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1、 沥青路面结构设计方法要点 2 2 内容提要 n我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 n97设计规范的设计指标与标准 n现行沥青路面设计指标体系的不足 3 3 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 公路柔性路面设计规范(1978)-交通部公路局 公路柔性路面设计规范(JTJ 014-86)-交通部 公路沥青路面设计规范(JTJ 014-97)-交通部 公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)-交通部 公路路面设计规范(1966)-交通部 路面设计规范（草案）(1958)-交通部公路总局 4 4 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.1 58版路面设计规范（草案） l设计理论
2、:单圆均布荷载作用下弹性半空间理论 l设计指标:相对弯沉 l设计标准:设计模量 综合模量Ee 5 5 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.2 66版公路路面设计规范 l设计理论、设计指标和设计标准均未变化； l纠正了一个公式的错误； l调整了 值和安全系数的计算公式 6 6 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.3 78版公路柔性路面设计规范（1/2） l设计理论:双圆垂直均布荷载作用下双层弹性体系理论 l设计指标:双轮轮隙中心路表容许弯沉 l设计标准:实际弯沉 A1为路面类型系数 7 7 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.3 78版公路柔性路面设计规范（2/2）
3、 l轴载换算方法疲劳等效原则 l多层体系换算为双层体系的方法弯沉等效 l提出了公路自然区划 l初步建立了我国柔性路面设计体系 8 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.4 86版公路柔性路面设计规范 l设计理论:双圆垂直均布荷载作用下三层弹性体系理论 l设计指标:双轮轮隙中心路表容许弯沉值 l设计标准:实际弯沉 l验算指标:容许拉应力 l考虑了不同的层间接触状态 l建立了多层体系换算为三层体系的方法 9 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.5 97版公路沥青路面设计规范 l设计理论:双圆垂直均布荷载下多层弹性连续体系理论 l设计指标:双轮轮隙中心路表设计弯沉值 l设计标准:实
4、际弯沉 修正了综合弯沉修正系数 l验算指标:容许拉应力 l重新建立了沥青面层和半刚性基层的轴载换算方法 l建立以弹性层状体系理论为基础的补强设计方法 10 1 我国沥青路面结构设计方法发展历史回顾 1.6 2006版公路沥青路面设计规范 l设计理论、设计指标和设计标准均未变化 （基层类型系数采用插值技术取值） l调整了材料参数的取值方法和推荐值 我国已经颁布6部规范一直沿用了路表弯沉的设计指标， 原因是该指标反映了结构综合刚度，具有可检测性。 1111 2 97设计规范的设计指标与标准 2.1 86规范存在的不足 l三层体系与实际路面结构不符，层间滑动假设与实际状 态不符、作为设计控制指标的容
5、许弯沉不起控制作用； l原设计标准相对大量采用的半刚性基层沥青路面结构而 言明显偏低； l设计参数与设计状态相矛盾，无法进行竣工验收； l三参数补强设计经验方法与改扩建工程的实际不符； l提出弯沉综合修正系数的前提条件发生了变化。 1212 2 97设计规范的设计指标与标准 2.2 沥青路面设计计算力学模型的完善 力学理论的发展已使得多层体系的求解成为可能 传递矩阵法 计算机技术的发展使得多层体系理论的数值求解成为 可能 施工技术的进步保证了路面结构层之间不会产生相对 位移 建立了多层完全连续弹性体系的计算模型 1313 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提
6、出 （1）容许弯沉的调查 分别调查了吉林、山东、山西、四川、湖南、湖北、 西藏、江西、黑龙江、天津、上海九省两市计60多个 路段两万多个测点弯沉调查。 调查路段大多为使用了三年以上未经罩面，并开始出 现局部结构性破坏的高速公路、一级公路、二级公路 的半刚性基层沥青路面。 1414 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （2）调查路段的分类 路况等级级路 面 外 观观 描 述 好I 平整无裂缝缝或只有平均间间距1215m以上的细细横 缝缝(缝宽缝宽 3.0mm以下) 中II 基本平整，有平均间间距小于1215m的较宽较宽 横缝缝 或不规则规则 的纵纵、横缝缝
7、或局部出现现网状裂缝缝。 差III 有明显变显变 形，横缝缝和纵缝联纵缝联 成间间距1.52m以上 的块块状裂缝缝或间间距为为1050cm的网状裂缝缝和龟龟裂 。 15 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （3）测点的分类 路况等级级路 面 外 观观 描 述 好I 测测点附近半径大于1m的范围围内无任何可见见的结结 构性破坏。 中II 测测点不落在开裂部位，但在半径小于1m的范围围内 有裂缝缝。 差III 测测点正好位于纵纵、横缝缝边缝缝边 或半径大于1m的龟龟 裂缝缝中心。 1616 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准
8、的提出 （4）极限标准的选择(极限状态设计法与极限强度设计法) 开始破损状与完全破损状态之间的中间状态为极限状 态，并以此作为决定容许弯沉的依据。 17 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （5）数据处理 若路段只有I 类点,表明路段尚未破坏,不纳入统计； 若路段只有III类点,表明路段完全破坏,不纳入统计； I类路段剔除III类点： III类路段剔除I类点： II类路段： 18 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （6）数据修正 季节修正和温度修正 结构类型和公路等级修正 路面等 级级 结构类型 高速公路1.00
9、沥青混凝土1.00 一级级公 路 1.00沥青碎石(上拌下贯)1/1.10 二级级公 路 1/1.10沥青表处1/1.20 19 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （7）容许弯沉的回归 统一换算为标准状态：不利季节，轴载100KN、路面标 准温度为20、一级公路沥青混凝土路面。 半刚性基层沥青路面： 20 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （8）路面结构类型系数的验证（沥青混凝土路面、沥青碎石 路面、沥青表处路面，以沥青碎石路面为例） 21 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的
10、提出 （9）公路等级系数的验证（一级公路、二级公路，以二级公 路为例） 22 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （10）柔性基层沥青路面弯沉的验证 23 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯沉为指标的设计标准的提出 （11）超载因素影响考虑 考虑当时我国公路上各类车辆普遍超载的现象，通过交 通资料计算所得的累计标准轴次少于实际累计标准轴次 ，将容许弯沉曲线向右平移一段距离，及公式右端乘以 1.1，且将回归方程指数调整为0.2，得到： :公路等级系数， :面层结构系数 :基层类型系数 24 2 97设计规范的设计指标与标准 2.3 以容许弯
11、沉为指标的设计标准的提出 （12）容许弯沉的各类修正系数 高速公路 一级级公路 二级级公路 三、四级级公路 1.0 1.0 1.1 1.2 沥沥青混凝土路面 沥沥青碎石、沥沥青贯贯入、沥沥青上拌下贯贯路 面 沥沥青表面处处路面 1.0 1.1 1.2 半刚刚性基层层 柔性基层层 1.0 1.6 25 2 97设计规范的设计指标与标准 2.4 以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (1)以容许弯沉为设计状态所存在的主要问题 路面的计算弯沉值与容许弯沉值处于不同的工作状态 容许弯沉值对应路面损伤至极限状态时的弯沉值， 而计算弯沉值为路面无损伤状态时的弯沉值。 对路面竣工后是否满足设计要求无法进行检验
12、极限强度设计法和极限状态设计法概念混淆。 设计状态的概念 26 2 97设计规范的设计指标与标准 2.4 以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (2)半刚性基层沥青路面弯沉变化资料的收集与处理 共收集32个路段(1条高速公路、 19条一级公路和12条二 级公路)历年路表弯沉值，进行弯沉变化规律的研究。 为排除复杂因素的影响，提出了相对弯沉的概念，相对 弯沉值等于某一时段实测弯沉值与竣工验收弯沉值之比 。 所有弯沉值同时换算为不利季节、温度20条件下的弯 沉值。 27 2 97设计规范的设计指标与标准 2.4 以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (3)半刚性基层沥青路面弯沉变化规律 28 2 97设计
13、规范的设计指标与标准 2.4 以设计弯沉为指标的设计标准的提出 (4)以设计弯沉为控制指标的设计弯沉计算公式 设计弯沉值： 其中， 为基层类型系数，对半刚性基层取1，对柔性基 层取1.6 相对对弯沉变变化系数的逐年变变化表 年 序012345678 实测值实测值1.3401.000.8900.9601.201.260-1.2941.30 回归值归值1.3381.000.8770.9811.1801.2741.2911.2971.302 29 2 97设计规范的设计指标与标准 2.5 弯沉综合修正系数 收集了七段试验路49种路面结构，根据七条试验路的相 关资料，进行了理论弯沉和实测弯沉的回归，得
14、到弯沉 综合修正系数的回归方程： 土基回弹模量对设计厚度影响不大 按 重新进行回归，得到： 14个省市、48条公路、71种路面结构的验算表明：所提 出的弯沉综合修正系数是合理的。 30 2 97设计规范的设计指标与标准 2.6 轴载换算方法 97规范中设计弯沉计算与沥青层层底拉应力验算时，轴 载换算公式为： 式中指数按疲劳等效原则，由沥青混合料疲劳方程得到 半刚性基层层底拉应力验算时，轴载换算公式为： 式中指数按疲劳等效原则，由半刚性基层材料疲劳方程得到 31 2 97设计规范的设计指标与标准 2.7 强度结构系数 沥青面层抗拉强度结构系数为： 式中指数由沥青混合料疲劳方程得到 稳定粒料类和稳
15、定土类基层的抗拉强度结构系数分别为 ： 式中指数由21组疲劳试验和重庆环道疲劳试验结果回归得到 32 2 97设计规范的设计指标与标准 2.8 改建路面设计 建立弹性理论体系为基础的理论设计方法，形成与新建 路面统一的设计方法,统一了标准轴载,采用BZZ-100； 用弯沉测定结果反算原路面当量回弹模量的方法，替代 原承载板试验确定当量回弹模量的方法； 参照水泥路面确定土基与基层综合模量方法提出 (曾提出过适用于改建的弯沉综合修正系数) 3333 3 现行设计指标体系的不足(1/2) (1)沥青路面结构破坏源缺乏统一的认识。 (2)沥青混合料破坏强度理论缺乏深入认识。 (3)在现行沥青路面结构设计和轴载换算中尚未考虑混合料疲 劳损伤的非线性效应。 3434 3 现行设计指标体系的不足(2/2) (4)剪切破坏是沥青路面一种主要破坏形式，但现行规范设 计指标和验算指标却未加以考虑。 (5)路面实际受力状态和材料试验加载模式的不一致。 (6)设计规范修订的周期过长，与我国高速公路的发展现状 存在一定的不相适应。 (7)综合弯沉修正系数F存在明显不足。 35 谢 谢
