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交通部西部交通建设科技项目交通编号：合同号：200831800099单位编号：密级：分类号：基于多指标的沥青路面结构设计方法研究（总报告简本）中交路桥技术有限公司2012年3月PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn1现行规范的结构设计方法，以路表回弹弯沉值、沥青面层和无机结合料层的层底拉应力作为控制路面结构总体刚度以及沥青层和半刚性层疲劳开裂损坏的设计指标。采用静态测试方法确定路基土和路面材料的模量值，以劈裂试验方法确定路面材料的强度值，并且未考虑温度和湿度变化对参数值的影响。这样的设计指标和参数值，不能如实反映路面结构的损坏现象和机理，也不能正确反映土和材料的力学性状。为了改善现行的沥青路面结构设计方法，2004年交通运输部西部办开始立项开展研究，计划提出新的沥青路面结构设计方法。此研究共经历了两个阶段，2004~2007和2009~2011。本报告为第二阶段研究项目的总结，但也综合反映前阶段的相关成果。构建基于多指标的设计方法体系时，依据下述原则考虑：⑴仍遵循力学-经验法的基本思路；⑵针对层状复合结构和损坏类型多样化的特点，采用多设计指标体系，各指标分别控制对应的损坏类型；⑶设计基准期内路面的累计损伤仍采用当量损坏法分析；⑷对设计参数的采集要求分为三个层次，分别规定不同精细或准确程度的方法；⑸材料性质参数应能反映行车荷载和环境因素对其性状的影响，并采用科学的试验方法测定；⑹各种损坏模型的建立以室内试验为基础，室外验证和修正以路面加速加载试验（ALF）和部分长期性能观测数据为主；⑺路面力学响应，仍利用弹性层状体系理论和相应的解析解程序进行分析。1.路面结构层组合和损坏类型按基层材料类型，将沥青路面结构层组合方案归纳成以下四类：（1）选用无机结合料类材料做基层的沥青路面；（2）选用沥青结合料类材料做基层的沥青路面；（3）选用无结合料类材料做基层的沥青路面；（4）以热拌沥青混合料做磨耗层和水泥混凝土做下面层的复合式路面。前三类沥青路面结构组合方案所需考虑的损坏类型，汇总于表1-1。表1-1前三类沥青路面所需考虑的损坏类型类型沥青结合料类和无结合料类基层无机结合料类基层面层厚度(mm)厚(≥150)中厚(<150~>50)薄(≤50)厚(≥150)中厚、薄(<150)主要损坏面层永久变形沥青层疲劳开裂永久变形面层永久变形基层疲劳开裂次要损坏沥青层疲劳开裂沥青层永久变形-面层反射裂缝面层反射裂缝季冻地区面层低温缩裂2.使用性能标准、设计寿命和设计可靠度2.1使用性能标准⑴沥青结合料类结构层疲劳损坏张肖宁课题组提出采用轮迹带开裂率10%和裂缝密度1.0m/m2两种疲劳损坏标准，并认为二者具有较好的对等关系。⑵无机结合料类结构层疲劳损坏由于无机结合料类结构层主要用作基层或底基层，属于隐蔽工程，很难确定结构层顶面开裂的出现和开裂量的发展。因此，结构层疲劳性能的分析，暂且采用室内疲劳试验建立的预估模型。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2⑶沥青路面永久变形损坏沥青路面容许车辙标准，建议高速和一级公路采用低限值（10~15mm），二级公路采用中间值（15~20mm），三级和四级公路采用高限值（20~25mm）。⑷沥青面层低温缩裂损坏冯德成课题组提出了低温缩裂指标的分级标准以及各冰冻区不同等级公路控制低温缩裂的设计标准，见表2-1。表2-1各冰冻区各级公路低温缩裂设计标准公路等级特重冻区（冰冻指数≥2800ºC·日）重冻区（冰冻指数<2800~2000ºC·日）中冻区（冰冻指数<2000~800ºC·日）高速Ⅲ级Ⅰ级或Ⅱ级Ⅰ级一级Ⅳ级Ⅱ级或Ⅲ级Ⅰ级或Ⅱ级二级-Ⅲ级或Ⅳ级Ⅱ级或Ⅲ级2.2设计可靠度参照美国力学经验法路面设计指南规定的路面结构的设计可靠度以及水泥混凝土路面设计规范，提出表2-2所示的各级公路沥青路面的设计可靠度。表2-2沥青路面结构设计可靠度公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路设计可靠度（%）80~9575~9570~8550~75可靠指标β0.84~1.650.67~1.650.52~1.040~0.672.3沥青路面结构设计流程新建沥青路面结构设计可以参照图2-1所示流程进行。图2-1新建沥青路面结构设计流程交通荷载路基承载力湿度|温度路面材料性质结构层...