3.4中介绍。 （一）时间约束 为了充分利用可能获得的资金，AASHTO设计指南鼓励对交通量大的工程采用较长的分析年限，至少包括一次大修期。因而，分析年限应等于或大于工作年限，如下所述。 1、工作年限 工作年限是指初建的路面结构至需要大修以前的时间，或者是两次大修之间的时间。它相当于新建的、重建的或经过大修的结构，由其初始服务能力，损坏至最终服务能力所经过的时间。设计者必须在部门的经验和政策所规定的最小和最大允许范围内选定工作年限。工作年限的选定受如下因素的影响：路面的功能等级，维护的类型和水平，用于初期修建的资金，寿命周期费用和其它工程上的考虑。

高速公路沥青路面设计实例

高速公路沥青路面设计实例 一、设计资料： 本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均 区。 增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ 2 二、交通分析： 轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。 1、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 （1）累计当量轴次 注：轴载小于25KN的轴载作用不计。 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。

2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 （1）轴载换算 车型i P(KN) C1C2i N(次/日) 小客车 前轴16.5 1 18.5 6750 0.0686 后轴23.0 1 1 6750 0.05286 中客车 SH130 前轴25.55 1 18.5 2000 0.67194 后轴45.10 1 1 2000 3.42328 大客车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1250 1.06448 后轴68.20 1 1 1250 58.5039 小货车 BJ130 前轴13.40 1 18.5 4250 0.00817 后轴27.40 1 1 4250 0.13502 中货车 CA50 前轴28.70 1 18.5 1500 1.27737 后轴68.20 1 1 1500 70.2047 中货车 EQ140 前轴23.70 1 18.5 2125 0.39131 后轴69.20 1 1 2125 111.74 大货车 JN150 前轴49.00 1 18.5 2125 130.647 后轴101.60 1 1 2125 2412.73 特大车日野 KB222 前轴50.20 1 18.5 1500 111.916 后轴104.30 1 1 1500 2100.71 拖挂车 五十铃 前轴60.00 1 18.5 187.5 58.2617 后轴100（3轴） 3 1 187.5 562.5 5624.304 注：轴载小于50KN的轴载作用不计 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。 三、设计指标的确定 8 2 1 ? ? ? ? ? ' ' P P n C C i i 8 2 1 1 ? ? ? ? ? ' ' ='∑ = P P n C C N i i i i

路面设计原理与方法

路面设计原理与方法 1．柔性路面，刚性路面定义，结构特性，二者在设计理论与方法上有何主要区别 在柔性基层上铺筑沥青面层或用有一定塑性的细粒土稳定各种集料的中、低级路面结构，因具有较大的塑性变形能力而称这类结构为柔性路面。它的总体结构刚度较小，刚性路面采用波特兰水泥混凝土建造，用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。它的分析采用板体理论，不用层状理论。板体理论是层状理论的简化模型。它假设混凝土板是中等厚度的平板，其截面在弯曲前和弯曲后均保持平面形状。如果车轮荷载作用在板中，无论是板体理论，还是层状理论均可采用，两者将得到几乎相同的弯拉应力和应变。如果车轮荷载作用在板边，假定离板边距离小于0.61m（2ft），只能用板体理论分析刚性路面。层状理论之所以适用于柔性路面而不适合于刚性路面，是因为水泥混凝土的刚性比HMA大得多，荷载分布的范围很大。而且刚性路面有接缝存在，这也使得层状理论不能适用。 刚性路面和柔性路面不同，刚性路面可以直接铺设在压实的土基上，或者铺设在加铺的粒料或稳定材料层上。 柔性路面设计以层状理论为基础，假设各层在水平方向是无限的，且是连续的。刚性路面由于板的刚度大和存在接缝，设计基础采用板体理论。如果荷载作用在板中，层状理论同样也能用于刚性路面设计中。 2．机场道面、道路路面各有什么特点。二者在功能和构造方面有什么主要区别？各自的设计原理与方法有什么相同点和不同点 机场道面的功能性能包括平整度、抗滑性能(对于跑道和快滑道)、纵横坡和排水性能等。 道面使用要求：具有足够的结构强度 ?表面具有足够的抗滑能力 ?表面具有良好的平整度 ?面层或表层无碎屑 机场道面是指在民用航空运输机场飞行区范围内供飞机运行使用的铺筑在跑道、滑行道、站坪、停机坪上的结构物。由于飞机运行方式对安全使用的要求高、飞机荷载重量和轮胎接地压力大于车辆荷载等原因，机场道面一般采用热拌热铺沥青混凝土。最多采用的热拌沥青混凝土结构是连续式密级配沥青混凝土，也有少数OGFC，SMA的应用也较为广泛。由于机场沥青混凝土道面所要求具备的强度条件、耐久性、抗滑性能等，在道路路面工程中所采用的沥青表处、沥青贯入碎石等面层结构不适用于机场道面。机场沥青混凝土道面中面层和底面层一般采用密级配沥青混凝土。沥青碎石结构可用于机场沥青混凝土道面底面层。 由于飞机的荷载和轮胎压力比公路车辆的荷载和轮胎压力大很多，因此机场道面通常比公路路面厚一些，而且需要较好的面层材料。无论是公路路面，还是机场道面，任何力学设计方法对荷载和轮胎压力的作用均可自动予以考虑。然而，采用力学法应注意以下不同的地方： （1）、机场道面的荷载重复作用次数通常小于公路路面的荷载重复作用次数。对于机场道面，由于飞机的左右偏离，一组机轮通过若干次只认为是重复作用一次；而对于公路路面，一个车轴通过一次即认为是重复作用一次。实际上公路荷载并不是作用在同一位置，这个情况在破坏极限中用增加荷载容许重复次数加以考虑。对柔性路面的疲劳引入一个修正系数，而对刚性路面的疲劳引入一个当量损伤率。 （2）、公路路面设计采用移动荷载，以荷载作用时间作为输入量描述其粘弹性特性，以荷载重复作用下的回弹模量作为输入量描述其弹性特性。机场道面设计在跑道中部采用移动荷载，在跑道端部采用静荷载，因此，跑道端部的道面厚度大于中部的厚度。

(完整word版)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 c ω=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5 Ⅱ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

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。 ○ 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 .4121∑=? ?? ??=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）； C2——被换算车型的各级轴载轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0， 四轮组为0.38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709.00（次/d ） ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时，标准轴载当量轴次数N '： 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中： 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。 注：轴载小于50KN 的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次：

国内外沥青路面设计方法综述

国内外沥青路面设计方法综述 周利,蔡迎春,杨泽涛 (郑州大学环境与水利学院,郑州450002) 摘要:当前世界各国众多的沥青路面设计方法,可概括地分为2类:一类是以经验或试验为依据的经验法;一类是以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。简要介绍目前国内外典型设计方法(CBR法、A ASHT O法、S HEL L法、A I法及国内方法),并比较其优缺点,针对现行设计方法,特别是我国设计方法,提出改进意见。 关键词:沥青路面;设计方法;综述 文章编号:1009-6477(2007)04-0036-04中图分类号:U416.217文献标识码:B S ummary of Dome stic&Overseas Asphalt Paveme nt Design M ethod Zhou Li,Cai Y ingc hun,Y ang Zetao 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作为面层的路面结构。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了古典法、经验法和力学-经验法3个阶段。当前世界各国众多的沥青路面设计方法大体为后面2种,即以工程使用经验或试验为依据的经验法和以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。为了更好地借鉴前人的研究成果,有助于指导今后设计方法的研究,本文简要介绍目前国内外几种典型的设计方法:(1)经验法的代表方法:CBR法和A AS HTO法;(2)力学-经验法的典型代表:AI法和SHEL L法;(3)我国2004规范(报批稿)采用的设计方法,并作简单评价。 1国外沥青路面设计方法 国外的沥青路面设计方法,可分为经验法和力学-经验法2大类[1]。 1.1经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构、荷载和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和美国各州公路和运输工作者协会(AA SHT O)柔性路面设计法。 1.1.1CBR法[2-3] CBR法是以CBR值作为路基土和路面材料(主要是粒料)的性质指标,通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定,建立起路基土CBR-轮载-路面结构层厚度3者之间的经验关系。利用此关系曲线,可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层的厚度,按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单、概念明确,适用于重载、低等级的路面设计,所提出的C BR指标已作为路面材料的一种参数指标得到了广泛应用。如日本的路面设计经验法(T A法)就是以CB R法为基础制定的。 1.1.2AA SHT O法[2,4-5] A AS HTO法是在1958)1962年间A AS HO试验路的基础上建立的。整理试验路的试验观测数据,得到了路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。路面结构中的路基土采用回弹模量表征其性质,路面结构层按各层材料性质的不同转换为用一个结构数(S N)表征。AAS HT O方法提出了现时服务能力指数(PSI)的概念,以反映路面的服务质量。PS I是一个由评分小组进行主观评定后得到的指标,它与路面实际状况(坡度变化、裂缝面积、车辙深度、修补面积)之间建立经验关系式,提出了轴载换算的概念和公式,考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。 1.2力学-经验法 力学-经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应(应力、应变、位移),利用在力学 公路交通技术2007年8月第4期Technology of Highw ay and Transport Aug.2007No.4 收稿日期:2007-01-10

第八章柔性路面结构设计8461515847

8.4以弯沉为设计指标的路面结构厚度计算方法 对结构组合设计初步拟定的路面结构方案，尚须验算其在荷载作下的各应力和位移分量的，并与相应的容许值比较，以判断所拟结构是满足要求。由于各应力、位移分量的大小，与土基、各路面结构层材料的弹性模量和厚度有关，当材料一经选定，亦即弹性模量值确定后，可通过调整各结构层厚度来满足设计要求。 我国现行柔性路面设计方法，以双圆竖直均布荷载作用下的弹性层状体系理论为基础，以路表弯沉值作为路面整体刚度的控制指标。对高等级道路的沥青混凝土面层和半刚性材料基层和底基层，还应验算其层底技应力。 现行城市道路设计规范还规定，对于经常承受较大水平荷载的停车站、交叉口等路段的沥青混凝土面层或沥青混合料面层，应验算在高温季节剪应力是否超出材料的抗剪强度。关于拉应力与剪应力的验算，将在8.5节中叙述。 轮载作用下双轮轮隙中心处的路表回弹弯沉值大小，反映了路基路面结构的整体承载能力。回弹弯沉值小的结构整体承载能力大，能经受轮载的很多次重复作用才出现损坏；而回弹弯沉值大的结构，在经受轮载不多次的重复作用后，路面即呈现某种形态的损坏。因而，在达到相同损坏程度时，回弹弯沉值的大小同该路面结构的累计荷载重复作用次数（即使用寿命）成反比。若能求得回弹弯沉值与使用寿命间的关系，则可依据该路面结构所要求的使用寿命，来确定路面结构设计应控制的路表回弹弯沉值。为此，就需要了解路面结构在使用期内的弯沉变化规律及其与路面结构损坏状态的关系。 根据对已成道路的多年实测资料分析，路表回弹弯沉值随着时间的推移而变化。图8-29所示为半刚性基层上沥青路面弯沉逐年变 化曲线。图中纵坐标是以竣工后第一年不利季节弯沉为基数的相对弯沉。由图可看出，路表面的弯沉变化过程可分为三个阶段。 （图8-29）

第十四章 沥青路面设计

第十四章沥青路面设计 一、填空 1.在《柔规》中规定，路面设计以双轮组单轴载 100kN 为标准轴载，并以 _____ 表示。 2. 在《柔规》中采用 _____ 作为路面厚度计算的主要控制指标，所以轴次换算的等效原则是以 _____ 为准。 3. 路表容许弯沉值是柔性路面设计的 _____ 指标，而 _____ 是验算指标。 4. 在车辆垂直荷载作用下，柔性路面产生的总变形包括 _____ 以及 _____ 。 5. 路面弹性模量是表示路面弹性性质的力学指标，又称为 _____ 模量，它表征路面材料的 _____ 能力。 6. 路面弹性性质的力学指标以 _____ 模量表示，它表征了土基或路面材料 _____ 能力。 7. 由于路面的垂直变形实际上是由路面各结构层 ( 包括土基 )_____ 的总结果故它也就综合地反映了路面各结构层及土基的---。 8. 沥青混凝土面层及整体性的基层材料在行车荷载的多次重复作用下，由于疲劳现象而使其 _____ 强度降低，从而在板底出现拉伸裂缝，故对高等级公路必须验算其 _____ 强度。 9. 柔性路面结构设计包括 _____ 设计和 _____ 设计。 10. 通常应选用 ____ 的结合料和强度高的材料作为面层材料，且面层类型选择时，要考虑当地的 _____ 特征。 11. 路面的强度和稳定性并不单纯是一个厚度问题，也不是路面各结构层次的简单 _____ 问题，而是路面各结构层次的 _____ 是否合理的问题。 12. 防治路面翻浆要贯彻 _____ 的原则，最基本措施是防止或减少土基水分的—— 13.柔性路面设计是以 _____ 作为路面整体强度的设计控制指标。表征路面弹性性质的力学指标是 _____ 。 14. 路面结构层的整体强度，以 _____ 作用下轮隙中心处的 _____ 表示。 15. 目前，我国公路工程中确定 Zo 的方法主要有 _____ 和 _____ 。 16. 目前，我国测定柔性路面材料回弹模量的方法有 _____ 和 _____ 。 17. 整层材料测定路面材料回弹模量的方法有 _____ 和 _____ 。 18. 柔性路面设计年限内最基本的任务是：通过设计工作，防止路面结构_____ ，由于 _____ 和自然因素综合作用而出现各种损坏。 19. 为了调查 _____ 情况，应测定原有路面下 _____ 深度内路基分层含水量。 20.原有路面结构调查中，一般应每隔 ____ 挖一试坑，查明原有路面的 _____ 、各结构层厚度及材料组成等。 21. 若原有路面面层为 _____ 结构层，且厚度 _____ ，或气温等于 2 0 ℃±20 ℃时，所测得的弯沉值进行修正，其它情况下测得的弯沉值均应进行温度修正。 22. 对原有路面路况的调查的时间一般应安排在改建工程 _____ 的 _____ 进行。 23. 我国现行规范对原有路面补强时各路段的计算弯沉值的计算公式是。 24. 原有路面设计要得到正确的结果，正确地确定原有路面的 _____ 和 _____ 是非常重要的。

国内外沥青路面设计方法综述_周利

国内外沥青路面设计方法综述 周　利,蔡迎春,杨泽涛 (郑州大学环境与水利学院,郑州　450002) 摘　要:当前世界各国众多的沥青路面设计方法,可概括地分为2类:一类是以经验或试验为依据的经验法;一类是以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。简要介绍目前国内外典型设计方法(CBR法、AASHTO法、SHELL法、AI法及国内方法),并比较其优缺点,针对现行设计方法,特别是我国设计方法,提出改进意见。 关键词:沥青路面;设计方法;综述 文章编号:1009-6477(2007)04-0036-04 中图分类号:U416.217 文献标识码:B Summary of Domestic&Overseas Asphalt Pavemen t Design Method Zhou Li,Cai Yingc hun,Yang Zetao 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作为面层的路面结构。以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了古典法、经验法和力学-经验法3个阶段。当前世界各国众多的沥青路面设计方法大体为后面2种,即以工程使用经验或试验为依据的经验法和以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。为了更好地借鉴前人的研究成果,有助于指导今后设计方法的研究,本文简要介绍目前国内外几种典型的设计方法:(1)经验法的代表方法:CBR法和AASHTO法;(2)力学-经验法的典型代表:AI法和SHELL法;(3)我国2004规范(报批稿)采用的设计方法,并作简单评价。 1　国外沥青路面设计方法 国外的沥青路面设计方法,可分为经验法和力学-经验法2大类[1]。 1.1　经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构、荷载和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)柔性路面设计法。 1.1.1　CBR法[2-3] CBR法是以CBR值作为路基土和路面材料(主要是粒料)的性质指标,通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定,建立起路基土CBR-轮载-路面结构层厚度3者之间的经验关系。利用此关系曲线,可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层的厚度,按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单、概念明确,适用于重载、低等级的路面设计,所提出的C BR指标已作为路面材料的一种参数指标得到了广泛应用。如日本的路面设计经验法(TA法)就是以CBR法为基础制定的。 1.1.2　AASHTO法[2,4-5] AASHTO法是在1958—1962年间AASHO试验路的基础上建立的。整理试验路的试验观测数据,得到了路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。路面结构中的路基土采用回弹模量表征其性质,路面结构层按各层材料性质的不同转换为用一个结构数(SN)表征。AASHTO方法提出了现时服务能力指数(P SI)的概念,以反映路面的服务质量。PSI是一个由评分小组进行主观评定后得到的指标,它与路面实际状况(坡度变化、裂缝面积、车辙深度、修补面积)之间建立经验关系式,提出了轴载换算的概念和公式,考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。 1.2　力学-经验法 力学-经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应(应力、应变、位移),利用在力学 公路交通技术　2007年8月　第4期 Technology of Highway and Transport　Aug.2007　No.4 收稿日期:2007-01-10

沥青路面结构设计方法的简介

沥青路面结构设计方法的简介 摘要：针对沥青路面结构设计方法进行调研，重点对AASHTO沥青路面设计法、壳牌( SHELL)设计法和我国沥青路面结构设计法进行深入分析.对沥青路面结构设计方法的形成及发展、各沥青路面设计方法 的特点进行评述、 关键词：沥青路面:结构设计:AASHTO:路面力学模型 1 引言 沥青路而设计方法随着路而技术、交通状况及人们对路而破坏状态认识的变化而不断发展，经历了古典理论法、经验设计法和理论分析法三个阶段。 2沥青路面设计方法的形成及发展 从1901年美国麻省道路委员会第八次年会上提出的第一个路而设计方法的公式，至1940年的Goldbeck公式，沥青路而设计法均属于古典理论法，其特点是以土基顶而的应力大小为依据设计路而厚度。随着路而结构形式、施工技术水平、以及路而力学理论和计算手段的发展，古典理论法逐渐被淘汰。经验法和理论分析法是目前常用的路而设计方法。 经验法是建立在大量实际道路和试验路调查基础上的设计方法，典型的有AASHTO沥青路而设计法、CBR设计法等。经验法通过路而调查提出路而破坏标准、设计指标以及交通作用与设计指标的关系，以此为基础进行厚度计算。经验法建立在实践的基础上，因此在路而设计因素变化不大的情况下，经验法的设计结果比较容易接近实际要求。但是，由于经验法设计曲线或设计公式是由一定时期的路而调查得到的，随着路而结构、材料、施工养护以及交通情况的变化，其对以后路而设计的适用性往往受到限制，需要根据各种影响因素的变化不断修订，但由于其参数、指标有很大的主观性，理论基础模糊，修订工作比较困难。 随着路而力学和计算技术的发展逐渐产生了理论分析法。理论分析法典型的有壳牌(SHELL)法、美国地沥青协会(TAI)法等，我国沥青路而设计法也属于理论法的范畴。当然，沥青路而设计中任何理论分析法都不是纯理论的，都必须与路而调查、室内试验结论相结合，包含有经验法的部分成果。理论分析法的特征是通过路而力学模型计算结构层厚度，其优点是理论基础清晰，便于修订更新，缺点是路而模型对实际路而的大量简化会引起一些误差，而误差的修正系数与经验法的指标一样，是比较模糊的，带有一定的经验性。同经验法一样，理论分析法也要随着路而实践的发展而修订。 近年来，随着人们对路而破坏特性认识的深入，逐渐产生了长寿命路而的设计思想。长寿命路而的设计思路是:保证路而足够的整体强度，把病害限制在路而表层，通过定期(10 -20年)的表而修复，防比表而病害影响路而结构安全，保证路而在相当长的设计年限内不发生结构性损坏(40年以上)。以下针对国内外主流的沥青路而设计方法做介绍。 3美国AASHT093沥青路面设 计方法

jtgd50公路沥青路面设计规范

《公路沥青路面设计规范》 JTGD 50－2004 条文讲明

2004年9月16日

1 总则 1.0.1由于国民经济进展，带来交通量激增和重载车增多，对路面设计和施工是一个挑战。为提高路面设计水平和工程质量，减少早期损害，总结工程实践的经验教训，吸纳新的科研成果，有必要对原规范进行修订。 1.0.3路面设计工作是一个系统工程，它不是单纯地厚度计算。因原材料性质决定沥青混合料或各种基层混合料的物理力学特性，各种混合料的性质决定了各结构层的路用性能，因此，材料直接阻碍路面质量与耐久性。各结构层的组合与当地的气候、交通量与交通组成紧密相关，合理的结构组合，使路面获得经济、耐久效果。厚度计算与材料设计参数取值直接相关，没有实测材料参数厚度计算缺乏依据。若缺原材料调查，无合理材料单价，可导致变更设计，突破投资。故设计人员应重视材料调查，选用符合技术要求，经济合理材料，防止简单地套用路面结构，把设计变成是厚度计算。 设计工作包括以下具体内容： 1 调查与收集有关交通量及其组成资料，积极开展轴载谱分布的调查、测试工作； 2 收集当地气候、水文资料，了解沿线地质、路基填挖及干湿状况，通过试验或论证确定路基回弹模量；

3 设计人员应认真做好路用各种材料的调查，并取样试验，依照试验结果选定路面各结构层所需的材料； 4 施工图设计时期应进行混合料的目标配合比设计，并测试、确定材料设计参数； 5 拟定路面结构组合，采纳专用程序计算厚度； 6 对路面结构方案进行概算、技术经济比较，进行初期投资或长期成本寿命分析，提出推举的设计方案。然而目前我国尚未建立初期投资、营运中的维修、养护费用等全过程的技术经济预估模型，希望有条件的设计、科研单位开展这方面的工作，积存资料。 7 认真做好路面排水、路面结构内部排水和中央分隔带排水系统设计，使路面排水通畅，路面结构内部无积水滞留。 1.0.4 该条文仅增加了路面设计应符合国家环境爱护的有关规定，设计中应注意废弃料的处理，不能污染环境。鼓舞积极开展旧沥青面层、破裂水泥混凝土板和旧基层材料的再生利用，节约资源，爱护环境。 1.0.5 分期修建的方案，由设计单位依照实际情况决定。 1.0.6新条文强调了设计目的不仅确定路面结构厚度，还应为行车

1国内外沥青路面设计方法

1国外沥青路面设计方法 1.1经验法 经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和 材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数）和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO fe。 CBR法［1~2］以CBR?作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。通过对已损 坏或使用良好的路面的调查和CBR测定，建立起路基土CBR轮载?路面结构层厚度（以粒料 层总厚度表征）三者间的经验关系。利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度，按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。不 同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。此方法设计过程简单，概念明确， 适用于重载、低等级的路面设计；但CBR值仅是一种经验性的指标，并不是材料承载力的直接度量指标，它与弹性变形量的关系很小。而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下，因而，路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣，更关心的是路基土的回弹性质（回弹模量）及其在重复荷载作用下的塑性应变。 AASHTO fe［3~4］是在AASH（试验路的基础上建立的，整理试验路的试验观测数据，得到 的路面结构-轴载-使用性能三者间的经验关系式。AASHT（方法提出了现时服务能力指数（PSI）的概念，以反映路面的服务质量。不同轴载的作用，按等效损坏（PSI）的原则进行转换。路面使用性能指标PSI，主要受平整度的影响，与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小。因此，这是一项反映路面功能性能的指标，而不是表征路面结构性损坏的指标。此外，这个方法源于一条试验路的数据，仅反映一种路基土和一种环境条件，推广应用于其它地区 或国家时便存在着很大的局限性。但AASH（试验路的测定数据得到了良好的整理和保存，为许多力学-经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据［5］。AASH（法提出了轴载换算的概念和公式，考虑了结构的可靠度和排水条件的影响，这些思想对后来世界各国的设计思想 产生了很大的影响。 1.2力学-经验法 力学-经验法利用在力学反应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立的性能模型，按 设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始，各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力

高速公路沥青路面设计计算书

一，设计资料： 本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于Ⅳ2区。 二、交通分析： 1、轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 （1）标准轴载当量轴次

注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。 （2）累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数η取0.3～0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。 累计当量轴次： ()[] ()[] 次 235480453.0553.7041095 .0365 1095.01365 1115 1 =???-+= ?-+= ηγ γN N t e 2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次

（1）轴载换算 注：轴载小于50KN 的轴载作用不计 （2）累计当量轴次 ()[] ()[] 次 188083253.0238.5624095 .0365 1095.01365 1115 1 =???-+= ?-+= ηγ γN N t e 三、路面参数设计 1、确定路面等级和面层类型 交通量设计年限内累计标准轴次N e =2.35×107次，由公路沥青路面设计规

范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。 2、结构组合与材料选取及材料设计参数确定 （1）结构组合与材料选取 根据《公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)》的建议值确定各结构层设计参数。 （2）各层材料抗压模量和襞裂强度 查公路沥青路面设计规范附录E“材料设计参数”表E1“沥青混合料设计参数”及表E2“基层材料设计参数”得到各层材料的抗压强度和襞裂强度，各值均取规范给定的中值。 干燥与中湿状态各层材料的厚度如下表： 潮湿与过湿状态各层材料的厚度如下表：

(整理)路面结构设计

交通组成表 路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。

1）.轴载换算 轴载换算采用如下的计算公式：33 .421? ? ? ??=P P N C C N i i 式中： N —标准轴载当量轴次，次/日 i n —被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P —标准轴载，KN i p —被换算车辆的各级轴载，KN K —被换算车辆的类型数 1c —轴载系数，1 1 1.2(1)c m =+-，m 是轴数。当轴间距离 大于3m 时，按单独的一个轴载计算此时轴数系数为m ； 当轴间距离小于3m 时，应按照公式 11 1.2(1)c m =+-计算考虑轴数系数。 2c ：轮组系数，单轮组为 6.4,双轮组为1，四轮组为 0.38。 轴载换算结果如表所示

注：轴载小于25KN的轴载作用不计。 b).累计当量轴数计算

根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为15年，四车道的车道系数η是0.4~0.5取0.45，γ=10%，累计当量轴次： (1)1365t e e N N γηγ ??+-????= [] 次）（113445721 .045.036.185936511.0115=???-+= 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 a).轴载换算 验算半刚性基底层底拉应力公式为 8 ''121 () k i i i p N c c n P ==∑ 式中：'1c 为轴数系数，)1(21'1-+=m c ' 2 c 为轮组系数，单轮组为 1.85，双轮组为1，四 轮组为0.09。 计算结果如表所示：

沥青路面结构设计方法

第8章 沥青路面结构设计方法 1．沥青路面的设计为什么要选用多指标来控制？试说明各设计指标的意义，及其与路面破坏现象的联系。 在路面结构设计中人们不可能控制所有的损坏类型，但鉴于路面损坏模式的多样性，各种损坏对路面的使用性能具有不同性质和不同程度的影响，所以沥青路面设计也不能像其他结构物设计那样，仅选用一种损坏模式的临界状态和单一的设计指标作为结构的临界状态和设计指标，而必须采用多种临界状态和多项设计指标。 1）弯拉疲劳开裂——弯拉应变和弯拉应力指标 在以疲劳开裂作为临界状态的结构设计方法中，通常采用结构中临界点的弯拉应变作为设计，以标准轴载在当量疲劳温度或标准温度时产生的弯拉应变不大于该材料在该温度条件下的容许弯拉应变作为设计准则。 2）车辙——路基顶面的压应变指标 以车辙作为临界状态，采用车辙深度或永久变形量和行车安全所容许的车辙深度或永久变形。国际上采用间接的设计指标控制路面的车辙，即路基顶面的压应变。通过对压应变的控制，控制了路基的变形量，从而间接控制了车辙的大小。 3）路标回弹弯沉 采用路面的回弹弯沉作为路面结构的设计指标，以控制路面结构的整体刚度，间接控制结构的疲劳开裂和永久变形。 2．路面结构组合设计中： 1）如何按交通特点和结构层的功能选择结构层次？ 路面在交通荷载（包括垂直力和水平力）的作用下，内部产生的应力和应变随深度向下而递减。因此，要求各层的强度和抗变形能力可自上而下逐渐减小，使得各结构层材料的效能得到充分发挥。 从施工工艺、材料规格和强度形成原理方面考虑，路面结构层数又不宜过多，结构层的厚度也不能过小，宜自上而下由薄到厚。 面层直接经受行车荷载和气候因素的作用，要求高强(抗剪和抗拉)、耐磨、热稳性好和不透水，因而通常选用粘结力强的结合料和强度高的集料作为面层材料。沥青层（面层，上、中、下面层）可根据交通量大小分为单层、双层或三层。

【精品工程资源】高速公路沥青路面设计实例

高速公路沥青路面设计实例 、设计资料: 本公路等级为高速公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为9.5%，设计年限为15年，该路段处于W 2区。 二、交通分析： 轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载 1、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 (1)累计当量轴次

注：轴载小于25KN的轴载作用不计(2)累计当量轴次

旗开得胜 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取 15年，六车 道的车道系数n 取0.3?0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5% =23599286次 2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 (1)轴载换算 车型 R (KN) C 1 C 2 N i (次/日) P 8 C 1 C 2 n i -P 小客车 前轴 16.5 1 18.5 6750 0.0686 后轴 23.0 1 1 6750 0.05286 中客车 前轴 25.55 1 18.5 2000 0.67194 SH130 后轴 45.10 1 1 2000 3.42328 大客车 前轴 28.70 1 18.5 1250 1.06448 CA50 后轴 68.20 1 1 1250 58.5039 小货车 前轴 13.40 1 18.5 4250 0.00817 BJ130 后轴 27.40 1 1 4250 0.13502 3 [(1 + 7 - 1] ＞： 365 7 [(1 + 0.095尸-l]x 365 0095 X70S6.875 X 0.3

旗开得胜 注：轴载小于50KN的轴载作用不计 (2)累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数n取0.3?0.4，取0.3。交通量平均增长率为9.5%。