各国沥青路面设计方法.doc

AASHTO沥青路面设计方法1 1设计变量111 时间约束条件使用性能期：初始路面结构从建成到需要修改之间的时间，或者路面在两次改建之间的使用时间。在本指南提出的设计程序中，使用性能期等于新建、改建或者重建的路面结构的服务能力从初始值恶化至最终值所经历的时间。分析期：需要进行分析的时间，即任何一种设计策略所包括的时间。112 交通量公路和轻交通道路的设计程序都是基于分析期内预测累积18千磅等效单轴荷载（ESAL）作用次数（ 18）。将混合交通量换算成18千磅（约8172KG）ESAL的程序在本指南第一部分及附录D中均由介绍。113 可靠性可靠性是在设计程序中加上一定程度的保证率以确保各种设计方案可以持续整个分析期的方法。可靠性这一设计因素指的是预测交通量（ 18）和预测使用性能（ W18）的可能变化，并因此提出一个事先确定的保证率（R），在保证率下路面路段在设计年限内应完好。114 环境影响温度和湿度的变化对于路面和路基材料的强度、耐久性和承载能力都有影响。其他直接影响路面使用性能的环境因素主要包括路基膨胀、路面拱胀、冻胀、开裂等，它们都有可能造成行驶质量和服务能力的损失。另外本指南中，当考虑路面使用性能预测模型的内在影响时，还应包括诸如龄期、干燥以及气候造成的材料恶化等影响因素。12 使用性能标准121 服务能力路面的服务能力定义为对于使用该道路的各种交通工具（小汽车和货车）的服务能力。该指南的基本设计思想是服务能力适用性能的概念，这一思想提出了一种基于特定的总交通量和使用期末所要求的最低服务能力水平的路面设计方法。122 允许车辙在该设计指南中，车辙仅作为集料表面道路的一种使用性能标准予以考虑。虽然车辙是沥青混凝土面层的一个问题，但是目前没有适合于该指南的设计模型可以采用。123 集料的损失集料损失一旦发生，路面结构便将变薄，其承载能力也将降低。而路面结构厚度的减少将加速面层的恶化。13 结构设计中的材料性质131 有效土基回弹模量对于路基材料而言，弹性模量试验（AASHTO T274）应选择能模拟主要湿度季节的有代表性的应力和适度状况的样本进行，这样，季节弹性模量值就可通过与土壤特性（如粘土含量、湿度、PI值等）的关系来确定。132 面层材料性质一般而言，从试验路和附属路段获得层系数更为可取。133 层系数层系数反映可SN与层厚度之间的经验关系，时材料于其路面结构功能相关性的度量。14 路面结构特性141 排水这里没有给出任何具体的排水设计和排水施工方法。并且使路面中的水汽排出的各种方法的标准也没有给出。这就要靠工程设计人员去辨别那种水平的排水使符合特定排水条件的。柔性路面结构设计设计柔性路面的基本概念使首先确定基于交通量所需要的路面厚度。然后，使用与环境相关的服务能力降低来修正相关的设计年限。最后，本方法强烈推荐采纳寿命周期费用分析方法来比较由设计图表方法所产生的不同设计方案的优劣（对于给订的路面类型）。21 确定需要的结构数设计结构数SN的诺模图，包括：（1） 为使用性能期预估的未来交通量18 （2） 可靠度R（假定所有输入都是平均值）（3） 总标准偏差S0（4） 路基土的有效回弹模量MR（5） 设计服务能力损失，22 分期修筑为了评价分期修筑方案，用户应该参考该指南的第三部分（即路面的改建）。那部分不仅给出了设计一个罩面层的方法，而且还给出了其他用以提高服务能力和路面承载能力的改建方法的应用标准。23 路基膨胀和冻胀（1） 为初始路面选择一个合适的结构数（2） 选择一个在预期冻胀条件下可能达到的试验性能期长度，并填入第二栏（3） 应用累计环境服务能力损失随时间发展的曲线（以图612为例），估计因膨胀和冻胀引起的相应总服务能力损失（由步骤2的试算性能期预测），并填入第三栏（4） 从期望的总服务能力损失中（算例中为4.4-2.51.9）扣除环境服务能力损失以确定相应的交通服务能力损失，将结果填入第四栏，即 （5） 应用图621来预估容许的累积交通量，与第四步中确定的交通服务能力损失相适应，并填入第五栏。（6） 估计达到累积交通量（由第五步确定）的年限，并填入第六栏。完成这一步可依赖于累积交通量与时间的关系曲线（以611为例）（7） 比较试算的及第六步计算所得的性能期长度，若差值大于1年，计算两者的平均值，并以此作为试算值开始下一轮试算（从第二步起）。如果两者的差值小于1年，达到收敛状态，可以认为平均值即为初始路面结构所对应初始结构数的预期性能期长度。在实例中，三次迭代即可收敛，预测的性能期长度约为8年。 24 厚度的选择下列方程式（621）可将实际面层、基层和底基层厚度转换为结构数： 分别代表面层、基层及底基层的结构层系数分别为面层、基层及底基层的实际层厚（英寸）m2 m3 -分别为基层及底基层的排水系统 25 层次设计分析首先，需计算出路基土上所需的结构数，同样的办法计算出底基层和基层上所需的结构数，采用各自适用的强度值。通过各层上所需结构数计算值的差异，可以计算出任意给定层的最大容许厚度。用类似方法，可以计算出其他层的结构数，各层厚度即可按照图622所示方法确定出来。澳大利亚新建柔性路面设计第二章 新建柔性路面设计设计指南主要介绍力学设计方法，另外介绍薄沥青层粒料路面的一种经验设计方法。这种方法经澳大利亚多个单位的使用，其结果与力学方法的结果基本吻合。规范中还根据力学分析，提供了一些路面设计参数的输入格式示例。应用设计指南设计的路面厚度是满足需要的最小厚度，没有考虑其他因素的影响。这一点对无机结合料稳定材料层显得尤为重要。21 力学设计方法这里提供详细的设计方法，可以使设计者针对不同的荷载类型和分布，进行各种类型路面的设计。设计流程图见图1-2-1。总的来说，包括以下程序：（1） 分析确定路面设计输入参数（材料、交通、环境等）；（2） 初选路面试算结构；（3） 分析路面结构，确定其能承受交通量；（4） 将其与设计交通量进行对比；（5） 最后确定试算结构可否接受；输入参数有：（1） 路面建设和养护政策；（2） 环境因素；（3） 土基强度因素；（4） 材料和破坏准则；（5） 交通荷载和工程可靠度参数 力学设计方法（输入参数）1 选定试算路面结构2 确定土基弹性参数，EV;EH =0.5EV; V=H; F=EV/(1+V)3 确定粒料层顶面分层的弹性参数（同上）4 确定粒料层其余分层的弹性参数和厚度5 确定无机结合料稳定材料疲劳开裂前后的弹性参数6 确定沥青层弹性参数7 确定土基顶面压应变标准8 确定无机结合料稳定材料层疲劳标准9 确定沥青层疲劳标准10 针对每种破坏模式的设计标准轴载 力学设计方法（分析）11 荷载模型为4个同样大小的圆形均布荷载，中心距分别为330mm、1470mm、330mm，每轮承受竖向荷载20KN，均布荷载强度750KPA；12 确定荷载作用下路面最大应变产生位置：（1）沥青层或无机结合料稳定材料层层底或土基顶面；（2）位于轮载中心垂直轴线上或双轮组中间的垂直轴线上13 将上述参数输入CIRCLY，计算土基顶面最大压应变和沥青层和无机结合料稳定材料层层底最大水平拉应变 力学设计方法（计算结果）14根据破坏标准确定对于每种破坏模式的允许标准轴次 若如果考虑无机结合料稳定材料层开裂后的路面使用寿命，需分别计算开裂后的允许标准轴次，这里的总标准轴次以当量标准轴次而非当量标准轴次表示15 对于每种破坏模式，将允许标准轴次与设计标准轴次比较16 对于所有破坏模式，若允许标准轴次大于设计标准轴次，则这种路面结构可用，否则拒绝17 如果路面结构不能通过验算，或需要与其他路面结构方案进行对比，就选择另一种试算结构，重复116步骤18 对通过试算的各种路面结构进行对比优选澳大利亚沥青路面设计方法澳大利亚沥青路面设计包括以下三种路面结构组合：（1） 由多层无粘结材料组成的柔性路面（2） 包括一层或多层胶结材料基层的柔性路面（3） 柔性路面的沥青加铺层设计第一章 路面材料与参数根据设计指南的设计方法，只要材料的特点和性能符合规定的要求，很多种材料均可修筑路面。选择材料时，应综合考虑结构性能、经济性能、耐久性、施工和易性以往的施工经验等因素。根据在何在作用下路面材料的响应特性，沥青路面材料分为：未处治粒料、无机结合料稳定材料和沥青混合料。1 1土基土基的承载能力是路面组合设计和厚度设计考虑的重要因素，土基强弱对路面使用性能有重要影响。土基的支承能力由强度和刚度表征，主要与路基土土质、密度及设计和使用期内的含水量有关。（1） 土基强度指标土基强度评价指标是加州承载比(CBR)（2） 路基承载能力的评价方法评价土基承载能力的试验方法有两种：现场试验和室内试验。（3） 土基CBR现场试验路基CBR值可通过现场CBR试验和贯入试验来确定。（4） 弯沉试验可以通过路表弯沉盆反算路基模量，但弯沉盆反算得路基模量应谨慎选用，并应该有其他方法作为补充和验证。（5） 土基CBR和弹性参数的室内试验方法对于新建道路，如果可以合理估计土基使用期间的密度和湿度，可以采用室内试验方法确定CBR值和模量值。（6） CBR规范值的选取如果没有其他更加可靠的数据可用，可以选取规范推荐的CBR值。（7） 土基顶面的容许压应变标准设计路基得基本厚度应使路面使用年限内土基顶面压应变限制在允许范围内。1 2未处治粒料121 路面材料设计参数未处治粒料得强度主要以CBR来表征。粒料层要求的CBR值根据其在磨耗层下的深度而确定，可以在设计图标中查得。采用力学分析方法设计时，粒料主要以其弹性参数（模量、泊松比）来表征。但前提是采用得材料和结构方面均可满足抗剪强度和塑性变形的要求。122 影响模量和泊松比的因素未处治粒料的模量与其应力状态有关，与荷载作用速度无关。 （1） 干密度和含水量（2） 应力水平123 未处治粒料模量值的确定设计模量是在现场密度、含水量和标准轴载作用下的应力水平下，进行室内动三轴试验获得的模量值。13低剂量稳定粒料1 4无机结合料稳定材料141 路面设计参数无机结合料稳定材料一般可认为各向同性，在路面承受的正常盈应力范围内表现出线弹性，可以用弹性模量和波松比来表征。由于与路面实际受力状态相符，设计时一般采用弯拉模量。泊松比对路面厚度影响很小，一般假定为0.25。142 影响无机结合料稳定材料模量的因素（1） 混合料组成（2） 密度和含水量（3） 龄期和养生143 设计模量的确定路面设计取用的无机结合料稳定材料模量值，应该是现场养生28d材料的弯拉模量。对于一些慢凝性结合料，28d后强度还会有很大的增长。因此，造根据28d试验结果确定设计模量值时，应考虑到后期强度的增长。144 疲劳开裂后的模量值145 影响疲劳寿命因素（1） 强度和模量（2） 干密度和含水量（3） 拌和效果和结合料的均匀性（4） 裂缝 146 无机结合料稳定材料疲劳特性的试验方法和疲劳标准 15沥青混合料 151 路面设计参数 在路面正常的使用温度、荷载次数及加载速度的情况下，由于沥青作用，沥青混合料具有粘弹性。但为了结构分析简便，可以把混合料简化成刚度随温度和加载速率（车速）而变化的弹性体。沥青混合料可以视作各向同性。 152 影响沥青混合料刚度的因素（1） 集料棱角性和级配（2） 结合料种类（3） 沥青用量（4） 空隙率（5） 施工因素（6） 温度（7） 加载速率（车速）（8） 使用时间 153 沥青混合料设计摸量和泊松比的确定 沥青混合料刚度（模量）确定可采用以下方法：（1） 利用标准间接抗拉试验测定弹性模量值并修正到设计温度（WMAPT）和设计加载速率；（2） 利用SHELL法根据沥青性质和混合料体积参数、设计温度和加载速率来进行估算。 154 影响沥青混合料疲劳寿命的因素（1） 支承层刚度（2） 沥青层对整个路面刚度的贡献（3） 沥青混合料模量随温度变化（4） 沥青品种（5） 温度影响 155 沥青混合料疲劳特性的描述方法（1） 室内疲劳试验（2） 已有关系式 156 疲劳准则 157 沥青混合料塑性变形 158 再生沥青混合料 16交通参数 161 概述 162 确定设计交通参数方法概述 要确定路面设计的交通参数，应按下列步骤进行：（1） 设计年限选择；（2） 选取承担最重交通的车道作为设计车道；（3） 预估通车第一年的日平均重车交通量；（4） 预估设计年限内重车交通增长率；（5） 估计每辆重车的平均轴组数；（6） 根据上述三项估计值，计算设计年限内累计重车轴载数；（7） 估计不同轴组所占比例及轴组荷载的分布；（8） 选定项目可靠度，调整累计重车轴组数；（9） 将累计交通荷载以路面设计需要的形式表示。 163 确定重车轴组数 164 设计年限 165 设计车道的确定 166 设计车道上最初日重车交通量 167累计交通量 168 重车轴组的估计 169 轴栽的增加 1610 交通荷载分布(TLD) 1611 根据工程可靠度调整设计交通量 1612 工程可靠度水平 1613 柔性路面获得目标可靠度的方法 1614 柔性路面（含罩面层）设计交通荷载 1615 标准轴载重复作用下的路面破坏 1616 设计交通定义及计算方法俄罗斯沥青路面设计方法道路结构强度计算方法31 体系换算311 综合模量法计算路表弯沉和沥青面层层底拉应力时，由于时采用双层体系，故当路面结构体系为三层以上时，应把除面层外的其他各层及土基化为以综合模量为代表的等效均匀体。312 平均模量法验算土基剪应力时，除保证土基不动外，其上各层全部按平均模量法求E和h，换算成双层体系。313 验算粒料下层剪切时，把计算点以上各层用平均模量法求E和h，计算层和土基用综合模量法求ES，换算成双层体系，但此时下层的c和 仍采用下层的值。32 按允许弯沉值计算道路结构321 强度标准322 参数选择道路结构所应具有的弹性模量按532确定，该图是用统计方法归纳总结试验资料的基础上建立的。323 计算程序道路结构按容许弯沉所要求的弹性模量须按以下程序计算：（1） 根据本条文说明的表521的内容确定的强度系数的最小值（2） 按一个车道上的荷载作用密度并考虑道路结构等级按诺模图（图532）确定结构所要求的弹性模量（3） 计算（4） 按表532的内容预先定出含有有机结合料的上层材料的厚度（5） 路基工作区的弹性模量和结构材料的弹性模量（对含由有机粘合料的材料取10oC时的弹性模量）查表确定（6） 按诺模图从上到下进行计算，找到基础表面的弹性模量（7） 如果基础只有一层，则按路基表面的弹性模量、路基材料的弹性模量和路基土的弹性模量按同一诺模图确定基础的厚度（8） 如果按结构和工艺的需要，以及按排水和保障道路结构抗冻性的需要等，基础有几层组成，则应预先确定垫层的厚度，然后分层由下到上在诺模图上找到垫层（防冻层、隔温层、排水层和其他垫层）表面的弹性模量，最后根据以上数据确定其余部分的厚度（9） 可以在确定各结构层表面弹性模量的同时由下向上进行计算33 按路基土中的剪切计算道路结构331强度标准332 剪应力计算333 计算程序及判别在路基土中按剪切计算道路结构是用一连串的合理的近似计算方法来实现的。计算顺序如下：(1) 对换算成二层体系的道路结构确定比例关系(2) 确定在路基土中的活动剪应力T(3) 对变更后的道路结构应重新计算路基土中的活剪应力，并把它同土的容许剪应力进行比较34 计算由弱联结材料组成的中间层抵抗剪切的稳定性计算步骤如下：（1） 将多层道路结构换算成两层模型，下层是弱联结材料组成的板空间体，且弱联结材料的计算参数已知。（2） 计算如下比值： 和 用以上值借助于诺模图查得 。计算由弱联结材料层以上的上层自重在其内所引起的活剪应力。计算在弱联结层中产生的活剪应力（3） 计算容许剪应力（4） 计算比值，并把它按设计道路所要求的可靠度水平下的强度系数进行比较。35 按弯拉应力计算板体层计算程序（1） 当面层为一层时，计算/D ；或当沥青混凝土面层下为沥青混凝土基层时，计算，a/D，然后计算沥青混凝土面层和基层平均弹性模量。（2） 沥青混凝土下基层表面的总弹性模量 借助于诺模图按 .3.33条所示顺序布层的状况确定（3） 确定在单位荷载作用下，在所计算层中产生的拉应力。（4） 计算容许应力。36 沥青混凝土层的康健能力验算沥青混凝土抗剪能力验算步骤如下：计算沥青混凝土层的平均弹性模量，确定其下基层表面的总弹性模量，求出比值/和 。然后按诺模图在纵坐标上找到由单位荷载在沥青混凝土层中产生的剪应力。如果/2.0，则按/2.0时进行计算。计算容许剪应力和比值。如果，则沥青混凝土剪切稳定性的条件时满足的，如果1，则必须用剪切更加稳定的沥青混凝土替换基础上层材料或者修改道路结构设计，使剪应力T降低。法国沥青路面设计方法路面机构设计基础21路面结构型式法国路基路面结构各层的组成和名称包括路基、路面体和面层，其中路基又可细分为天然土基、土基上部（路床，PST）、整平层和改善层。22设计理论法国进行路面结构计算和编制路面典型结构手册采用的理论依据同样是弹性体系理论，即伯米斯特多层体系力学模型（BURMISTER1943）。法国的路面结构分别按结构性路网道路（VRS）和非结构性路网道路（VRNS）设计。23路面设计参数231标准轴载法国的路面结构设计以双轮组单轴130KN为标准轴载，计算参数为：标准轴载130KN 单轮传压面当量圆半径12.5cm 轮胎接地压强0.622MPA 两轮中心距37.5cm 轴载换算系数，式中指数1/b见表3312至表3314；K为两连轴或三连轴系数，对传统柔性结构和补强为1，新建半刚性结构为12，复合结构为1.5。232材料疲劳应力或应变与荷载作用次数的关系可用Whler曲线表示，其形式如下： （在对数坐标上Whler曲线是一条直线） 或（在半对数坐标上Whler曲线是一条直线）233路基土(1) 承载板试验对垂直变形Z、荷载压力q0、荷载半径a和材料参数模量E2、泊松比v2:，柔性承载板理论系数为2，刚性承载板为/2。采用泊松比v2=0.5、柔性承载板，则有：，因此得：，其中为承载板测定模量，为实测垂直变形。（2）CBR值计算模量CBR试验用于测定土对水的敏感性，可以使用结构设计诺模图根据CBR值直接计算出模量值。（3）重复加载的影响234水硬性结合料稳定材料通常进行四种试验：抗压、直拉、劈裂和弯曲或弯拉，其强度分别以Rc、RT、RTB和RF表示。（1） 应力应变曲线模量E（2） 疲劳试验使用梯形棱柱试件进行弯曲试验，得出应力与加载次数N的疲劳方程235沥青材料（1） 沥青混合料模量确定 在动态弯曲试验中，施加的应力。对粘弹性材料，其应变，则模量，复合模量。法国规定的计算温度试15C。试验发现，15C时不同频率下得到的模量为 5HZ时为6000MPA， 20HZ时为8000MPA，80HZ时为10000MPA。（2） 疲劳试验试验条件为温度10C、频率25HZ。试验类型共有两种：控制应力和控制应变。在法国通常采用恒定应力试验，在对数坐标上，疲劳曲线时一条直线。应力与加载次数的关系是：1/b为疲劳曲线的斜率，对沥青材料是5左右。（3） 直拉试验水硬性结合料稳定材料经常采用单压或劈裂试验得出材料的疲劳曲线。沥青材料直拉试验与它不同的是，采用三种不同的变形速度和三个温度。（4） 结果 在法国的气候条件下，符合标准要求的沥青材料的参数结果为： 沥青混凝土 E6000MPA 沥青碎石 E8000MPA 236未处治材料对未处治材料，土的两种方法也是适用的。未处治砂砾室内试验中加载时将产生一个塑性变形和一个弹性变形。在路面常见平均应力范围内0.11MPA内，其模量相对较小，约100500MPA。南非沥青路面设计方法用于路面设计的交通量轴载调查22动态车辆称重221地点选择步骤（1） 选择调查路段以100m为单元，其PSI现时服务能力指数大于2.8。（2） 选择可安置记录仪的路侧范围。（3） 测重范围内的道路满足：离交叉口、上下坡大于200m；无公交车站等停车点；在直线段；具有足够的视距等，或行车观察选定平整部分。（4） 路上划线。（5） 标记车辆平均轮迹位置。（6） 选定最终监测器位置。222可利用设备可利用设备范围广泛，依据设计、安置和操作不同可以分为永久式、运载式和便携式称重设备。223轴重量测设备的校核23静态车辆称重231沉重选择当对车辆静态量测时，在重交通路段，往往对重交通中的样本进行测量，静态量测一般精度为1以内。232地点选择静态量测的地点应符合：在道路直线段；在路表平整路段，纵坡小于2，有正常横坡与路拱；交叉口、弯道、坡道在至少200m以外，以保证测点安全。233可利用设备侧重设备一般归类为电子、液压或机械操纵系统及其结合型，轴重称和分计轮重称为独立单元，不宜移动，与基础一体，可被看作为永久性设备。轮组或车辆测重设备可量测粗略车重或轴组重。 路面设计的基本条件31 路面承载标准轴载南非规定标准轴载为80KN，而其法定最大允许荷载为88KN。32设计年限321分析期的选择如果道路线形是适当的，可采用30年的分析期。在不确定或较差的线形或交通条件改变的情况下，所考虑的路面寿命具有时间限度，则应采用较短分析期，322结构设计期的选择某一寿命周期决策可以是在初期建设阶段考虑采用较低标准，而后是高投入和大力度的长期管理维修过程；而另一极端是初期标准较高及比较低的管理维修要求。33 路面结构平衡性要求如路面最终承载力主要由上层结构提供，则路面结构较薄，反之则较厚，路面的薄厚变化是相对的，路面相关破坏指数n一般随路面厚度增加而增加。34 设计荷载交通量341用于路面结构设计的路面与交通分析在查表进行路面设计时，将路面划分为ES0.003至ES100十个等级，其中包含了极轻到极重交通。路面各个分级中设计承载能力定义为单车道百万80KN标准轴次。342 确定平均日车道等效轴次的不同荷载信息来源设计交通量时结构设计期间最大交通量车道累积等效标准轴次，它的计算要求估计现况交通量并将其换算为平均日等效交通量（ADE），观测期平均每日单车道等效轴次可通过以下荷载信息源计算确定：公布的观测结果；运输规划模型；查表法；测重法。343将交通荷载信息转化为设计标准轴次通过动、静态观测得到的信息是各种确定轴载及其重复次数，它们具有不同的荷载等效系数（F），与路面组成与类型、材料类型、边界条件、破坏模型和道路可靠度有关。344 计算年平均日标准轴次（标准轴次）确定年均日标准轴次考虑以下修正因素：（1）平日与休息日的变化（2）异常环境与平常环境的变化（3）季节性变化345交通量车道横向分布的估计对于多车道道路，单方向交通分布于各个车道，还应注意混合交通量分布与等效交通量分布不同，交通量分布也根据线形要素、纵坡等条件沿道路长度而改变。该系数值被认为是最大值，可根据使用者经验调整减少。平均日车道等效轴次（AADE）可由下式计算：AADEADEBe 346确定未来交通荷载按以下方法确定：历史增长率；南非乡村道路交通模型。347结构设计期交通荷载的确定（1） 对初期基年的考虑 上述确定AADE的时刻一般早于设计开始期，设计初年交通量应考虑增长系数如下： 式中：x为确定交通量与设计开始期间年限。故设计初年交通量由下式确定：AADE（初）AADE（2） 累积标准轴次的计算标准轴此（总） 式中：为累积系数348 确定交通量的敏感性分析对于计算累计标准轴次信息的步精确性，需进行敏感性分析，从而得到基本数据对最终决策影响的变化规律。35 路面材料道路路面设计中选择路面材料应考虑材料的可用性、环境、建筑方法、经济性和已有经验，结合设计期寿命周期决策确定最适合当地条件的材料种类。36 环境361气候区域南非气候区划分为湿区（东南）、中湿区（中部）和干区（西部，大面积）。362气候与路面CBR路基材料按代表密度下浸水CBR值进行分级，分级界限值是具有90%保证率的下限值，在结构设计前应进行初步路基土调查。在干燥区采用侵水CBR指标偏于保守，可调整为非浸水CBR指标，但应预先考虑最大含水量条件。363路面材料厚度设计有效地下与地面排水设施，该厚度以下土基强度与密度对路面影响忽略不计，厚度底部标准取土的浸水CBR值为12。364现场路基范围的确定365现场路基设计CBR通过设置覆盖层改善路基承载力可以实现路面结构平衡，现场按路基设计CBR值分为4级，其CBR值由试件浸水4天后试验确定。37 其他条件路面设计还考虑排水、压实、路基下材料厚度、路面横断面、人工修建路面工艺方法、路面建筑与环境的结合等问题。路面类型选择与结构设计南非力学设计法采用线弹性理论确定路面结构各层不同位置的理论应力与应变，并表现为与荷载作用相关的不同材料类型下的早期破坏，相关规律可通过重车模拟实验测定。路面机构设计步骤（1） 分析对新路所提供的管理与使用者信息AADE，气候区域，路基CBR等；（2） 根据标准轴次/车道（结构设计期间），确定道路分类；（3） 设计决策选择分析期AP、结构设计期SDP（4） 估计设计交通量，考虑增长率（/）确定累积标准轴次，判断设计交通等级ES（5） 考虑材料类型/可用性/单价进行材料选择（6） 环境条件分析，根据气候区域，确定路基设计CBR，提出路基等级（7） 结构设计与路面类型选择（可能存在若干方案）（8） 实际中考虑与费用分析后对方案修正调整日本沥青结构设计方法沥青路面结构设计理论计算法 81结构设计条件1） 交通条件设计交通量和疲劳破坏轮数的取值方法与经验法相同。2） 基础条件需设定路床、原路基（含防冻层）的弹性模量、泊松比，作为包括路床厚度在内的结构设计的输入参数。设定时应注意以下事项：确定弹性模量和泊松比的试验方法按铺装试验法便览别册332T“路基及基层材料弹性模量试验方法”执行。弹性模量是在变形可恢复阶段测定的。采集试样需避开雨季、冻融期间，并在一定深度下取样。当不能实测弹性模量和泊松比时，可利用其他力学试验结果推算得到。当由CBR换算弹性模量时，可按CBR的210倍求取。通常情况下泊松比可取0.4。当深度方向的路床由不同层次组成时，可按式（281）求取平均弹性模量。但表面20cm的弹性模量小于20MPA时，需要对其进行加固处理或换土。平均弹性模量的计算仅适用于路床越上部弹性模量越高的情况，如果上部的弹性模量小于下部的弹性模量时，路床全部都以弱的层次计算，也可将软弱的层次换土或加固处理。 Em-平均弹性模量（MPA）；En-第n层的弹性模量（MPA）；hn-第n层的厚度（cm）h-路床或路基的总厚度（cm）3)环境条件 环境条件包括气温、冰冻深度、降雨量等等。 1气温 气温直接影响沥青层的温度和沥青混合料的弹性模量，在寒冷地区影响冰冻深度，为此需要设定沥青层（含沥青稳定碎石基层）的温度、冰冻深度。 沥青层的温度可以采用年、季、月的平均温度，或者采用年内温度出现频率计算的方法进行设定。沥青层的温度通常以深度方向的平均温度表示。在沥青层温度不能实测的情况下，可根据气温推算沥青层的温度。 2冰冻深度 在寒冷地区，需通过调查确定路基冰冻深度。由气温求取冰冻深度时可利用n年概率的冰冻指数、冰冻深度的70以上或根据经验确定需要换土的深度设置防冻层。 3降雨量 降雨量与透水性路面的结构设计密切相关。8.2 结构设计 1）理论计算设计方法的基本事项 2）路面结构组成设计 3）假定断面结构 4）按多层层状弹性体系理论进行计算 5）按破坏标准计算容许49KN轮数 6）反复计算各种温度条件 7）路面断面的力学评价 8）进行路面结构的经济性评价 9）决定设计结构 沥青路面结构设计经验法经验法即TA法设计路面厚度，它是根据路床承载力和设计交通量确定等值换算厚度的方法。71 设计条件路面设计交通量是指设计周期内平均每天单向大型车交通量，需要考虑可靠度时，乘以前述系数达到。单向为3车道以上的多车道公路时，根据交通量的分状况确定大型车辆交通量，并可按设计交通量的70计算。疲劳破坏轮数以49KN轮重重复加载至产生裂缝的次数即累积49KN换算轮数计算，基本疲劳轮数如表221所示。当设计年限不是10年时，乘以相应的系数，。当设计路段的交通量的发展能够预测，按照实际预测的交通量计算。计算时将不同的轮重换算为49KN标准轮重，求出1天单向49KN换算轮数（N49），然后计算设计年限内的累积49KN换算轮数。72 基础条件TA法的基础条件是路床、原路基（含防冻层）的承载力即设计CBR。CBR通过钻探、取样试验得到。对填方路段，取上部50cm深度的土进行试验，对挖方路段，取路床深度50cm处的扰动土进行验算，但当深1m内的土质有变化时需另取样进行CBR试验。当土样中含有较多砾石时，可采用承载板试验确定K值换算为CBR值。当路床表面至1m的不同深度的CBR不同时，按下式计算CBR的代表值（CBRm）。 CBRm如果是比较均匀的路段，确定该区间的CBR时，除去极端CBR值，由下式计算区间的CBR：区间的CBR各地的CBR的平均值各地点的标准差，设计CBR由区间CBR按表271确定。当CBR小于3时应进行路床加固处理30100cm，其施工厚度的表面20cm进行有效处理，加固后的CBR的最高值是20。73结构设计路面结构必须符合表272及273关于最小厚度的规定设计端面需充分考虑已有公路的实际经验，由下式计算等值换算厚度，设计时使其不小于要求的TA值： 式中：ai、hi各层的换算系数及层厚，n为层数。换算系数按表231选用，沥青混合料的马歇尔试验应符合表274的标准。第七篇 壳牌沥青路面设计方法第二章 路面设计模块2.1 初拟沥青层厚度通常初拟厚度为0.050.6 m。2.2 气候对沥青混合料温度的影响为便于设计，提出了加权年平均气温的指标W-MAAT，它由月平均气温MMAT推算而得。W-MAAT同沥青混合料得有效温度有关，因而也同沥青混合料得有效模量由关。根据W-MAAT及沥青层得厚度可以查得沥青混合料得有效温度。2.3 确定路面得设计寿命将各组得轴次乘以相应的等效系数并相加，即得到每天每车道的累计标准轴次，因此可相应地计算每年及整个设计年限内的累计标准轴次。2.4 沥青劲度模量的确定推算劲度系数需要输入一下系数：1 沥青的温度 （即沥青混合料的有效温度）；2 针入度为800时的温度即软化点温度（R&B）；3 针入度指数PI；4 加载时间t （一般取0.02s，反映的时车辆行驶的速度）；5 如果PI未知，可输入任已温度的针入度值，程序将自动计算PI，计算结果为沥青在有效温度及加载时间t时的劲度模量。2.5 沥青混合料的劲度模量需要输入的参数有：1 沥青的劲度模量2 结合料的体积比3 矿料体积比2.6 确定路面结构模型各结果层在交通荷载作用下都时线性弹性体1 结果层（1）层厚；（2）动态模量或劲度；（3）泊松比。2荷载标准轴载为单轴双轮，轴重80KN。（1）单轮轴载20KN；（2）双圆接地半径R=105mm；（3）轮隙间距315mm。2.7 据设计寿命确定结果厚度（BISAR）BISAR程序的初次运算是根据使用者给定的初拟路面结构而进行的，计算得到的路基及沥青层的应变被换算为路面寿命并同其设计寿命进行比较，如果相对误差小于5，则路面厚度即为设计厚度，否则，程序将自动变更厚度再次反算。2.11 沥青层车辙深度的确定在车辙预估模型中，车辙是沥青层厚度、沥青层平均应力、沥青混合料劲度模量的函数。确定沥青层永久变形的步骤为：1 将沥青层分为几个亚层，各层的温度及混合料的类型可能不同；2 交通荷载数据的换算（不同于路面结构设计中的换算方法）；3 确定沥青混合料的永久变形；4 确定应力分布系数以求平均应力；5 确定沥青层的永久变形。2.12 罩面设计罩面设计的第一步是确定现有里面的残余寿命，即原始设计轴次同已作用轴次之差，然后根据将来作用轴次及残余寿命，利用BANDS、BISAR及车辙模块来确定补强材料和厚度。第八篇 美国沥青协会（AI）沥青路面设计方法第一章 交通分析11 计算设计年限内的设计 ESAL在进行路面结果设计时，必须首先对设计年限内的交通状况进行预测。AI对交通量的预测是以80KN作为当量标准轴载为基础的。路面设计所需最基本的交通参数是设计年限初的货车日均交通量 ADTT，ADTT可以用ADT的百分率或实际值表示，这一初始日均交通量，可以通过交通特性与书记项目相类似的道路实际交通统计得到。确定设计EASL应采用以下具体步骤。（1）预测拟建工程可能行驶的不同类型车辆的数量。（2）确定每种车辆的货车系数。对于所有货车采用相同的货车系数，也可以对不同等级的货车采用各自的货车系数。（3）确定车道分布系数，即设计车道总货车交通量的百分数。（4）对于给定的设计年限，按以下公式计算增长系数，也可以按照各种货车分别选用不同的增长率。 增长系数 其中，为交通增长率，一般为0-10，n为设计年限1-35年，一般20年。（5）将每种货车的车辆数乘以货车系数和增长系数，再将这些值加起来即为设计ESAL。第二章 结构设计3.2 设计标准AI设计方法采用两种应变左右破坏准则。因此有两个设计标准：一个是沥青层底部的水平应变，控制疲劳开裂；另一个是土基表面的竖向压应变，控制永久变形，即车辙。3.3 各结构层材料特性及材料强度的确定材料特性主要包括土基、粒料基层和沥青层的回弹模量和泊松比。路基土的泊松比假设为0.45，其他材料的泊松比假设为0.35。3.3.1 路基土路基土的试验确定方法：可以通过AASHTO T274或AI MS-10中规定试验直接确定，如果不能实测，也可以通过换算得到；CBR换算得到；R-VALUE换算得到；Plate bearing(K)换算。3.3.2 未处治的粒状材料粒料材料的模量是与应力水平相关，应力对回弹模量的影响为： 式中：第一应力不变量，一般取1935psi；K1、K2-试验得到的系数，K1范围为5.2-82.8Mpa；K2等于0.53.3.3 热拌沥青混合料沥青混合料的动模量由一个计算公式确定，该公式由室内60种不同的沥青混合料试验得到，方程也被DAMA程序所应用。3.3.4 乳化沥青混合料根据集料的种类，规定了三种混合料：I型：用经过加工、混合料厂拌拌和密集配混合料，具有与HMA类似的性质。II型：用部分加工过的轧制碎石、料场或河岸的天然集料拌制的混合物。III型：含有砂或粉砂的混合料。第九篇 德国高等级沥青路面设计方法第一章 公路交通等级确定1.1 方法一：根据日交通强度来确定累计交通量1.1.1 参数变化时，交通量的确定采用下面公式： DTA1.1.2 当参数不变时交通量的确定采用公式： 其中为不随时间改变的参数。1.2 方法二：依据轴载来确定累计交通量1.2.1 参数变化时，交通量的确定采用下列公式：EDTA1.2.2 在参数不变时，交通量的确定应用公式：其中是不随时间改变的参数。第二章 路面结构层组合设计2.1 路基土分类路基土的性质直接影响到上部路面结构层的组合设计和厚度，在德国将路基土按易冻型到不易冻型分为三大类，F1为不易冻土，一般为砂砾土;F2为中等易冻土，部分有机土和粉沙土；F3为严重易冻土，部分粘土和粉土。2.2 路面结构组合一般形式沥青路面结构组成一般由沥青面层、沥青联结层和承重层三部分组成。2.4 F1类路基土路面结构组合设计只要满足下列条件，就可以取消防冻防水层。（1） F1类土具有防冻性能；（2） F1类土最小回弹模量Ev2大于45MN/m2，可以直接在其上面铺设砾石、碎石层。第十篇 美国AASHTO 200X版设计指南修改要点第一章 概述1.3 力学计算加经验的设计方法2002年版新设计指南所采用的力学计算加经验的设计方法，充分考虑材料质量的波动的影响，设计人员可以在设计过程中把这种影响引进路面使用性能的设计过程，而且使用性能与设计寿命建立联系，以便能够有效地掌握使用性能的变化过程。力学计算方法的优点十可以建立模型，以模拟各种具体情况。（1）可以模拟荷载条件的变化对路面的影响，可以计算荷载大小、轴载大小、轮轴大小、轮轴数的增加等各种条件对路面损坏的影响程度；（2）可以对现实中实际存在和使用的材料与将来的使用性能建立联系；（3）在预测路面使用性能时能够考虑材料的老化影响；（4）能够预估由于冰冻使强度衰减，季节因素对使用性能的影响；（5）能够评估排水设施的效果。第二章 200X版的主要内容2.2 输入参数（1）三个等级的参数输入模式等 级确 定 输 入 数 据 值 1实测各参数：材料试验；弯沉试验；反算；精确的交通量测量2按照关系式、回归公式计算各输入参数3按默认值进行输入参数取值（2）交通量数据分析交通量数据的分析不仅仅得出ESALS。轴载作用次数按轴载类型、货车类型、荷载分布进行。（3）材料参数沥青混合料参数水平1：按试验方法进行试验实测确定不同温度、频率下的沥青混凝土动态模量、泊松比等参数。水平2：根据沥青混合料的级配、空隙率状态以及沥青粘度和加载频率，按回归公式计算得出各参数。水平3：按默认值取值。无机结合料层和路基土水平1：按照NCHRP1-28A 或 AASHTO T307 实测其混合料的回弹模量；水平2：根据CBR、R-值、ai或DCP等，根据经验公式换算成为回弹模量；水平3：按默认值取值。（4）气候条件气候条件主要是温度和湿度以及地下水表位置等参数，根据模型计算不同气温、湿度条件下沥青混合料等条件各异，相同荷载对路面造成的损害是不同的，因此，其破坏机理按照MINER累计损害原理计算。第三章 美国AASHTO 2002年推荐路面结构组合3.1 传统的无结合料粒料基层路面在对路基进行处理或不处理的情况下使用，适合任何交通量道路条件细分为