路面设计方法
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末期IRI： 172 英寸/英里 路面Top-Down 裂缝(纵向)： 1000英尺/英里 路面Bottom-Up 裂缝(龟裂)：25% 路面温度裂缝： 1000 英尺/英里 稳定材料疲劳裂缝： 25% 路面总永久变形： 0.75 英寸 沥青层永久变形： 0.25 英寸
(7) 路面设计可靠度
1993指南：总可靠度和总标准差
2002 指南： 不同的路面损坏类型可采用不同的可靠度 采用概率设计方法或Monte Carlo模拟 精度取决于路面损坏预测模型 实测和预测变异性 经过LTPP数据的校正
4/15/2020
17
2.3 2002 路面设计指南的使用性能标准
(1) 沥青路面
1993指南：回弹模量和地基反应模量 2002 指南：
沥青路面：统一的非线性回弹模量模型 水泥路面：每月按相同路表弯沉换算成K
路基和碎砾石材料：随气候变化的回弹模量
材料分类： AASHTO：筛分，液限，朔性指数 USCS： 颗粒尺寸分布，液限，塑性指
数
4/15/2020
13
参数输入三种水平 水平一 实测(按EICM变化) 水平二 季节性变化按经验公式计算 CBR值 R-值 其它材料参数 水平三 按材料分类(AASHTO或USCS) 或经验值的年平均，无变化
4/15/2020
10
(3) 交通设计参数 1993指南： ESALs (按服务能力换算)
2002 指南： 轴载谱数据 货车 分类 ：FHWA 13中4~13类
交通 量 ： AADT，AADTT, 增长率 交通分布：每月，每小时，卡车类型 轴载特征：轮压，轴距，类型，轴重及分 布 轮迹侧向：分布
4.2 1.5 1094
5.19
2.32logM RΒιβλιοθήκη Baidu 8.07
SN 1
4/15/2020
3
AASHTO设计方法的应用现状
设计方法
1972 AASHTO方法 1986 AASHTO方法 1993 AASHTO方法 本州和AASHTO结合
采用的州 3 2 26 17
数据来源：美国联邦公路局M-E路面设计讲座
(2)气候参数
1993指南：季节性路基模量和排水参数
2002 指南：EICM产生公路气候有关的参 数，如热参数，风速，大气温度，地下水位， 太阳辐射，降水量，路面厚度 预测每小时路面温度变化 预测含水量变化和冻融变化 对材料模量进行修正
注： EICM 是 Enhanced Integrated Climatic Model 的缩写
15
(6) 水泥混凝土材料设计参数
1993指南：弹性模量，28天抗弯和抗拉强度
2002 指南：弹性模量，7，14，28和90天抗 弯强度和抗拉强度，泊松比，热胀系数，热导 系数，收缩系数，热比值单位重量，混合料类 型 水平一 室内实测 水平二 试验公式计算 水平三 经验值
4/15/2020
16
Montana
Minnesota
Oregon Idaho
W yoming Nebraska Iowa
Nevada
Utah
Colorado
Illino is Kansas Missouri
California
New Mexico Oklahoma Arizona
Ohio
Texas
Georgia
Florida
4/15/2020
14
(5) 沥青混合料设计参数
1993指南：结构层系数，排水系数，和间接劈 裂试验回弹模量
2002 指南： 动态模量和泊松比 水平一 实测 水平二 根据室内试验公式按沥青混合料参数 (级配，孔空隙类，沥青用量，沥青结 合料性能) 水平三 经验值或按模型根据沥青标准定
4/15/2020
4/15/2020
8
2.2 AASHTO 1993和2002 路面设计指南的差异
(1)设计输入参数水平
1993指南：单一的水平
2002 指南： 按数据精度分成三种水平 水平一 具体项目，实测，精度最高 水平二 按公式定，相当于1993的精度水平 水平三 地区平均值，精度最差
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4/15/2020
Top-Down 裂缝
6
NCHRP 1-37A最终成果
超过1000页的研究报告 2002 路面设计分析软件
4/15/2020
7
FHWA新指南推广
2002 Design Guide M-E Design Guide NCHRP 1-37A Guide
参加的14个州
W ashing
4/15/2020
11
参数输入水平： 水平一 按具体路面的WIM数据计算
20 16 12
8 4 0
3
I-80/90 US-41
I-65 US-24
8 13 18 23 28 33 38
轴载(千磅)
水平二 根据地区平均数据 或路面附近的交通量确定
水平三 地区平均值
4/15/2020
12
(4) 路基和非结合材料设计参数
4/15/2020
5
2. 2002 路面设计指南
2.1 2002 路面设计指南的提出
NCHRP 1-37A 目的：研究新的力学-经验路面设计方法 主要研究单位：ERES，亚利桑那州立大学 研究期限： 1996-2002/2004
配套的研究课题 NCHRP 1-39： 交通数据收集，分析和预 测 NCHRP 1-40： 应用 NCHRP 1-41：反射裂缝 NCHRP 1-42：Top-Down 裂缝 NCHRP 9-30A： 沥青混合料模型校正
交流材料之一
AASHTO 路面结构设计和典型结构
4/15/2020
1
1. AASHTO路面设计指南 1.1 现行AASHTO路面设计方法的发展
AASHO试验路 时间: 50年代 地点: Ottawa, Illinois
AASHO 试验路的主要成果 提出了服务能力PSI的概念 提出了ESAL的概念 提出了结构数(SN) 的概念 提出了简化的设计回归方程
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4
1.2 现行AASHTO路面设计方法的缺陷
设计方法只适合于和AASHO试验路相同的条件： 一种气候条件，新路的修建 两年观测数据，ESALs不超过2百万 50年代的车辆，材料和施工条件
ESALs的换算标准采用PSI，无法采用ESALs可靠地 预测路面的损坏如车辙，疲劳开裂，错台等.
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2
AASHTO 柔性路面设计公式
1972
logWt18
9.36 log
SN
1
0.20
log 0.40
4.2 4.2
pt 1.5
1094
5.19
SN 1
1986和1993
log 4.2 pt
logWt18
ZR S0
9.36log
SN
1
0.20
0.40
(7) 路面设计可靠度
1993指南：总可靠度和总标准差
2002 指南： 不同的路面损坏类型可采用不同的可靠度 采用概率设计方法或Monte Carlo模拟 精度取决于路面损坏预测模型 实测和预测变异性 经过LTPP数据的校正
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2.3 2002 路面设计指南的使用性能标准
(1) 沥青路面
1993指南：回弹模量和地基反应模量 2002 指南：
沥青路面：统一的非线性回弹模量模型 水泥路面：每月按相同路表弯沉换算成K
路基和碎砾石材料：随气候变化的回弹模量
材料分类： AASHTO：筛分，液限，朔性指数 USCS： 颗粒尺寸分布，液限，塑性指
数
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参数输入三种水平 水平一 实测(按EICM变化) 水平二 季节性变化按经验公式计算 CBR值 R-值 其它材料参数 水平三 按材料分类(AASHTO或USCS) 或经验值的年平均，无变化
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(3) 交通设计参数 1993指南： ESALs (按服务能力换算)
2002 指南： 轴载谱数据 货车 分类 ：FHWA 13中4~13类
交通 量 ： AADT，AADTT, 增长率 交通分布：每月，每小时，卡车类型 轴载特征：轮压，轴距，类型，轴重及分 布 轮迹侧向：分布
4.2 1.5 1094
5.19
2.32logM RΒιβλιοθήκη Baidu 8.07
SN 1
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AASHTO设计方法的应用现状
设计方法
1972 AASHTO方法 1986 AASHTO方法 1993 AASHTO方法 本州和AASHTO结合
采用的州 3 2 26 17
数据来源：美国联邦公路局M-E路面设计讲座
(2)气候参数
1993指南：季节性路基模量和排水参数
2002 指南：EICM产生公路气候有关的参 数，如热参数，风速，大气温度，地下水位， 太阳辐射，降水量，路面厚度 预测每小时路面温度变化 预测含水量变化和冻融变化 对材料模量进行修正
注： EICM 是 Enhanced Integrated Climatic Model 的缩写
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(6) 水泥混凝土材料设计参数
1993指南：弹性模量，28天抗弯和抗拉强度
2002 指南：弹性模量，7，14，28和90天抗 弯强度和抗拉强度，泊松比，热胀系数，热导 系数，收缩系数，热比值单位重量，混合料类 型 水平一 室内实测 水平二 试验公式计算 水平三 经验值
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Montana
Minnesota
Oregon Idaho
W yoming Nebraska Iowa
Nevada
Utah
Colorado
Illino is Kansas Missouri
California
New Mexico Oklahoma Arizona
Ohio
Texas
Georgia
Florida
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(5) 沥青混合料设计参数
1993指南：结构层系数，排水系数，和间接劈 裂试验回弹模量
2002 指南： 动态模量和泊松比 水平一 实测 水平二 根据室内试验公式按沥青混合料参数 (级配，孔空隙类，沥青用量，沥青结 合料性能) 水平三 经验值或按模型根据沥青标准定
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2.2 AASHTO 1993和2002 路面设计指南的差异
(1)设计输入参数水平
1993指南：单一的水平
2002 指南： 按数据精度分成三种水平 水平一 具体项目，实测，精度最高 水平二 按公式定，相当于1993的精度水平 水平三 地区平均值，精度最差
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Top-Down 裂缝
6
NCHRP 1-37A最终成果
超过1000页的研究报告 2002 路面设计分析软件
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FHWA新指南推广
2002 Design Guide M-E Design Guide NCHRP 1-37A Guide
参加的14个州
W ashing
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参数输入水平： 水平一 按具体路面的WIM数据计算
20 16 12
8 4 0
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I-80/90 US-41
I-65 US-24
8 13 18 23 28 33 38
轴载(千磅)
水平二 根据地区平均数据 或路面附近的交通量确定
水平三 地区平均值
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(4) 路基和非结合材料设计参数
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5
2. 2002 路面设计指南
2.1 2002 路面设计指南的提出
NCHRP 1-37A 目的：研究新的力学-经验路面设计方法 主要研究单位：ERES，亚利桑那州立大学 研究期限： 1996-2002/2004
配套的研究课题 NCHRP 1-39： 交通数据收集，分析和预 测 NCHRP 1-40： 应用 NCHRP 1-41：反射裂缝 NCHRP 1-42：Top-Down 裂缝 NCHRP 9-30A： 沥青混合料模型校正
交流材料之一
AASHTO 路面结构设计和典型结构
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1. AASHTO路面设计指南 1.1 现行AASHTO路面设计方法的发展
AASHO试验路 时间: 50年代 地点: Ottawa, Illinois
AASHO 试验路的主要成果 提出了服务能力PSI的概念 提出了ESAL的概念 提出了结构数(SN) 的概念 提出了简化的设计回归方程
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1.2 现行AASHTO路面设计方法的缺陷
设计方法只适合于和AASHO试验路相同的条件： 一种气候条件，新路的修建 两年观测数据，ESALs不超过2百万 50年代的车辆，材料和施工条件
ESALs的换算标准采用PSI，无法采用ESALs可靠地 预测路面的损坏如车辙，疲劳开裂，错台等.
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AASHTO 柔性路面设计公式
1972
logWt18
9.36 log
SN
1
0.20
log 0.40
4.2 4.2
pt 1.5
1094
5.19
SN 1
1986和1993
log 4.2 pt
logWt18
ZR S0
9.36log
SN
1
0.20
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