路面结构设计1
水泥混凝土路面结构设计
表1.2.2 水泥混凝土面层厚度的参考范围
极重
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 低 高速 低 一级 中 低 二级 中 高速 低 一级 中 低 轻 三、四级 中 230~200 高 220~190 三、四级 中 210~180 二级 中
特重
重
面层厚度（mm）
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 面层厚度（mm）
起讫桩号
基层切缝 情况
使用状况
原路面 结构
——
——
目前出现许多病害，部分 路段已开始大修。
结构一
K593+914～ K594+414
100m贫混凝土基层 切5条间距20m的缝 ，其余不切缝。
使用情况良好，裂缝少。
结构二
K594+414～ K594+914
同结构一
使用情况良好，裂缝少。
结构三
K594+914～ K595+454
底
基
层
土
基
2.2 复合式路面使用
河南、山西、广西、山东、广东等省试验使用
(1) 河南
早期：
碾压混凝土面层 200㎜，沥青上面层 50㎜ 层间洒粘层油，个别接缝试铺土工布 总体良好，是该省使用寿命最长的路面。有反射裂缝，裂缝处 局部推移、松散。
近期：
应力吸收层2cm
水泥混凝土路面结构构造设计详解
第三节 水泥路面的应力分析
◆1、文克勒地基板荷载应力分析（威氏公式）＊＊了解
➢1）文克勒地基
以反应模量K表征的弹性地基，它假设地基上任一点的反力仅同该点的挠度成正 比，而与其他点无关，即地基相当于由互不相联系的弹簧组成，它因首先由捷克工 程师文克勒提出而得名，也称为K地基、弹簧地基。
q(x, y) Kw(x, y)
ｉ＝0.2751
ｃ lg
Ec h3 Rb 4
54.54( l )2C L
P h2
• ④应力表达通式
文克勒地基计算结果与地基的承载能力的取值有关
第三节 水泥路面的应力分析
◆2、弹性半空间体地基板的荷载应力分析**了解
1）弹性半空间地基
是以弹性模量和泊松比表征的弹 性地基，假设地基为一各向同性的弹 性半无限体，在荷载作用下其顶面上 任一点的挠度不仅同该点的压力有关， 也同其它各点的压力有关。
– 公式左边三项分别代表：可靠度系数、荷载疲劳应力
第四节 路面结构的可靠度
◆8、水泥混凝土路面可靠度的概念
NR : 路面结构的疲劳寿命 Ne : 设计年限内累计当量标准轴载
f Ne
f NR
Ne
NR
干涉区
第五节 水泥路面的设计参数
➢1、设计基准期、目标可靠度和目标可靠度指标
➢2、面板与基层间的摩阻系数
Mx 0
路基路面课程设计---一级公路路面结构设计
公路自然区划Ⅳ区一级公路路面结构设计
The Design On The Road Surface Structure Of A Class-A Highway In ⅣRank Nature Division For Highway
目录
1 引言 (2)
2 新建沥青路面设计及计算 (3)
2.1 基本资料 (3)
2.1.1 自然地理条件 (3)
2.1.2 土基回弹模量 (3)
2.1.3 交通量及其年增长率和设计年限 (3)
2.1.4 设计轴载 (3)
2.2 初拟路面结构 (6)
2.3 路面材料配合比设计与设计参数的确定 (6)
2.3.1 试验材料的确定 (6)
2.3.2 路面材料配合比设计(略) (6)
2.3.3 路面材料抗压回弹模量的确定 (7)
2.3.4 路面材料劈裂强度测定 (7)
2.4 路面结构层厚度确定 (8)
2.4.1 方案一的结构厚度计算 (8)
2.4.2验算防冻厚度 (10)
2.4.3计算机计算过程对比 (10)
3、新建普通混凝土路面设计及计算 (14)
3.1 基本资料 (14)
3.1.1 自然地理条件 (14)
3.1.2 土基回弹模量 (14)
3.1.3 交通量及其年增长率和设计年限 (14)
3.1.4 设计轴载 (14)
3.2 初拟路面结构 (16)
3.3 路面材料参数确定 (17)
3.4 荷载疲劳应力 (18)
3.5 温度疲劳应力 (18)
3.6 可靠度系数确定 (19)
3.7 极限状态方程验算 (19)
附图 (20)
致谢 (22)
参考文献 (23)
1
公路自然区划Ⅳ区一级公路路面结构设计
路面结构设计
1沥青路面设计
1.1路面设计原则
①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件，结合当地实际经验进行。
②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。
③结合当地实际，在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。
④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。
⑤为提高路面工程质量，应进行机械化施工。
⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。
1.2新建沥青路面设计
1.2.1设计标准
①由《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）可得，路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表1.1的规定
1.1目标可靠度和目标可靠指标
公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路
目标可靠度（%） 95 90 85 80 70
目标可靠指标β 1.65 1.28 1.04 0.84 0.52
②该公路为二级公路，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的规定（如下表1.2所示）路面结构设计年限为12年。
1.2路面结构设计使用年限（年）
公路等级 设计使用年限 公路等级 设计使用年限
高速公路、一级公路 15 三级公路 10 二级公路 12 四级公路 8
③采用下表1.3的参数，标准荷载为BZZ-100。
表1.3设计轴载的参数
1
设计轴载（KN） 轮胎接地压强（Mpa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）
100 0.70 213.0 319.5
1.2.2交通荷载参数分析
①根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）附录A.1车型分类。
②交通数据调查
路面结构设计及计算[1]
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路面结构设计及计算
7.1 轴载分析
路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载
a.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：35
.421⎪
⎭
⎫
⎝⎛=P P N C C N i i （7.1）
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(2.111-+=m c ，m 是轴数。当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，应考虑轴数系数。
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：
表7.2 轴载换算结果表
注：轴载小于25KN 的轴载作用不计。 （2）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取0.40，γ =4.2 %，累计当量轴次：
][γ
η
γ13651)1(N N t
e
⨯⨯-+=
[]
次）（.5484490042
.040
.0327.184********.0115
=⨯⨯⨯-+=
(7.2) 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算
验算半刚性基底层底拉应力公式为
8
1
'
2'
1'
)
(∑==k
i i i P p
n c c N (7.3) 式中：'1c 为轴数系数，)1(21'
1-+=m c
'2c 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。
计算结果如下表所示：
公路沥青路面结构图设计
高速公路
—
其他等级公路
1.00
2 0.70～0.85 0.50～0.75
3 0.45～0.60 0. 50～0.75
≥4 0.40～0.50
—
2沥青路面设计依据
4.沥青路面设计年限
公路等级
路面结构设计使用年限（年）
设计使用年限 公路等级
设计使用年限
高速公路、一级公路
15
三级公路
10
二级公路
12
四级公路
4.0～8.0cm
沥青表面处治
中等、轻交通荷载等级的表面层
1.0～3.0cm
3 沥青路面结构组合设计
路面基层的选择应符合下列规定：
基层和底基层的选择
类型
适用交通荷载等级
无机结合料稳定类基层沥青路面 各种交通荷载等级
粒料类基层沥青路面
重及以下交通荷载等级
沥青结合料类基层沥青路面 水泥混凝土基层沥青路面
E1/E2＜3
面 层 h1
E1
E
基 层 h2
E2
E2/E3＜2.5 底 基 层 h3
E3
E3/E0＜10
垫 层 h4
E4
土基
E0
3沥青路面结构组合设计
3）按结构层数和厚度设计
层数愈多愈能体现强度和荷 载应力随深度变化的规律。
按施工工艺、材料规格和强 度形成原理，层数不宜过多， 结构层的厚度不能过小。
一级公路沥青路面结构设计计算实例
一级公路沥青路面结构设计计算实例
一级公路是国家重点建设的高速公路，需要经过严格的设计计算才能
确保路面的质量和安全。下面是一级公路沥青路面结构设计的一个实例，
包括路基设计、沥青路面厚度计算以及路面结构层的设计。
1.路基设计：
路基是公路的基础层，承受着交通荷载的传递和分布。路基设计主要
考虑的因素包括：土质和胀缩性，交通量和荷载频率，基床沉降和变形，
以及排水和防渗等。在这个实例中，我们以典型的路基设计参数为例进行
计算。
根据实际情况，我们假设路基的土质为砂土，没有明显的胀缩性。交
通量为每天6000辆，荷载频率为20，基床沉降和变形可容许值为30mm，
路基的排水和防渗设计要求满足A2级。
计算方法：
首先，计算基床厚度：H_base = 0.05 * N * P * f (单位：m)
其中，N为每天通过的车辆数，P为荷载频率，f为修正系数，根据
表1查得当P=20时，f=1.0。
带入数据，我们得到基床厚度 H_base = 0.05 * 6000 * 20 * 1.0 = 600mm。
然后，计算沥青路面的修正系数 k ：k = H_base / (H_base + H) ，其中，H为沥青路面厚度。
根据实际情况和设计要求，可以选择不同宽度的沥青路面厚度。
2.沥青路面厚度计算：
在这个实例中，我们选择沥青路面的宽度为6m，根据设计要求，计
算沥青路面的厚度。
计算方法：
首先，计算水平交通荷载分布系数：Z=1.28+0.03W+0.003W^2，其中，W为车道的有效宽度。
带入数据，我们得到Z=1.28+0.03*6+0.003*6^2=1.67
市政道路路面结构及路基设计
市政道路路面结构及路基设计
市政道路是指城市内的交通道路系统，其设计涉及到路面结构和路基设计。路面结构
是指道路的表层结构，用于承受车辆荷载和提供行车平稳性，而路基设计是指道路基础及
其边坡的设计，用于承受道路荷载并保持路基的稳定性。
路面结构设计包括以下几个部分：
1. 道路基础层：道路基础层一般由碎石、砂土等材料构成，用以提供路面的稳定性
和排水功能。基础层的厚度和材料的选择应根据地理条件和交通流量来决定。
3. 路面面层：路面面层是道路最上层的材料，通常由沥青混凝土或水泥混凝土构成。面层应具有耐磨性、抗滑性和排水性能，以确保行车的平稳性和安全性。
4. 路肩：路肩是指道路两侧的边坡，通常由碎石、草坪等材料构成。路肩的设计应
考虑到排水和边坡稳定性，并根据交通流量和道路类型来确定宽度。
路基设计是指道路基础及其边坡的设计，主要包括以下几个方面：
1. 车行道路基的设计：车行道路基是指路面结构下方的土层，用以提供支撑和承载
能力。路基设计应考虑到土壤的类型和强度，以及排水和稳定性的要求。
2. 路基边坡设计：路基边坡是指道路两侧的边坡，用以保持路基的稳定性并防止坍塌。边坡的设计应考虑到土壤的稳定性、水分含量和坡度，并采取相应的措施来加固和保
护边坡。
3. 排水系统设计：道路设计中的排水系统是为了确保道路在降雨等情况下的排水能力，防止水泄漏和积水。排水系统设计应包括雨水收集、排水管道和排水沟等设施的设
置。
市政道路的设计涉及到路面结构和路基设计，其中路面结构包括道路基础层、路面底层、路面面层和路肩的设计，而路基设计主要包括车行道路基的设计、路基边坡设计和排
路面结构设计
第一节 零件的失效形式和选材原则
• 引起零件失效的原因很多. 涉及零件的结构设计、材料的选择与使用、 加工制造、装配及维护保养等方面. 而合理选用材料就是从材料应用 上去防止或延缓失效的发生.
• 二、选材的基本原则 • (一) 材料的使用性能应满足零件的使用要求 • 使用性能是指零件在正常使用状态下. 材料应具备的性能. 包括力学性
第一节 零件的失效形式和选材原则
• 然后根据主要的使用性能指标来选择较为合适的材料. 有时还需要进 行一定的模拟试验来最后确定零件的材料. 对于一般的机械零件. 则主 要以其力学性能作为选材依据.对于用非金属材料制成的零件(或构件). 还应注意工作环境对其性能的影响. 因为非金属材料对温度、光、水、 油等的敏感程度比金属材料大得多.
• 在对零件的工作条件、失效形式进行全面分析. 并根据零件的几何形 状和尺寸、工作中所受的载荷及使用寿命. 通过力学计算确定出零件 应具有的主要力学性能指标及其数值后即可利用手册选材. 但是还应 注意以下几点: 第一. 材料的性能不单与化学成分有关. 也与加工、处 理后的状态有关.
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任务１ 认知路面结构
• 路面工程是一种线形工程,有的公路延续数十公里至数百公里.由于公 路沿线地形起伏,地质、地貌、气象特征多变,因此,路面工程具有复杂 多变的特点.路面工程还具有工程数量大和造价高的特点,路面工程造 价一般占公路工程总造价的３０％左右,有些公路甚至更高一些.
沥青路面结构设计
一 基本假设与解题方法 弹性层状体系是由若干个弹性层组成，上面各层具有一定厚度，最下一层为弹性半空间 体，如图所示。
应用弹性力学方法求解弹性层状体系的应力、变形和位移等分量时，引入如下一些假设： (1)各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的； (2)最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无 限大； (3)各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零； (4)层间接触情况，或者位移完全连续(称连续体系)，或者层间仅竖向应力和位移连续而 无摩阻力(称滑动体系)： (5)不计自重
1.4、集料的技术要求 各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合《公路沥青路面施工技术规范》 (JTJ 032)的有关规定。
1.5、 沥青路面抗滑性能 高速公路、一级公路的沥青路面应具有良好的抗滑性能，其抗滑性能应符合下 表要求。二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施，以提 高路面抗滑性能。
即：
rt
tR
路面弯沉设计标准
路面弯沉是路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形。一般认为，路面弯沉 不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存 在一定的内在联系，同时弯沉值的测定也比较方便。所以我国现行的沥青路面设 计方法采用设计弯沉作为路面整体刚度的设计指标。
市政道路路面结构及路基设计_1
市政道路路面结构及路基设计
发布时间：2021-07-22T15:21:01.367Z 来源：《城镇建设》2021年第9期作者：赵敏[导读] 在我国经济快速发展壮大的当下，市政工程公共基础设施基本建设愈来愈获得重视。
赵敏
中交第三航务工程勘察设计院有限公司成都 610000摘要：在我国经济快速发展壮大的当下，市政工程公共基础设施基本建设愈来愈获得重视。特别是在针对市政道路工程基本建设，我国在政策措施、资金等层面付出了很多的人力、物力。市政道路工程基本建设在安全可靠层面的功能极为关键，不但能够提升市政道路的总体质量，同时能够为人们的日常生活使用给予安全保障。此外，市政道路工程工程质量控制良好，大大节省项目投资，可降低工程质量
控制问题导致的维修和改建问题。在市政道路工程路面结构中，要综合考虑路面抗压强度、路面厚度和路基密实度的不良影响。道路的安全系数在路面结构设计和路基排水设计中需要不断完善和提升。关键词：市政道路；路面结构；路基设计引言
在对市政道路工程的路面结构和路基开展设计构思时，不但要整体考量路面结构的强度、厚度、密实度等关键因素，还需要考量排水设计构思处置。因而，在开展工作时，设计构思的单位务必对市政道路工程路面的结构开展综合分析，进而拟定出更为健全完善的方案设计，以确保方案设计在现实使用中具备更强的可行性。市政道路工程的质量与城市公共交通发展、城市公共基础设施建设规划具有密不可分的相互关系，对区域经济增长的效益也是有相应的影响，务必给予高度重视。1市政道路工程规划遵循的原则1.1合理利用土地原则
路面结构设计图
1公路路面结构图识读与设计
下路堤：上路堤以下的填方部分称为下路堤。 高速公路、一级公路的路基宽度一般是由车道、中间带 和路肩组成的，如图1-1所示。 二、三、四级公路的路基宽度一般是由车道和路肩组 成的，如图1-2所示。
任务1.1 公路路面结构图的识读
图1-1 高速公路、一级公路路基标准横断面 图1-2 二、三、四级公路路基标准横断面
3.垫层
垫层是设置在基层（或底基层）和土基之间的结构层，它的 主要作用体现在两个方面：一方面是改善土基的湿度和温度状况， 以保证面层及基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化的 影响；另一方面是将基层传来的车辆荷载应力加以扩散，以减少土 基产生的应力和变形，同时也能阻止路基土挤入基层中影响基层结 构的性能。
修筑基层和底基层的材料主要有各种结合料（如石灰、水 泥、沥青等）稳定土或稳定碎（砾）石、贫水泥混凝土、天然 砂砾、碎石、砾石、片石、块石，各种工业废渣（如煤渣、粉 煤灰、矿渣、石灰渣等）和土、砂、石所组成的混合料等。常 用的基层和底基层类型见表1-3。
任务1.1 公路路面结构图的识读
任务1.1 公路路面结构图的识读
任务1.1 公路路面结构图的识读
4.具有足够的表面抗滑性能
路面表面要求平整，但不能光滑。汽车在光滑的路面 上行驶，车轮与路面之间缺乏足够的附着力（摩擦力），在 雨天高速行车，当紧急制动或突然起动、爬坡或转弯时，车 轮易产生空转或打滑，致使行车速度下降，油料消耗增加， 甚至引发交通事故。
水泥混凝土路面结构设计(1)
∴板边中部应力：
e
ce
P h2
2.02MPa
∴板角应力：
c
cc
P h2
1.78MPa
c
cc
P h2
2.55MPa
精选ppt
6
3.弹性半无限地基板（E地基）： 半无限地基上无限大板受到集中或圆形分布荷载作用时，属于轴对称问题。
距荷载中心r处挠度： w P2 w
D
为半无限地基板的相对刚度半径，
3 2D (1s2)3 E（ c1s2)
可见 随 L ， 、 B增加而增大 值， 后但 趋到 于 对 一 稳 的定 定
影响则相反。
当板较厚时,温度变化(沿板厚)为非线性.则:
D x 板 2 .0 中 :C xx 8 e 0 .0 2E (14 ch c4 T 0 c.h 21 8 )D( x1 5 C x 4 ) 计 板算 边板 ::中 C xx 中 用 E (点 C c2 x1 时 c Th cD cCxy)代.替
为减少σt，将面板分成有限尺寸的矩形板，板宽Bmax=4.5，板长 一般4-5m，不大于6m。
9.4 路面板尺寸的确定
设计理论和方法：我国采用弹性半无限地基板理论和有限元方法计算板内 弯拉应力σ。
1.Ewenku.baidu.com基：我国设计人员特别喜欢用，更接近实际。
2.有限元法：
路面结构临界损坏状态：以设计使用年限末期，板出现疲劳开裂。
水泥混凝土路面结构设计
101~150
151~200
>200
中湿路段
低、中、高液限粘土
30~50
40~60
50~70
60~95
粉土、粉质低、中液限粘土
40~60
50~70
60~85
70~110
潮湿路段
低、中、高液限粘土
40~60
50~70
60~90
75~120
粉土、粉质低、中液限粘土
45~70
55~80
70~100
第二节 设计模式和设计标准
一、损坏模式 水泥混凝土路面，由于混凝土板的刚度高和脆性大，又需设置接缝，在行车和环境因素的综合作用下出现的损坏模式常不同于沥青路面，可分为断裂、接缝损坏、变形和表面损坏四类，主要有下列几种，如下图12-1所示。
断裂 破坏板的结构整体性，使板丧失应有的承载能力。因而，断裂可视为水泥混凝土路面结构破坏的临界状态 挤碎 在接缝附近的板因受挤压而碎裂 拱起 混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板向上拱起 唧泥 车辆行驶经过接缝或裂缝时，由缝内喷溅出泥浆的现象，称为唧泥 错台 接缝或裂缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移
二、设计标准
我国现行的水泥混凝土路面设计方法，以水泥混凝土面层板的疲劳断裂作为路面损坏的主要模式 以控制行车荷载反复作用在板内产生的荷载疲劳应力σ与温度梯度反复作用在板内产生的温度疲劳应力σ之和与可靠度系数γ乘积不大于混凝土的弯拉强度标准值f，作为确定混凝土板厚的设计标准 路面结构可靠度定义：在规定的时间内，在规定的条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率。 水泥混凝土路面结构可靠度定义：在规定的设计基准期内，在规定的交通和环境条件下，行车荷载疲劳应力和温度梯度疲劳应力的总和不超过混凝土弯拉强度的概率
沥青路面结构设计计算案例
沥青路面结构设计计算案例
（案例简介）
地区的一条新建道路需要进行沥青路面结构的设计计算。该道路长1000米，设计速度为50公里/小时，设计总重为1万标准车辆，道路设
计年限为20年。现需要根据给定条件进行路面结构设计计算。
（路面结构设计计算步骤）
1.设计交通量和轴重
根据道路设计年限、设计速度和设计总重，可以计算出设计交通量和
轴重。道路设计年限为20年，设计总重为1万标准车辆，即每年要过1
万标准车辆。假设每天通行时间为8小时，每小时通行率为设计交通量/8、设计速度为50公里/小时，即设计交通量=设计速度×设计交通量
/8=50×1万/8=6250（辆/小时）。
2.设计轴重参数
3.计算配筋系数
根据设计速度和设计交通量，可以计算出设计配筋系数。根据《公路
工程沥青路面设计规范》，设计交通量为6250（辆/小时），设计速度为
50公里/小时时的设计配筋系数为0.45、所以设计交通量为6250辆/小时时，设计配筋系数为0.45
4.计算设计厚度
根据设计交通量、设计速度和设计配筋系数，可以计算出设计厚度。
根据《公路工程沥青路面设计规范》，设计厚度d（cm）
=2.07×ln(qv)+0.61×ln(V)-3.15，其中qv为设计交通量（辆/小时/
米），V为设计速度（km/h）。所以设计厚度
d=2.07×ln(6250)+0.61×ln(50)-3.15=3.48（cm）。
5.计算沥青混合料配合比
根据设计厚度，可以计算沥青混合料中沥青的用量。根据《公路工程
沥青路面设计规范》，沥青混合料中沥青用量为每m2路面面积的0.055t。假设道路宽度为6m（含路肩）。
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主要参考书：
1. 邓学钧等. 路面设计原理与方法
2. 张起森. 高等路面结构设计理论与方法 3. 朱照宏等. 路面力学计算 4. 张肖宁. 沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用 5. 交通部有关技术标准
授课内容
Chp1 概论
Chp2 车辆与交通
Chp3 气候与环境 Chp6 沥青路面应力分析 Chp7 水泥混凝土路面应力分析 Chp11 公路沥青路面设计方法
基层内水可以积聚
路面唧浆
美国全厚式沥青路面结构
广深高速公路路面结构
路面开裂率随沥青层总厚度变化情况
法国国家公路网路面结构形式
英国长寿命沥青路面典型结构
刚性基层耐久性沥青路面结构
§4 路面设计的任务、内容与方法 一、路面设计的任务
1.路面设计任务
以最低的寿命周期费用，提供一种在设计使用期内 满足预定使用性能要求的路面结构。 2.设计使用期
三级公路
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中级路面 低级路面
水（泥）结碎石 级配碎（砾）石 半整齐石块路面
粒料改善土
5 5
城市支路 四级公路
沥青路面适应的累计当量轴次
3.公路等级
高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 等外公路
根据交通部《公路工程技术标准》
二、路面结构分层
路缘带
土路肩
路缘石 硬路肩
构、轴载级位和作用次数与路面使用性能之间的经验关系 模型。
首次提出了使用性能概念，采用现时服务能力指数PSI评
定路面的服务质量。
AASHTO设计方法是以AASHO试验路的试验结果为基础，以
服务能力指数PSI为设计指标建立起来。
AASHO设计过程
《AASHTO路面设计指南》已经过1986、1993和2002年三次修订。
2.路面结构设计力学－经验法
首先将行车荷载和环境因素作用典型化，采用弹性地基
板或弹性层状体系等结构分析理论和有效的计算方法， 建立起荷载和环境的作用与路面结构的应力和挠度响应 之间的计算模型和公式。
再通过大量试验测试和室内的路面材料力学性能试验，
确定不同材料、不同环境下的设计参数和对设计理论的 试验修正。
（4）路面排水设计
（5）技术经济分析
三、路面设计方法
欧尔德和哥尔德贝克首先提出以悬臂变截面梁体系
的抗弯强度为控制指标设计水泥混凝土板的厚度。
1925年，美国威斯特卡德首先提出了以弹性地基板
的抗弯强度为控制指标设计水泥混凝土路面厚度的方 法。
1929年，太沙基等提出采用公路土分类确定路面厚
度；美国加利福尼亚公路局提出通过压入试验测定土 基承载比CBR值，从而确定路面厚度。
面层 基层 垫层 路基 纵向排水渗沟
拦水带
槽式
全铺式
二、路面结构分层
路缘带
土路肩
路缘石 硬路肩
面层 基层 垫层 路基 纵向排水渗沟
拦水带
路床——路面结构层以下80cm的路基部分，0～30cm为上路床，
30～80cm为下路床 上路堤——距路面底部80～150cm的填方部分，以下的填方部分为 下路堤
未来中国的高速公路将由国家高速公路
网和地方高速公路网组成，总里程将达 12～13万公里。
全国公路网结构图
§2 路面类型与结构分层
一、路面分类
1.路面分类体系框架
沥青路面分类
柔性基层沥青路面
半刚性基层沥青路面 刚性基层沥青路面 组合式基层沥青路面
2.路面等级、适用类型与道路等级
总里程：约3.5万公里 实施年限：
几个五年计划时间
技术标准：以汽车专用公路为主
国家高速公路网规划
2004年底完成的“7918”国家高速公路
网规划，总规模达8.5万公里，覆盖10多 亿人口，连接所有20万以上人口的城市。
各个省（区、市）在国家高速公路网规
划框架下编制地方高速公路网规划。
AASHO设计方法的特点 （1）路面服务水平提出了路面耐用性和工作状态的概 念，对路面使用状况提出了评价标准（PSI） （2）沥青路面设计基本方程式提出了现时服务指数－ 荷载－路面各因素之间的关系 （3）路面结构数与荷载作用次数的关系 （4）基于设计方程的车辆当量换算方法，其中包括： 单轴和双轴的等效关系 （5）可靠度概念考虑了路面设计过程的不确定性 （6）排水系数考虑了水对路面结构和材料的影响
我国沥青路面设计法、美国沥青学会法及Shell等沥青
路面设计方法，和我国水泥混凝土路面设计、美国波特 兰水泥协会法及美国陆军机场刚性道面设计方法等水泥 混凝土路面结构设计方法，都是半经验半力学分析法。
以多层弹性体系理论构建的沥青路面结构模型
力学－经验法设计 沥青路面的基本过程
3.路面典型结构设计方法 幅员不大的国家或地区，可以交通特性和地基支承特性 为选择依据，采用路面典型结构设计法，德国、法国等都 采用典型结构设计方法。
我国公路工作者在第八个五年计划期间，在全国范围内 组织开展了“半刚性基层沥青混凝土路面典型结构研 究” ，总结归纳了若干套路面典型结构图。 路面典型结构图除了直接用于路面结构设计之外，还用 于提出初选方案，作为进一步分析研究的基础，以最终提 出合理的结构设计成果。
§5 机场道面简介
机场道面设计的主要任务是提供适合当地自然环 境条件、满足飞行使用要求的道面结构。 机场道面设计与公路路面设计所必须考虑的主要 因素基本相同，但每一因素所选定的数值却差别很 大。 飞机的总质量远大于汽车，轮胎压力也远大于汽 车，但公路行驶的汽车重复荷载次数远大于机场。
路面等级 高级路面 高级路面 次高级路面 次高级路面 面层类型 沥青混凝土 水泥混凝土 沥青混凝土 设计年限 （年） 15 20-30 12 10 8 公路等级 高速公路 一级公路 城市道路等级 城市快速路 主干路
热拌沥青碎石混合料 沥青贯入式
乳化沥青碎石混合料 沥青表面处治
二级公路
城市主干路 次干路
Chp12 公路水泥混凝土路面设计方法
Chp1 概论
§1 我国干线公路及高速公路的发展
国家干线公路网（1979年）
国道主干线（1992年）
西部开发公路建设规划（1999年）
国家重点公路（2001年）
国家高速公路网（2004年）
国道主干线规划方案
规划方案：五纵七横 共12条线路
（1）CBR设计法
1929年，美国加利福尼亚交通部提出CBR指标表征道路
材料抗力，并根据调查结果提出CBR设计法，给出经验设 计曲线，以控制路基的剪切破坏。
美国陆军工程师兵团采用CBR方法，按照“等剪切”的
原则将设计标准外延到各类飞机荷载范围，1956年提出路 面厚度与轮载、轮胎压力的关系式，之后又多次修正。
设计使用期是指新建或改建的路面从开始使用到使
用性能衰变到预定的最低标准时的时段。
使用期末，路面不一定损坏到无法使用的程度，而
是必须采取重大的措施恢复其使用性能，使之达到要 求的水平。
水泥混凝土路面使用性能衰变曲线
二、路面设计内容 （1）路面结构组合设计
（2）各结构层材料组成设计
（3）路面厚度计算
（3）LTPP研究
美国在SHRP后续研究中列入了路面长期使用性能观测
计划（LTPP），对路面结构、荷载和环境因素作用与路 面使用性能之间的关系，进行了长期、系统的数据采集， 建立了可靠的使用性能预估模型。
1994年开始，美国进行西部环道试验（Westrack），
验证Superpave沥青混合料设计方法的合理性，并为水 平2和水平3提供模型数据。
路面结构层次划分
§3 路面的使用性能
一、结构性能
1.承载能力
2.稳定性
3.耐久性
二、功能性能
1.平整舒适性能
2.抗滑性能
三、环保性能
路面表面不平整与轮胎或车辆性状的相互作用
路面功能性损坏和结构性损坏
结构性损坏：路面的整体、一个或几个组成部分 的破坏。 功能性损坏：由于路面的不平整或太光滑，使其 不再具有预期的功能。
CBR设汁法是一种经验性方法，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CBR指标 已得到广泛应用。
（2）AASHTO设计法
产生于1958～1962年间的AASHO道路试验，建立了路面结
构、轴载级位和作用次数与路面使用性能之间的经验关系 模型。
（2）AASHTO设计法
产生于1958～1962年间的AASHO道路试验，建立了路面结
1.路面结构设计经验法
通过试验路长期观测或者通过重要工程长期观测积
累的数据进行分析处理，建立起车辆荷载、通行次数、 地基支承和路面结构厚度之间的统计数学关系式或者 关系曲线，用于设计新建或改建公路路面结构的方法 称为经验法。
世界最著名、最有代表性的沥青路面经验设计法有
美国CBR法、美国AASHTO法、加拿大运输部（CDOT）法 等。
路面结构在使用过程中，在荷载和自然因素多种 循环重复作用而出现的使用品质的逐渐破坏，功能 性损坏发展到一定程度就成为结构性损坏。
沥青路面疲劳开裂
沥青路面永久变形
裂缝产生与发展示意图
半刚性基层反射裂缝
南非半刚性路面三阶段
松散的半刚性基层
半刚性基层沥青路面结构破坏机理
行车道下基层开裂