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教师授课教案
2.掌握我国沥青路面的设计过程。
旧知复习：1.石灰土、水泥土的强度形成原理
2.石灰、水泥稳定类粒料的混合料组成设计过程
重点难点：我国沥青路面设计方法
教学过程：（包括主要教学环节、时间分配）
1、旧知复习5min；
2、概述25min；
3、我国的沥青路面设计55min；
4、小结5min；
课后作业：
请结合路面结构设计计算与分析，讨论道路工程中应用半刚性基层材料
的具体受力情况，并从结构与材料角度分析使用得失。
教学后记：
任课教师教研室主任：
第三章沥青路面设计
§3.1概述
一、沥青路面设计的内容
1.结构组合设计
2.材料组成设计
3.厚度设计验算
4.结构方案比选
5.路肩构造设计
6.排水系统设计
二、沥青路面结构设计的原则
（一）路基路面整体综合设计原则
（二）密切结合自然条件及实践基础原则
（三）满足交通与使用要求原则
（四）因地制宜、合理选材原则
（五）保护自然生态与沿线环境原则
（六）工厂及机械化施工、方便施工原则
（七）技术与经济性并重原则
（八）分期修建、方便养护原则
三、沥青路面结构设计方法种类
1.经验法：AASHTO法；CBR法。
依据调查或大型试验总结得到的设计方法，其特点是符合试验地的实际，但是不能结合不同地方的实际。
2.力学经验法（M-E）：AI法；SHELL法；我国设计方法。
依据力学模型计算结构响应，结合实际进行参数的确定，其特点是理论联系实际，是目前设计方法发展的总趋势。
3.典型结构法：法国方法；中国八·五研究成果。
通过调查，总结得到的与交通量等参数有关的结构图，特点是减少了设计的随意性，具有结构使用性能明确，结构图统一。
4.优化设计法
通过目标函数优化，使其具有性能与费用的最优性，但尚不成熟。
四、沥青路面厚度设计的基本过程
①确定交通量：如车型、轴重、轮胎压力、各车型通过数及横向分布；
②路面结构组合：确定材料品种及其它参数；
③参数修正：
④路面设计的指标与标准确定：
⑤运用基本关系式进行设计计算或验算
§3.2我国的沥青路面设计
设计理论：双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论
设计指标：设计弯沉值和结构层层底拉应力
一、结构层与组合设计
设计年限：高速、一级——15年；二级——12年；三级——8年；四级——6年。
1.沥青层
两方面：沥青层厚度和混合料设计。沥青混合料最小压实厚度——表2-3-2；
贯入式沥青碎石、沥青表面处治的厚度——表.2-3-3
抗滑面层：沥青玛蹄脂碎石SMA、密级配粗型沥青混合料AC-C，有条件时可用开级配抗滑面层OGFC。
开级配沥青混合料是矿料级配主要由粗集料组成，细集料较少，矿料相互拔开，压实后空隙率大于15％的开式沥青混合料。
密级配沥青混凝土混合料是各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料，与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率小于10％的沥青混合料。剩余空隙率3％～6％(行人道路为2％～6％)的为I型密实式沥青混凝土混合料，剩余空隙率4％～10％的为Ⅱ型密实式沥青混凝土混合料。
表面层：平整密实、抗滑耐磨、抗裂耐久；
中、下面层：高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水；
下面层：耐疲劳开裂
SMA：三多一少。粗集料多，矿粉多，沥青胶结料多，细集料少
2.基层与底基层
1）半刚性基层。
水泥稳定集料类、石灰稳定集料类适用：各级公路的基层、底基层
冰冻地区、多雨潮湿地区，石灰粉煤灰稳定集料类适用：高级公路、一级公路的下基层或底基层。
石灰稳定类材料适用于：各级公路的底基层以及三四级公路的基层。
2）柔性基层、底基层：各级公路
3)刚性基层：贫混凝土、碾压式混凝土、水泥混凝土等适用于重交通、特别交通及运煤、矿石、建筑材料等的公路工程。
3.路基与垫层
路基处于干燥或中湿状态，回弹模量≥30MPa，重交通、特重交通公路路基回弹模量≥40MPa。
二、标准轴载及设计交通量
我国规范采用单轴双轮组BZZ-100
，，
以半刚性材料层的拉应力为设计指标时：
设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne ：()[
]ηγ
γ
1
t
e N 1
1365N -+=
3.路面材料设计参数 抗压回弹模量
4.新建路面结构厚度计算及防冻厚度计算
高速、一级、二级：以路表回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三、四级公路的路面结构以路表面设计弯沉值为设计指标。
设计弯沉值公式：b s c e d A A A N l 2
.0600-=
轮隙中心处弯沉值：F E p l c s αδ1
21000
=
沥青混凝土层、半刚性材料基层和底基层以拉应力为设计和验算指标时，材料的容许应力：s
s R
K
σ
σ
=
对于沥青混凝土层：C e s A N /09.0K 22
.0=
对于无机结合料稳定集料类：C e s A N /35.0K 11
.0= 对于无机结合料稳定细粒土类：C e
s A N /45.0K 11
.0=
层底拉应力以单圆中心级双圆轮隙中心为计算点，并取较大值作为层底拉应力。
m
p σ
σ
=m
非标准轴载：87
.0100100)(i
i
p p l l =
路段内实测弯沉代表值： 3100K K s Z l l ）（?+=
路表实测代表弯沉值应小于等于路表面弯沉检测标准值。
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 ··
沥青混凝土路面计算书 一、交通量的计算 根据任务要求，其中与路面损坏有关的各类车俩交通量如下表 1、 计算累计当量轴次 累计当量轴次表 表2-1 车辆类型 交通量 (辆/d) 后轴 前轴 总换算系数 当量轴次 (次/d) 轴数系数C 1 轮组系数 C 2 后轴重(KN) 后轴换算系数 轴数系数C 1 轮组系数 C 2 前轴重(KN) 前轴换算系数 桑塔纳 3771 五十铃 6493 1 6.4 (18.5) 0.147 ( / ) 0.147 ( / ) 974 解放CA10B 3883 1 1.0 60.85 0.115 (0.019) 1 6.4 (18.5) 19.4 0.005 0.125 (0.019) 406 (64) 黄河JN150 1383 1 1.0 101.6 1.071 (1.135) 1 6.4 (18.5) 49.0 0．287 (0.003) 1.358 (1.138) 1881 (1579) 黄河JN162 290 1 1.0 115.0 1.836 (3.059) 1 6.4 (18.5) 59.5 0.668 (0.29) 2.50 ( 3.350) 728 (972) 交通SH361 28 2.2 1.0 2× 110.0 3.330 (6.431) 1 6.4 (18.5) 60.0 0.694 (0.311) 4.02 (6.74) 134 (186) 合计 4123 (2801) 当以设计弯沉值为指标以及验算沥青层层底拉应力时，凡轴载大于25KN 的各级轴载（包括车辆的前、后轴），均应按下式换算成标准轴载P 的当量作用次数N 。 4.35 121 k i i i P N C C n P =??= ? ??∑ 《规范》3.1.2-1 式中：
教师授课教案 2.掌握我国沥青路面的设计过程。 旧知复习：1.石灰土、水泥土的强度形成原理 2.石灰、水泥稳定类粒料的混合料组成设计过程 重点难点：我国沥青路面设计方法 教学过程：（包括主要教学环节、时间分配） 1、旧知复习5min； 2、概述25min； 3、我国的沥青路面设计55min； 4、小结5min； 课后作业： 请结合路面结构设计计算与分析，讨论道路工程中应用半刚性基层材料的具体受力情况，并从结构与材料角度分析使用得失。 教学后记： 任课教师教研室主任：
第三章沥青路面设计 §3.1概述 一、沥青路面设计的内容 1.结构组合设计 2.材料组成设计 3.厚度设计验算 4.结构方案比选 5.路肩构造设计 6.排水系统设计 二、沥青路面结构设计的原则 （一）路基路面整体综合设计原则 （二）密切结合自然条件及实践基础原则 （三）满足交通与使用要求原则 （四）因地制宜、合理选材原则 （五）保护自然生态与沿线环境原则 （六）工厂及机械化施工、方便施工原则 （七）技术与经济性并重原则 （八）分期修建、方便养护原则 三、沥青路面结构设计方法种类 1.经验法：AASHTO法；CBR法。 依据调查或大型试验总结得到的设计方法，其特点是符合试验地的实际，但是不能结合不同地方的实际。 2.力学经验法（M-E）：AI法；SHELL法；我国设计方法。 依据力学模型计算结构响应，结合实际进行参数的确定，其特点是理论联系实际，是目前设计方法发展的总趋势。 3.典型结构法：法国方法；中国八·五研究成果。 通过调查，总结得到的与交通量等参数有关的结构图，特点是减少了设计的随意性，具有结构使用性能明确，结构图统一。 4.优化设计法 通过目标函数优化，使其具有性能与费用的最优性，但尚不成熟。 四、沥青路面厚度设计的基本过程 ①确定交通量：如车型、轴重、轮胎压力、各车型通过数及横向分布； ②路面结构组合：确定材料品种及其它参数； ③参数修正： ④路面设计的指标与标准确定： ⑤运用基本关系式进行设计计算或验算
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
1 新建沥青混凝土路面设计 设计资料 ^ 工程概况 济微公路是济南至济宁微山的一条重要通道，济微路宁阳境路段，近年来交通量迅速增多，车辆超载严重，造成路面大面积破坏，已不能适应日益增长的交通量的需要，制约了沿线地区的经济发展，路面改造势在必行。 路线 路线的起点为肥城与长清界,往南经肥城老城、新城、仪阳、安临站、安驾庄，跨汶河进入宁阳境，经伏山、宁阳县城，到达终点宁阳与汶上界，路线全长公里。 路线所经地区为平原微丘区，地形起伏平缓。全线按二级公路设计，设计速度采用80km/h。 路面及地理特征 路面横坡度采用％，路肩横坡为%。根据各路段的实际情况，路面结构采用以下形式: 对路面破坏严重及纵断面设计后采用路面补强不合要求的路段，采用新建 路面结构。该地区多年平均冻深60cm，补强采用沥青混凝土路面，原路面表面 伴有较严重的各种裂缝、坑槽、松散等破坏现象；原路面面层结构为：2cm（AC-10 Ⅰ）细粒式沥青混凝土＋4cm（AM-20）中粒式沥青碎石；基层为32cm的二灰稳 定碎石，底基层为16cm的水泥稳定土,土基为中湿状态。 ） 地理特征：沿线土多为粉质土，地下水位埋藏较深，路槽底面距地下水位的高度均在以上。 沿线有碎石、石灰、水泥供应，并有一火电厂可供粉煤灰。 交通量资料： 交通量年增长率为5%。预计2009年通车运行。
旧路改建交通量资料 旧路面回弹弯沉值资料： · 2007年9月份对该公路进行结构评定，用标准车BZZ－100实测弯沉值，测定时路表温度为25℃，统计结果如下： K5 +000 k6+000 k7+000 +100 +100 +100 +200 +200 +200 +300 +300 +300 +400 +400 +400 +500 +500 +500 +600 +600 +600 ~ +700 +700 +700 +800 +800 +800 +900 +900 +900 K8+000 确定路面等级和面层类型 以设计弯沉为指标及沥青层层底拉应力验算 ， 设计年限内一个车道的累计当量轴次数计算（确定路面等级）。
沥青路面结构设计与计算书 1 工程简介 本路段车站北路城市道路，采用二级标准.K0+000～K2+014.971，全线设计时速为40km/h。路基宽度为21.5m，机动车道宽度为2×7.5m，人行道宽度为2×2.5m，盲道宽度为2×0.75m。路面设计为沥青混凝土路面，设计年限为15年。路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示；根据沿线工程地质特征及结合当地筑路材料确定路面结构为：机动车道路面的面层采用4cm厚细粒式沥青混凝土AC-13和6cm厚中粒式沥青混凝土AC-20，基层采用20cm厚水稳砂砾（5:95），底基层采用20cm天然砂砾。 2 土基回弹模量的确定 本设计路段自然区划位于Ⅵ区，当地土质为砂质土，由《公路沥青路面设计规（JTG D50-2006》表F.0.3查得，土基回弹模量在干燥状态取59Mpa. 3 设计资料 （1）交通量年增长率：6% 设计年限：15年 （2）初始年交通量如下表：
4 设计任务 4.1 沥青路面结构组合设计 4.2 沥青路面结构层厚度计算，并进行结构层层底拉应力验算 4.3 绘制沥青路面结构图 5 沥青路面结构组合设计 5.1 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。标准轴载计算参数如表10－1所示。 5.1.1 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 5.1.1.1 轴载换算
轴载换算采用如下的计算公式： 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P n C C N ，()11 1.211c m =+?-=，计算结果如下表所示。 轴载换算结果表（弯沉） 注：轴载小于25KN 的轴载作用不计
现行公路沥青路面设计实例计算书汇总 内容提要配合《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）和已发行的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）的有关内容，东南大学编制了《公路路面设计程序系统》（HPDS2017），本文仅对其中公路沥青混凝土路面设计的实例计算进行详细汇总，供设计人员参考。 关键词公路沥青混凝土路面设计实例计算汇总 0 前言 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的设计方法与前规范有很大不同，为使设计人员较快掌握与之配套的《公路路面设计程序系统》（HPDS2017），特编本实例计算详细汇总。 表1 现行公路沥青路面设计实例计算书汇总表 1 新建二级公路计算书 （1）新建二级公路计算书: 一、交通量计算 公路等级二级公路 目标可靠指标 初始年大型客车和货车双向年平均日交通量（辆/日） 900 路面设计使用年限（年） 12 通车至首次针对车辙维修的期限（年） 12 交通量年平均增长率％
方向系数 .55 车道系数 1 整体式货车比例 45 ％ 半挂式货车比例 25 ％ 车辆类型 2类 3类 4类 5类 6类 7类 8类 9类 10类 11类 满载车比例 .1 .41 .12 0 .38 .59 .32 .47 .41 .42 初始年设计车道大型客车和货车年平均日交通量（辆/日） 495 设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（辆） 2960466 路面设计交通荷载等级为轻交通荷载等级 当验算沥青混合料层疲劳开裂时: 设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 7500888 当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时: 设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 +08 当验算沥青混合料层永久变形量时: 通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 7500888 当验算路基顶面竖向压应变时: 设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为 +07 二、路面结构设计与验算 路面结构的层数 : 5 设计轴载 : 100 kN 路面设计层层位 : 4 设计层起始厚度 : 200 (mm) 层位结构层材料名称厚度模量泊松比无机结合料稳定类材沥青混合料车辙试验 (mm) (MPa) 料弯拉强度( MPa) 永久变形量( mm )
a沥青路面设计计算案例 一、新建路面结构设计流程 （1）根据设计要求，按弯沉或弯拉指标分别计算设计年限内一个车道的累计标准当量轴次，确定设计交通量与交通等级，拟定面层、基层类型，并计算设计弯沉值或容许拉应力。 （2）按路基土类与干湿类型及路基横断面形式，将路基划分为若干路段，确定各个路段土基回弹模量设计值。 （3）参考本地区的经验和规范拟定几种可行的路面结构组合与厚度方案，根据工程选用的材料进行配合比试验，测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等，确定各结构层的设计参数。 （4）根据设计指标采用多层弹性体系理论设计程序计算或验算路面厚度。如不满足要求，应调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。 （5）对于季节性冰冻地区应验算防冻厚度是否符合要求。 （6）进行技术经济比较，确定路面结构方案。 需要注意的是，完成结构组合设计后进行厚度计算，厚度计算应采用专业设计程序。有关公路新建及改建路面设计方法、程序及相关要求详见《沥青路面设计规范》。 二、计算示例 （一）基本资料 1.自然地理条件 新建双向四车道高速公路地处Ⅱ2区，拟采用沥青路面结构进行施工图设计，填方路基高1.8m，路基土为中液限黏性土，地下水位距路床表面2.4m，一般路基处于中湿状态。 2.土基回弹模量的确定 该设计路段路基处于中湿状态，路基土为中液限黏性土，根据室内试验法确定土基回弹模量设计值为40MPa。 3.预测交通量 预测竣工年初交通组成与交通量，见表9-11.预测交通量的年平均增长率为5.0％.
（二）根据交通量计算累计标准轴次Ne ，根据公路等级、面层、基层类型及Ne 计算设计弯沉值。 解:1.计算累计标准当量轴次 标准轴载及轴载换算。 路面设计采用双轮组单轴载100KN 为标准轴载，以BZZ-100表示，根据《沥青路面设计规范》规定，新建公路根据交通调查资料，主要以中客车、大客车、轻型货车、中型货车、大型货车、铰链挂车等的数量与轴重进行预测设计交通量，即除桑塔纳2000外均应进行换算。计算公司为： 35.4121)(∑==n i i i P P n C C N 对于北京BJ130型轻型货车 前轴:C1=1，C2=6.4，Pi=13.4KN ，ni=260 N=C1×C2×ni ×（Pi/P ）4.35=1×6.4×260×(13.4/100)4.35=0.3(次/d) 后轴：C1=1，C2=1，Pi=27.4KN ，P=100KN,ni=260 N=C1×C2×ni ×（Pi/P ）4.35=1×1×260×(27.4/100)4.35 =0.9(次/d) 对于东风EQ140型中型货车 前轴:N=7.9(次/d) 后轴：N=133.9(次/d) 对于东风SP9250型铰接挂车 前轴：N=110(次/d) 后轴：N=1704.3(次/d) 对于黄海DD680型大客车 前轴：N=129.3(次/d) 后轴：N=305.8(次/d) 对于黄河JN163型重型货车 前轴：543.3(次/d) 后轴：N=1534.8(次/d) 对于江淮AL6600型中客车 前轴：N=0.6(次/d) 后轴：N=0.7(次/d) 合计：N=4471.8(次/d) 累计标准当量轴次Ne 。 沥青路面高速公路设计使用年限以15年计，车道系数η=0.45，则累计当量轴次为：
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
沥青混凝土路面设计说明书 1 路面设计的原则 路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时可达50％以上。因此，做好路面设计是至关重要的。 路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面建筑材料设计、路面结构设计和经济评价。 1.1 路面类型与结构方案设计 路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构。 1.2 路面建筑材料设计 路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容，原因在于设计仅仅依据设计规范或当地经验确定路面结构层次，指定各层次材料的标准规范名称。本次设计运用了大学期间所学的工程技术与材料科学知识，合理考虑了道路所在地的自然环境、材料所在路面结构层次的功能等，论证合理地选择了材料类型和建议配比。 1.3 路面结构设计 路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。 现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，设计者应综合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型，然后进行设计。 2 路面设计 2.1 沥青路面结构设计标准 现行《公路沥青路面设计规范》的设计标准主要以路面表面设计弯沉值作为设计控制指标，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。 2.2 累计当量轴次计算
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
某地区新建沥青路面设计
交通与汽车工程学院课程设计说明书 课程名称: 交通路基路面工程课程设计课程代码: 8234920 题目: 某地区新建沥青路面设计 年级/专业/班: 2011级交通工程2班 学生姓名: 廖鸿江 学号: 312011********* 开始时间: 2013 年10 月26 日完成时间: 2013 年11 月 6 日课程设计成绩： 学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际 能力（20） 创新（5） 说明书（计算书、图纸、分析 报告）撰写质量（45） 总分 （100） 指导教师签名：年月日
交通路基路面工程课程设计任务书 学院名称：交通与汽车工程学院课程代码：___8234920_____ 专业：交通工程年级：2011 一、设计题目 交通路基路面工程课程设计——某沥青路面设计子题目（自拟） 二、主要内容 某地区拟新建一条公路，其中某段经调查路基为*土，地下水位*m，路基填土高度*m。近期交通量：东风EQ140车1200辆/日，解放CA10B车900辆/日，黄河JN150车1100辆/日，太脱拉111s车800辆/日，小汽车斯柯达706R车1500辆/日，年平均增长率11.1％。沿河可开采砂砾，碎石，并有石灰、水泥、沥青、粉煤灰供应。 根据所给的资料，拟定路面设计方案，进行路面结构厚度计算，要求设计计算条理清晰，符合要求，并确定路面方案。 针对某一新建路面，通过调查查出路基土性质，地下水位状况，给出路基高度及调查的交通量情况、当地路用材料情况，例如： 成都某地区拟建一条公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1．2m，路基填土高度0.8m。近期交通量：东风EQ140车350辆/日，解放CA10B车780辆/日，黄河JN150车89辆/日，太脱拉138车56辆/日，小汽车95辆/日，年平均增长率8~15％。沿河可开采砂砾，碎石，并有石灰、水泥、沥青、粉煤灰供应。 根据所给的资料，拟定路面设计方案，进行路面结构厚度计算，要求设计计算条理
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。
新建路面结构设计指标与要求 一、沥青路面结构设计指标 沥青路面结构设计应满足结构整体刚度、沥青层或半刚性基层抗疲劳开裂和沥青层抗变形的要求。应根据道路等级选择路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力作为沥青路面结构设计指标，并应符合下列规定： 1 快速路、主干路和次干路采用路表弯沉值、沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力、沥青层剪应力为设计指标。 2 支路可仅采用路表弯沉值为设计指标。 3 可靠度系数可根据当地相关研究成果选择； 当无资料时可按下表取用 可靠度系数 二、沥青路面结构设计的各项设计指标应符合下列规定： 1 轮隙中心处路表计算的弯沉值应小于或等于道路表面的设计弯沉值，应满足下式要求： γa l s≤l d 式中：γa——沥青路面可靠度系数； l s ——轮隙中心处路表计算的弯沉值（0.01mm）； l d——路表的设计弯沉值（0.01mm）； 2 柔性基层沥青层层底计算的最大拉应变应小于或等于材料的容许拉应变，
应满 足下式要求： γaεt≤[εR ] 式中：εt——沥青层层底计算的最大拉应变； [εR ] ——沥青层材料的容许拉应变。 3 半刚性材料基层层底计算的最大拉应力应小于或等于材料的容许抗拉强度，应满足下式要求： γaσm≤[σR] 式中：σm——半刚性材料基层层底计算的最大拉应力（MPa）； [σR]——路面结构层半刚性材料的容许抗拉强度（MPa）。 4 沥青面层计算的最大剪应力应小于或等于材料的容许抗剪强度，应满足下式要求： γaτm≤[τR] 式中：τm——沥青面层计算的最大剪应力（MPa）； [τR]——沥青面层的容许抗剪强度（MPa）。 三、沥青路面表面设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算确定： l d=600 N e-0.2A c A s A b 式中：A c ——道路等级系数，快速路、主干路为1.0，次干路为1.1，支路为 1.2； A s ——面层类型系数，沥青混合料为1.0，热拌和温拌或冷拌沥青碎石、 沥青表面处治为1.1；
5.2 路面加铺结构材料（5%水泥稳定碎石、沥青碎石与沥青混凝土） 5.2.1基质沥青、改性沥青、改性乳化沥青、防水卷材的技术要求 改性沥青AC-20C和改性沥青AC-13C-13用基质沥青技术指标应达到表7.6所列的技术要求： 表5.6 A级道路石油沥青70#技术要求 改性沥青应满足以下技术要求： 表5.7 SBS聚合物改性沥青技术指标要求 改性乳化沥青应满足下表所列技术要求： 表5.8 阳离子改性乳化沥青技术要求 5.2.2 石料 ①粗集料的基本性质要求 用于沥青混凝土路面的粗集料是指2.36mm以上的集料，粗集料应由具有生产许可证的采石场生产。 为保证沥青混凝土的强度和抗水损害能力，粗集料宜选用与沥青粘附性能好的碱性硬质石料，石料与沥青的粘附性应达到5级。如缺乏碱性石料，只能采用花岗岩等酸性石料时，应添加抗剥落剂，使石料与沥青的粘附性达到5级。粗集料应满足下表5.10所示的技术要求。 ②细集料的基本性质要求 细集料宜采用碱性硬质碎石轧制的机制砂作为细集料。细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒组成。如缺乏碱性石料，只能采用花岗岩等酸性石料时，应添加抗剥落剂。如其技术指标应满足表5.11所列的技术要求： 表5.10 石料技术要求
注：1、当石 料与沥青与石料的粘附性达不到5级时，应采用添加抗剥落剂等措施使沥青与石料的粘附性达到5级。 表5.11 沥青混凝土用细集料的技术要求 细集料的级配应满足表5.12所列的级配要求。本工程不使用天然砂。 表5.12 沥青混凝土用细集料的级配要求 5.2.3 矿粉 采用符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中表4.10.1技术要求的石灰石矿粉，施工中应保持矿粉干燥无结团，成团的矿粉不得直接使用，如下表所示。 表5.13 沥青混凝土用矿粉的质量要求 5.2.4 抗剥落剂 为保证沥青混合料中石料与沥青的粘附性，在石料与沥青的粘附达不到5级的条件下，需采用添加质量优良，长期抗剥落性能好的抗剥落剂，或者采取掺加一定量的消石灰代替矿粉的方法来提高石料与沥青的粘附能力。 5.2.5 沥青混凝土的级配与性能 ①AC-13C 混合料的级配： AC-13C 的级配应满足下表所列的级配范围： 表5.14 AC-13C 级配要求 ② 改性沥青AC-13C 混合料的性能要求： 改性沥青AC-13C 的性能要求如下表所示： 表5.15 改性沥青AC-13C 性能要求
沥青路面设计计算书
沥青混凝土路面的结构设计 一、标准轴载换算 标准轴载计算参数（BZZ-100） ()KN P 标准轴载() MPa P 轮胎接地压强100 7 .0() cm d 单轮压面当量直径() cm 两轮中心距30 .21d 5.1 根据公式（12-30） ∑== k i i i p p n c c 1 35 .421)( N i n ——各级轴载作用次数； p ——标准轴载； i p ——被换算车型的各级轴载； 1c ——轴数系数，）（1m 2.111-+=c m 为轴数；2c ——轮组系数，双轮组取为1； 将各种不同重量的汽车荷载换算成标准轴载。 车型 轴重（KN ） 次数/日 1 c 2 c 标准轴次/日 江淮AL6600 50 300 1 1 14.71095184 黄海DD680 60 200 1 1 21.67643885 北京BJ130 70 300 1 1 63.57666297 东风EQ140 80 400 1 1 151.530981 黄海JN163 90 499 1 1 315.540756 东风SP925 100 200 1 1 200 总计 865.4275468 根据公式（12-31）()111365 N t e N γηγ ??+-???=（η——车道系数，取值0.45） 推算设计年限期末一个车道上的累计当量轴次 N e ，。
得：N e= ()15 10.041365 865.430.45 0.04 ?? +-? ????=2846290=285（万次） 二、路面结构方案 方案一： cm 细粒式沥青混凝土4 cm 中粒式沥青混凝土6 cm 粗粒式沥青混凝土8 25cm 水泥稳定碎石 水泥石灰沙砾土层？ 土基 方案二： cm 细粒式沥青混凝土4 cm 中粒式沥青混凝土8 cm 粗粒式沥青混凝土15 cm 密集配碎石？ 水泥稳定沙砾18cm 土基 路面材料设计参数如下： 材料名称 抗压回弹模 量 劈裂强度 （MPa） 15℃ 高温时参数 20 ℃ 15 ℃ Ev(MP a) C (MPa) ? 细粒式沥青混凝土 12 00 18 00 1.2 750 0.3 34 中粒式沥青混凝土 10 00 16 00 0.9 600 粗粒式沥青混凝土80 12 00 0.6 500