水泥路面设计新规范2011及沥青路面规范修订

我国公路路面设计新规范

2011.9

公路路面设计规范有：公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2002）公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）

两规范颁布实施8年（水泥路面）和5年（沥青路面),期间进行大规模路面建设，积累丰富经验，取得先进科研成果，原规范已不适应需要，制订新规范条件具备。交通运输部分别于2007年和2010年启动新规范研究编制工作。公路水泥混凝土路面设计规范

完成编制工作，报交通部审批

1结构设计方法1.1设计标准

混凝土面层

设计标准：设计基准期内行车荷载和温度度梯度综合作用面层板产生疲劳断裂。

验算标准：设计基准期内最重轴载和最大温度梯度综合作用面层板产生极限断裂。

贫混凝土或碾压混凝土基层设计标准：设计荷载产生疲劳断裂。式中σpr——面层板在临界荷位处产生的行车荷载疲劳应力（MPa）；

σtr——面层板在临界荷位处产生的温度梯度疲劳应力（MPa）；

σp,max

——最重的轴载在临界荷位处产生的最大荷载应力（MPa）；

σt,max——最大温度梯度在临界荷位处产生的最大温度翘曲应（MPa）；γγ——可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异等级确定；

fr——水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）。

1.2力学模型★弹性地基单层板模型——粒料基层上混凝土面层；粒料类基层及各类底基层和垫层，与路基一起视作多层弹性地基，以地基顶面当量回弹模量表征；★弹性地基双层板模型——无机结合料稳定类基层或沥青混合料类基层上混凝土面层；旧混凝土路面上加铺分离式混凝土面层；★

复合板模型——两层不同性能材料组成的面层或基层复合板，旧混凝土路面上加铺结合式混凝土面层。面层板及基层的临界荷位均位于纵缝边缘中部。水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基板理论。

1.3单层板应力

荷载应力

设计轴载在面层板临界荷位处产生的荷载疲劳应力最重轴载在面层板临界荷位处产生的最大荷载应力

温度应力面层板临界荷位处产生的温度疲劳应力式中σt..max——最大温度梯度时面层板产生的最大温度应力(MPa)；

kt

——考虑温度应力累计疲劳作用的温度疲劳应力系数。

最大温度梯度时混凝土面层板最大温度应力

式中

αc——混凝土的线膨胀系数；

Tg——最大温度梯度；

BL——温度应力系数。

1.4双层板应力荷载应力面层板或上面层板的荷载疲劳应力及其荷载疲劳应力系数kf、应力折减系数kr和综合系数kc的确定方法，与单层板的相同，设计轴载Ps在上层板临界荷位处产生的荷载应力

贫混凝土或碾压混凝土基层板或者下面层板的荷载疲劳应力及其疲劳应力系数kf和综合系数kc的确定方法与单层板的相同；设计轴载Ps在下层板临界荷位处产生的荷载应力

式中σbpr——下层板的荷载疲劳应力（MPa）；

σbps——设计轴载Ps在下层板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)

。

温度应力上层板的温度疲劳应力σtr、最大温度翘曲应力σt.max、综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数BL的计算式与单层板的基本相同。下层板的温度疲劳应力不需计算分析。

1.5复合板应力荷载应力

面层复合板的荷载疲劳应力和最大荷载应力计算，与单层板或上层板完全相同，只需用面层复合板的截面弯曲刚度和等效厚度替代单层板或上层板的弯曲刚度Dc和厚度hc即可，板相对刚度半径r或rg需依据面层复合板弯曲刚度重新计算。

温度应力

面层复合板的疲劳温度应力计算和疲劳温度应力系数与单层板的相同。最大温度应力σt.max

1.6设计轴载交通荷载分级交通荷载等级极重特重重中等轻设计车道设计轴载（100kN）累计作用次数Ne（104）①＞1×106②1×106~20002000~100100~3<3注:①据交通轴载调查和分析；

②承受特重轴载车辆或特种车辆作用的路面，按所选设计轴载计算累计作用次数。

轴载换算

按疲劳断裂设计标准进行结构分析时，以100kg双轮组荷载作为设计轴载。行驶特重轴载车辆或特种车辆的水泥混凝土路面，宜选用重车或特种特车中主导车辆的轴载作为设计轴载。各种轴型的轴载作用次数Ni累计作用次数

为了简化计算，对多联轴的轴载换算作偏保守处理，忽略邻轴的影响（应力降低作用），双联轴按2次单轴计，三联轴按3次单轴计2结构组合设计

2.1结构组合设计原则◆依据公路技术等级、交通荷载、路基条件以及当地温度和湿度状况，选择及组合与之相适应的水泥混凝土路面结构，并满足预定的使用性能要求。◆路面结构组合设计，应使各个结构层的力学特性及其组成材料性质满足各自的功能要求。◆应充分考虑结构层上下层次的相互作用、层间结合条件和要求以及组合结构的协调和平衡。◆应充分考虑地表水的渗入和冲刷作用，采取封堵和疏排措施，以减少地表水入渗和防止渗入水积滞在路面结构内，并选用抗冲刷能力强的材料做基层。

2.2路基

混凝土路面下路床顶面的荷载应力很小，对路基承载能力的要求并不高。路基出现不均匀变形时，混凝土面层与下卧层之间会出现局部脱空，导致面层板断裂。对路基的基本要求是提供均匀的支承，即路基在环境和荷载作用下产生的不均匀变形小。

为控制路基的不均匀变形，须在地基、填料、压实和排水等方面采取相应的措施。路基弹性模量按照交通荷载等级，路床顶的综合回弹模量值应分别不低于：40MPa（轻交通荷载等级），60MPa（中等或重交通荷载等级），80MPa（特重或极重交通荷载等级）。对于不能满足综合回弹模量值要求的路应采取更换填料、增设粒料层或低剂量无机结合料稳定层等措施。

2.3垫层

设置条件防冻垫层：路面结构厚度小于最小防冻厚度排水垫层：水文地质条件不良土的质路堑

2.4基层、底基层

基层要求具有足够的抗冲刷能力，适当的刚度极重、特重、重交通时设基层和底基层

基层为无机结合料稳定类材料、上路床为细粒土时设粒料类底基层中等、轻交通时可不设底基层

交通荷载等级基层类型底基层类型极重、特重贫混凝土、碾压混凝土级配碎石沥青混凝土级配碎石、水泥稳定碎石、石灰-粉煤灰稳定碎石重密级配沥青稳定碎石水泥稳定碎石级配碎石中等、轻级配碎石未筛分碎石、级配砾石，或不设水泥稳定碎石、石灰-粉煤灰稳定碎石未筛分碎石适宜于各交通荷载等级的基层和底基层类型贫混凝土或碾压混凝土基层应铺设沥青混凝土夹层，层厚不宜小于40mm。无机结合料稳定碎石基层应设置封层，可采用单层沥青表面处治等，层厚不宜小于6mm。

潮湿多雨地区，路基由低透水性细粒土组成的高速公路和一级公路或者承受极重或特重交通的二级公路，宜设置开级配配沥青稳定碎石或开级配水泥稳定碎石排水基层。排水基层下应设置密级配粒料或水泥稳定碎石不透水底基层。底基层顶面宜铺设沥青类封层或防水土工织物。

基层和底基层材料的结构层适宜厚度材料种类适宜层厚（mm）贫混凝土、碾压混凝土120~200无机结合料稳定粒料150~200沥青混凝土集料公称最大粒径9.5mm25~40集料公称最大粒径13.2mm35~65集料公称最大粒径16mm40~70集料公称最大粒径19mm50~75沥青稳定碎石集料公称最大粒径19mm集料公称最大粒径26.5mm75~100多孔隙水泥稳定碎石100~150级配碎石、未筛分碎石、级配砾石或碎砾石100~200

2.5面层

面层一般采用接缝设置传力杆的普通水泥混凝土。面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路基有可能产生不均匀沉降时，应采用接缝设置传力杆的钢筋混凝土面层。

其他面层类型可依据适用条件选用。

其他面层类型选择面层类型适用条件连续配筋混凝土面层高速公路复合式面层密级配沥青混合料上面层极重、特重交通荷载的高速公路连续配筋混凝土下面层设传力杆普通混凝土下面层碾压混凝土面层二级及二级以下公路、服务区停车场钢纤维混凝土面层标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层、桥面铺装混凝土预制块面层二级及二级以下公路桥头引道沉降未稳定段、服务区停车场

水泥混凝土面层厚度的参考范围交通荷载等级极重特重重公路等级-高速一级二级高速一级二级变异水平等级低低中低中低中低中面层厚度（mm）320320~280300~260280~240270~230260~220交通荷载等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）250~220240~210230~200220~190210~180面层设计厚度依据计算厚度加6mm磨耗层后，按10mm向上取整。

2.6路肩

路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选用应与行车道路面相协调，并使进入行车道路面结构中的水不被封堵。高速和一级公路的水泥混凝土路肩宜采用与行车道相同的路面结构和厚度。选用薄混凝土面层时，其厚度不宜小于150mm，基层用级配粒料或多孔隙水泥稳定碎石。路肩与行车道之间的纵缝应设置拉杆。

3.1材料试验方法

土和粒料的回弹模量采用重复加载三轴压缩试验测定。无机结合料稳定类材料的弹性模量采用单轴压缩试验测定。水泥稳定类材料的试件龄期为90d，石灰粉煤灰稳定类材料的试件龄期为180d，测定前试件浸水1d。沥青混合料动态模量采用周期加载单轴压缩试验测定。3材料设计参数

3.2材料参数取值按经验数值范围确定路基和路面各结构层的各项设计参数值时，可参照附录查取。路基回弹模量按土类查取经验参考值，并按路床底距地下水位的距离查取路基的湿度调整系数，二者相乘后得到回弹模量值。粒料层弹性模量按材料类型由附录查取无机结合料稳定类基层弹性模量采用考虑结构层收缩开裂后的有效模量，参照附录选用。沥青混合料基层动态模量值参照附录查取。

路基回弹模量经验参考值土组取值范围（MPa）代表值（MPa）级配良好砾（GW）240~290250级配不良砾（GP）170~240190含细粒土砾（GF）120~240180粉土质砾（GM）160~270220粘土质砾（GC）120~190150级配良好砂（SW）120~190150级配不良砂（SP）100~160130含细粒土砂（SF）80~160120粉土质砂（SM）120~190150粘土质砂（SC）80~120100低液限粉土（ML）70~11090低液限粘土（CL）50~10070高液限粉土（MH）30~7050高液限粘土（CH）20~5030注：1.对于砾和砂，D60（通过率为60%时的颗粒粒径）大时，模量取高值，D60小时，模量取低值；

2.对于其他含细粒的土组，小于0.075mm颗粒含量大和塑性指数高时，模量取低值，反之，模量取高值。

路基回弹模量湿度调整系数土组路床顶距地下水位的距离（m）1.01.52.02.53.04.0砾（GW、GP）0.64~0.790.75~0.970.85~1.140.94~1.271.02~1.461.15~1.48含细粒土砾（GF）细粒土质砾（GM、GC）1.00~1.471.20~1.701.38~1.881.50~1.971.58~2.041.71~2.12砂（SW、SP）0.56~0.660.61~0.780.65~0.890.69~1.020.73~1.090.80~1.21含细粒土砂（SF）细粒土质砂（SM、SC）0.82~1.321.00~1.551.15~1.751.27~1.851.35~1.921.47~2.02低液限粉土（ML）0.79~1.010.94~1.221.07~1.401.16~1.511.24~1.611.36~1.73低液限粘土（CL）0.71~0.990.84~1.200.94~1.381.01~1.501.07~1.581.22~1.70高液限粉土（MH）高液限粘土（CH）0.72~0.790.82~0.940.89~1.070.94~1.160.97~1.241.04~1.36注：1.对于砾和砂，D60（通过率为60%时的颗粒粒径）大时，调整系数取高值，D60小时，调整系数取低值；

2.对于其他含细粒的土组，小于0.075mm颗粒含量大和塑性指数高时，调整系数取低值，反之，调整系数取高值。

粒料类基层和底基层材料回弹模量经验参考值材料类型

取值范围（MPa）代表值（MPa）级配碎石（基层）200~400300级配碎石（底基层）180~250220未筛分碎石180~220200级配砾石（基层）150~300250级配砾石（底基层）150~220190天然砂砾105~135120

材料类型7d浸水抗压强度试件模量收缩开裂后模量疲劳破坏后模量水泥稳定类3.0~6.03000~140002000~2500300~5001.5~3.02000~100001000~2000200~400石灰-粉煤灰稳定类≥

0.83000~140002000~2500300~5000.5~0.82000~100001000~2000200~400石灰稳定类≥

0.82000~4000800~2000100~3000.5~0.81000~2000400~100050~200开级配水泥稳定碎石（CTPB）≥4.01300~1700--

无机结合料类基层和底基层材料弹性模量经验参考值（MPa）

沥青混合料类基层材料动态模量经验参考值材料类型条件取值范围（MPa）沥青混凝土（AC-10）20°C，10Hz，AH-90、-110，空隙率7%，沥青用量6%4700~5600沥青混凝土（AC-16）4500~5400沥青混凝土（AC-25）4000~5000密级配沥青碎石（ATB-25）3500~4200开级配沥青稳定碎石（ATPB）20°C，沥青用量2.5%~3.5%600~800

水泥混凝土强度和弹性模量经验参考值弯拉强度（MPa）1.52.02.53.03.54.04.55.05.5抗压强度（MPa）71115202530364249抗拉强度（MPa）0.891.211.531.862.202.542.853.223.55弹性模量（GPa）151821232527293133水泥混凝土线膨胀系数经验参考值粗集料类型石英岩砂岩砾石花岗岩玄武岩石灰岩水泥混凝土线膨胀系数10-6/˚C1212111097

混凝土面层与基层间摩阻系数经验参考值材料取值范围代表值级配碎石、级配砾石或碎砾石0.5~4.02.5沥青混凝土、沥青碎石2.5~157.5无机结合料稳定粒料3.5~138.9贫混凝土、碾压混凝土3.0~208.5注：当基层不是沥青混合料，但基层与面层间设置沥青隔层时，摩阻系数按照沥青混合料基层时选取。

4其它混凝土路面结构4.1连续配筋混凝土路面4.1.1机理与要求

纵向钢筋配筋率设计，主要控制横向裂缝缝隙宽度、横向裂缝间距、裂缝传荷能力、钢筋所承受的拉应力以及混凝土出现由纵向裂缝产生的断裂块，最主要的是控制裂缝缝隙宽度。连续配筋混凝土路面会在横向开裂后出现纵向疲劳开裂，进一步发展为纵向断裂块。增加配筋量，可减小裂缝间距和缝隙宽度，减少混凝土的断裂破坏，提高面层的平整度。横向裂缝是各影响因素交互作用，使收缩变形和收缩受阻带有很大的随机性，裂缝间距和缝隙宽度也就存在很大的变异性。规范的要求和指标，是指平均情况和平均值。

4.1.2配筋设计连续配筋混凝土面层的纵向配筋量按下述要求确定：纵向钢筋埋置深度处的裂缝缝隙平均宽度不大于0.5mm；横向裂缝的平均间距不大于1.8m；钢筋所承受的拉应力不超过其屈服强度。满足上述要求所需的纵向配筋率，一般为0.6%~0.7%（中等交通）、0.7%~0.8%（重交通）、0.8%~0.9%（特重交通）或0.9%~1.0%（极重交通）。冰冻地区路面的配筋率宜高于一般地区0.1%。

4.1.3纵向配筋率计算步骤①初拟配筋率，计算横向裂缝平均间距Ld.当Ld>1.8m时，应增大配筋率，重复上述计算至符合要求。②计算裂缝缝隙平均宽度bj,当bj≤0.5mm时，满足要求；否则应增大配筋率，重复上述计算至符合要求。

③计算钢筋应力。当不大于钢筋屈服强度时，满足要求；否则应增大配筋率，重复上述计算至符合要求。

④综合上述计算结果，最终确定配筋率，并进一步确定钢筋根数。在满足纵向钢筋间距要求的条件下，宜选用直径较小的钢筋。

4.2钢纤维混凝土路面钢纤维体积率：一般为0.6%~1.0%。面层厚度：普通混凝土面层厚度的0.75~0.65倍，按钢纤维掺量确定。最小厚度，极重、特重或重交通180mm；中等或轻交通160mm。集料公称最大粒径：钢纤维长度的1/2~2/3，并不宜大于26.5mm（铣削型钢纤维）或19mm（剪切型或熔抽型钢纤维）。钢纤维抗拉强度标准值：不宜小于600级（600~1000MPa）。水泥用量：不得少于，非冰冻地区360kg/m3，冰冻地区380kg/m34.3复合式路面沥青混凝土上面层的厚度不宜小于40mm。混凝土下面层的计算厚度，应满足设计要求。混凝土下面层与沥青混凝土上面层之间应设置粘层。

混凝土下面层的临界荷位，为板的纵向边缘中部。设计轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力，按单层板计算确定。应力折减系数、荷载疲劳应力系数和综合系数的确定方法，与无沥青上面层时完全相同。设计轴载Ps和最重轴载Pm在混凝土下面层临界荷位处产生的荷载应力和最大荷载应力分别按下式计算。

4.4加铺层结构设计4.4.1路面损坏状况调查评定旧混凝土路面的损坏状况采用断板率和平均错台量两项指标评定路面损坏状况分为4个等级，各个等级的断板率和平均错台量的分级标准见下表。路面损坏状况分级标准

等级优良中次差断板率（％）≤55~1010~20＞20平均错台量（mm）≤33~77~12＞12

4.4.2接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定♥旧混凝土面层板的接缝传荷能力和板底脱空状况采用弯沉测试法调查评定，弯沉测试宜采用落锤式弯沉仪。♥测定接缝传荷能力的试验荷载应接近于设计轴载的一侧轮载。将荷载施加邻近接缝的路面表面，实测接缝两侧边缘的弯沉值。按下式计算传荷接缝的系数

旧混凝土面层的接缝传荷能力分为4个等级。接缝传荷能力分级标准等级优良中次差（％）≥8060~8040~60＜40

4.4.3沥青加铺层结构设计沥青加铺层可设单层或双层沥青面层，至少有一层采用密级配沥青混料，可根据需要设置调平层，在路面边缘设置内部排水系统。沥青加铺层与原水泥混凝土面板之间宜撒布改性沥青，加强层间结合，避免层间滑移。减缓反射裂缝的措施：

⑴增加沥青加铺层的厚度；

⑵采用掺加纤维及橡胶等改性沥青混合料；

⑶在旧混凝土板顶面或加铺层内设置应力吸收层等夹层；⑷沥青加铺层下层可采用大粒径沥青碎石。沥青加铺层厚度应与混合料的公称最大粒径相匹配，按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为80mm。

4.4.4分离式混凝土加铺层结构设计在旧混凝土面层与加铺层之间应设置隔离层。隔离层材料宜选用沥青混凝土，厚度不宜小于40mm。分离式混凝土加铺层的接缝形式和位置，按新建混凝土面层的要求布置。加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。加铺层和旧混凝土面层应力分析，按分离式双层板进行，旧混凝板各参数采用实测值。加铺层的设计厚度，按加铺层和旧混凝土板的应力分别满足要求确定。

4.4.5结合式混凝土加铺层结构设计采用铣刨、喷射高压水或钢珠、酸蚀等方法，打毛清理旧混凝土面层表面，并涂敷粘结剂，使加铺层与旧混凝土面层结合成整体。结合式加铺层厚度不宜小于60mm。加铺层的接缝形式和位置应与旧混凝土面层的接缝完全对应和对齐，加铺层内可不设拉杆或传力杆。加铺层和旧混凝土板的应力分析，按结合式双层板进行。旧混凝土板的参数实测值。加铺层的设计厚度，按计算及要求确定。

4.4.6旧沥青路面加铺水泥混凝土路面结构设计在旧沥青面层与水泥混凝土加铺层之间应设置调平层。调平层材料可选用沥青混凝土等。加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm.计算确定旧沥青路面顶面的当量回弹模量，并按照新建水泥混凝土路面进行加铺层设计。超薄水泥混凝土加铺层的厚度宜为80~130mm，面板平面尺寸1.0~2.5m，切缝深度为面层板厚的1/4～1/3，缝宽3~5mm，无需封缝。

公路沥青路面设计规范

组织管理编写组12单位，14人顾问组7人工作基础

交通部原公路司、西部中心分别立项进行研究，取得重要成果，在此基础上开展规范研究与编制。调研工作前期研究基础上，需进行一些调研：典型路面结构交通轴载参数典型路段资料收集设计方法验证工作进度沥青路面设计规范对相关规范规程如施工规范、材料试验规程等具有带动作用，要求编制科学合理，迅速完成。编制工作2011年启动，2012年底完成报批稿。

沥青路面设计规范编制工作

1.1沥青路面设计指标

沥青路面结构设计应能保证路面结构在规定的设计基准期内，在所在地环境条件和交通荷载作用下，符合相应损坏标准和预定保证率的要求。

沥青路面设计指标有：沥青层和无机结合料稳定层的疲劳开裂粒料层和路基顶面的永久变形沥青面层的低温开裂1.2路面结构力学模式

应用弹性层状体理论解析解（层间连续接触）分析各特征计算点的力学响应量。计算分析的响应量为：沥青层底面的弯拉应变、无机结合料层底面的弯拉应力、粒料层及路基顶面的竖向压应变。1.路面结构分析

1.3路面疲劳开裂预估沥青路面疲劳分析的响应为沥青层底面的拉应变、无机结合料层底面的拉应力，分别计算平行于行车方向和垂直于行车方向的力学响应量，确定力学响应的关键位置和方向。沥青层疲劳寿命依据该层底面的最大拉应变以及沥青混合料的组成和性质，计算沥青层的疲劳寿命。(1.3.2)

式中：Nf——沥青层的疲劳寿命；

ε——沥青层底面最大拉应变（10-6）；

S——沥青混合料参考温度20℃下的动态模量（MPa）；

VFA——有效沥青饱和度（%）；

hac——沥青层厚度（mm）；

KT1——沥青层温度换算系数，按所在地区和沥青层厚度参照下表选用；

KR——保证率系数，高速公路0.1528；一级公路0.2328；二级公路0.3060；三级和四级公路0.7523。

温度修正系数（沥青层疲劳）无机结合料稳定层的疲劳寿命

依据该层底面的最大弯拉应力计算确定。

式中：Nf——无机结合料稳定层的疲劳寿命；

σt——无机结合料稳定层底面的最大弯拉应力（MPa）；

ke——考虑收缩裂缝影响的应力增大系数；

k1——考虑裂缝扩展的寿命增大系数；

kT2——温度换算系数；

kR——保证率系数，高速公路，kR

=1.6278；一级公路，kR

=1.2628；二级公路，kR

=1.0260；三级和四级公路，kR

=0.2466；

a，b——试验回归系数，水泥稳定类材料，a=12.409，b=12.570；二灰稳定类材料，a=11.853，b=13.317.应力增大系数ke材料无侧限抗压强度（MPa）稳定层厚度（mm）200>200<31.10~1.151.20~1.303~121.251.40

寿命增大系数k1稳定层厚度(mm)100150200250300350400k11.001.361.892.633.655.067.03温度换算系数kT2沥青层厚度（mm）黑河大连北京、济南、郑州合肥、上海、杭州、长沙、南宁福州武汉、韶关、广州成都腾冲1002.401.552.00~2.052.30~2.402.582.93~3.191.691.352002.701.592.08~2.112.57~2.702.863.26~3.571.761.25

1.4沥青面层低温开裂预估

依据设计的路面结构及磨耗层沥青劲度模量，计算路面在通车不同年份的低温及裂缝指数。

式中:I——裂缝指数，定义为两个车道100米区间内裂缝条数，贯穿两个车道的算1条，贯穿1个车道的算1/2条，裂缝小于1个车道的不计入；

S——磨耗层沥青BBR试验劲度模量（MPa），试验温度为路面低温设计温度提高10℃；

m——路面低温设计温度（℃）；

hac——沥青层厚度（mm）；

a——路龄（年）；

d——路基类型参数，砂d=5，粉质粘土d=3，粘土d=2。

1.5路面永久变形预估

沥青层永久变形

依据各分层沥青混合料的轮辙试验参数，计算各沥青层的永久变形量并进行累加。

式中：R——各沥青层的永久变形量（mm）；

T——路面高温设计温度（℃）；

P——设计荷载作用下，各层层顶的压应力（MPa）；

Ns——设计基准期内设计轴载累计作用次数；

V——各分层施工完成后的空隙率代表值（%）；

hi——各分层厚度（mm），各分层厚度不得大于50mm，大于50mm时分为两层或两层以上计算；T0、P0、N0、V0、d0、R0——分别为标准试验条件下对应的试验温度、压强、作用次数、空隙率、试件厚度、轮辙深度。

粒料层永久变形

粒料层最大主应力比不大于容许主应力比。计算主应力时，沥青层的动态压缩模量按参照温度20˚C时的数值取用。

式中：——粒料层主应力比；

Ns——设计基准期内设计轴载累计作用次数。

路基永久变形分析

路基顶面的最大竖向压应变应不大于容许压应变值。计算压应变时，沥青层的动态压缩模量参照温度20˚C时的数值取用。

式中：εz——路基顶面容许压应变（10-6）；

kR——保证率系数，高速公路0.545；一级公路0.622；二级公路0.732；三级和四级公路0.928。

1.6交通荷载荷载分级

沥青路面所承受的交通荷载作用，按设计基准期内设计车道所承担的设计轴载累计作用次数分为5个等级。

表1.6交通荷载等级交通荷载等级极重特重重中等轻设计车道设计轴载累计作用次数Ne（×106）>100100~2525~1212~3<3

参数采集

依据设计项目的重要性（公路等级）、工程规模和投资量的差别，分别按3个层次对交通荷载参数采集的精细和可靠程度提出不同要求：1第一层次，采集交通量和实测轴载谱数据；2第二层次，采集货车交通量数据和本地区各类货车轴载谱数据；3第三层次，采集年平均日交通量和货车比例数据。

1.7路面结构设计流程采用力学－经验法建立基于多层弹性体系理论的沥青路面结构设计流程。

否是交通初拟路面结构损坏分析疲劳永久变形低温开裂相应损坏标准合适？选定路面结构和材料要求环境路基路面材料特性2.结构组合设计

2.1一般要求积极采用经过技术经济论证和实践检验的沥青路面新结构和新材料。结构组合设计时，应注意控制相邻结构层的刚度比，以减小沥青面层剪应力和结构层层底拉应力。采取技术措施，增强路面结构层间结合，提高结构的整体性。包括设置合适的透层、粘层、下封层，改进施工工艺减少层间污染，加强界面处理等。设计完善的排水、防水体系，避免雨雪水、层间水等在路面结构中滞留。

季节性冰冻地区的路面结构总厚度不应小于规定的最小防冻厚度。沥青路面结构最小防冻厚度（mm）路基干湿类型路基土质当地最大冰冻深度（mm）500~10001010~15001510~2000>2000中湿粘质土300~450350~500400~600500~700粉质土300~500400~600450~700500~750潮湿粘质土350~550450~600500~700550~800粉质土400~600500~700600~800650~1000注：冻深小或填方路段，或者防冻层采用隔温性能良好的材料，可选用低值；冻深大或挖方及地下水位高的路段，或者防冻层选用隔温性能差的材料，应采用高值。

2.2路面结构组合原则贯彻路基路面一体化设计的理念，确保路基具有足够的承载能力，路面结构组合与路基状况相适应。不同结构层组合的沥青路面使用过程中的损坏特点有差异，应根据工程的水文地质、气候、交通、材料特点，结合当地的工程经验，拟定合适的沥青路面结构层组合方案。各种结构组合方案的沥青路面损坏类型路面类型沥青类基层和粒料类基层无机结合料类基层面层厚度厚中厚薄厚中厚、薄主要损坏类型永久变形（面层为主）疲劳开裂永久变形（粒料层和路基）永久变形(面层)反射裂缝(面层)次要损坏类型疲劳开裂永久变形-疲劳开裂冰冻地区低温缩裂(面层)

粒料类基层选用优质集料级配碎石或水结碎石做基层。其底基层可以选用质量稍差的级配碎（砾）石或水结碎石，也可以选用水泥、石灰－粉煤灰（二灰）或石灰稳定碎（砾）石或土。粒料类基层沥青路面结构层组合方案结构类型粒料类基层面层磨耗层密级配沥青混合料、沥青玛蹄脂碎石（SMA）、开级配沥青磨耗层、沥青表面处治联结层密级配沥青混合料或不设置（轻交通路面）基层基层级配碎石、填隙碎石底基层级配碎（砾）石、填隙碎石水泥、石灰-粉煤灰或石灰稳定碎（砾）石或土防冻层（季冻区）不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的砾类土）路基路床顶面模量要求50MPa、80MPa或

100MPa

沥青混合料类基层选用热拌沥青混合料（包括密级配沥青混合料和开级配沥青碎石）或者沥青贯入碎石。底基层可以选用粒料（级配碎石）、无机结合料稳定粒料（水泥稳定碎石或石灰－粉煤灰稳定碎石）或者热拌沥青混合料（全厚式沥青路面）。选用开级配沥青碎石做排水基层或者反射裂缝减缓层时，其底基层必须满足不透水的要求。结构类型沥青结合料类基层面层磨耗层密级配沥青混合料、沥青玛蹄脂碎石（SMA）、开级配沥青磨耗层、沥青表面处治联结层密级配沥青混合料基层基层热拌沥青混合料热拌沥青混合料、沥青贯入碎石开级配沥青碎石底基层级配碎石水泥或石灰-粉煤灰稳定碎石防冻层（季冻区）不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的砾类土）路基路床顶面模量要求50MPa、80MPa或100MPa沥青结合料类基层沥青路面结构层组合方案

无机结合料稳定类基层采用水泥稳定碎石、石灰-粉煤灰稳定碎石等材料；其底基层可以选用粒料，如级配碎（砾）石或水结碎石等，也可以选用无机结合料稳定粒料（砾石、未筛分碎石、天然砂砾等）或土，见下表。结构类型无机结合料类基层面层磨耗层密级配沥青混合料、沥青玛蹄脂碎石（SMA）、开级配沥青磨耗层、沥青表面处治联结层密级配沥青混合料或不设置基层基层水泥或石灰-粉煤灰稳定碎石底基层水泥、石灰-粉煤灰或石灰稳定碎（砾）石或土级配碎（砾）石、填隙碎石防冻层（季冻区）不易冻胀的粒料（细料含量小于6%~10%的砾类土）路基路床顶面模量要求50MPa、

80MPa或100MPa

无机结合料类基层沥青路面结构层组合方案

2.3基层和底基层基层和底基层具有足够的强度（承载能力）、良好的抗车辙和抗疲劳开裂性能，及耐久性和水稳定性（抗剥落、耐冲刷）。依据交通荷载等级、材料供应情况和结构层组合要求，选用基层和底基层的组成材料种类。无机结合料稳定类和沥青混合料类基层和底基层的厚度及相应材料的抗疲劳性能，应满足设计基准期内基层或底基层的疲劳寿命要求。各种基层和底基层的结构层适宜厚度，按所选集料的公称最大粒径和压实效果的要求而定。基层或底基层的设计层厚超出相应材料的适宜层厚范围的上限时，需分层铺设和压实。当采用重型压实机械时，经过论证，压实厚度可适当放宽。

基层和底基层组成材料种类选用类型材料类型适用场合无机结合料稳定类水泥稳定碎石,石灰-粉煤灰稳定碎石各交通等级的基层和底基层贫混凝土极重交通、特重交通的基层水泥稳定开级配碎石多雨地区、特重或重交通的排水基层水泥稳定未筛分碎石、砾石石灰-粉煤灰稳定未筛分碎石、砾石石灰稳定未筛分碎石、砾石轻交通的基层各交通等级的底基层水泥土、石灰土、石灰-粉煤灰土轻交通的基层中等交通和轻交通的底基层沥青混合料类密级配沥青碎石,半开级配沥青碎石极重交通、特重交通和重交通的基层开级配沥青碎石多雨地区、特重或重交通的排水基层沥青贯入碎石中等和轻交通的基层粒料类级配碎石（优质碎石）重交通、中等交通和轻交通的基层级配碎石（未筛分碎石）轻交通的基层各交通等级的底基层级配砾石、级配碎砾石填隙碎石

选用无机结合料稳定类材料做基层或底基层时，应控制它与下卧层的相对刚度，勿使其层底出现过大的拉应力。并且，其下卧层宜选用细料含量少的无结合料类材料，以防止产生唧泥病害。无机结合料稳定类基层或底基层的上层可选用由半开级配沥青碎石或开级配沥青碎石组成的反射裂缝缓解层。同时，必须设置路面边缘排水系统，将渗入水排引出路基。年降水量大于1000mm的潮湿多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路，宜在沥青面层下设置开级配沥青碎石排水基层，并设置路面边缘排水系统，将渗入水排引出路基。排水基层下应设置不透水的结构层次。贫混凝土基层必须设置横向缩缝，一次摊铺宽度大于7.5m时，必须设置纵向缩缝。

2.4面层磨耗层材料按公路等级、交通荷载等级、使用要求的不同，选择面层磨耗层的材料类型。密级配沥青混合料可适用于各种交通等级。极重、特重交通或重交通的磨耗层，可选用SMA。重交通或中等交通的高速公路或者有低噪声要求的路段，可选用开级配沥青混合料作为抗滑磨耗层或透水磨耗层。轻交通或中等交通的三级和四级公路，可选用沥青表面处治作为磨耗层。联接层材料面层联结层宜选用密级配沥青混合料。在极重、特重交通和重载公路上，可以选用SMA。平整度新建高速公路和一级公路的路表平整度应满足国际平整度指数（IRI）不低于2.0m/km的要求，二级公路应满足国际平整度指数（IRI）不低于3.5m/km的要求。高速公路、一级公路和二级公路交工验收时的路表抗滑性能，宜符合横向力系数SFC6054，构造深度TD0.55mm的要求。

沥青混合料轮辙试验蠕变率（次/mm）的要求（不小于）

交通分级(×106轴次数)

距路表深度(mm)温度分区I-1、I-2、I-3、I-4II-1II-2、II-3、II-4III-210~1001500（2400）600800600>10060060060060030~1003200（4500）10001500600>1001000（1500）600600600120~1005500320045001500>100250010001500600注：1.按30年最热月平均日最高气温的平均值分为：I(夏炎热区)->30°C；II（夏热区）-20~30°C；III（夏凉区）-<20°C；

2.按30年极端最低气温分为：1（冬严寒）-<-37°C；2（冬寒）--37~-21.5°C；3（冬冷）--21.5~-9°C；4（冬温）->-9°C；

3.括号内数值表示海口或类似地区的性能要求。

面层热拌沥青混合料的抗车辙性能以轮辙试验的蠕变率表征，按气候条件、交通等级和结构层位的不同，应分别符合技术要求。

沥青混合料的抗疲劳性能应满足设计基准期内沥青面层的疲劳寿命要求。沥青面层的厚度依据公路等级、交通荷载等级、基层类型、气候条件和当地使用经验，经技术论证后选定。沥青路面面层厚度参考范围交通荷载等级极重、特重重中等轻面层参考厚度（mm）≥200150~20080~150≤80

密级配沥青混合料的结构层最小厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5~3.0倍。沥青玛蹄脂碎石混合料和开级配沥青混合料的结构层最小厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.0~2.5倍。

各种磨耗层的结构层适宜厚度，按所选集料的公称最大粒径和压实效果的要求确定。沥青混合料类型集料公称最大粒径（mm）4.759.513.219.0密级配沥青混合料（细型）12.5~1925~37.530~62.550~70密级配沥青混合料（粗型）-30~5037.5~7557.5~75沥青玛蹄脂碎石-25~37.537.5~5050~62.5开级配沥青磨耗层-19~2525~37.5-沥青表面处治单层式10~15，双层式15~25，三层式25~30各种沥青混合料组成的磨耗层的适宜层厚（mm）

各种联结层的结构层适宜厚度，按所选集料的公称最大粒径和压实效果的要求确定。联结层设计层厚超出相应材料的适宜层厚范围时，需分层铺设和压实。

各种沥青混合料组成的联结层的适宜层（mm）沥青混合料类型集料公称最大粒径（mm）1925密级配沥青混合料（细型）50~7075~100密级配沥青混合料（粗型）57~7575~150沥青玛蹄脂碎石50~62.5-

选用开级配沥青混合料做抗滑磨耗层或透水磨耗层时，应设置路面边缘排水系统，将渗入水排引出路基。

2.5桥面铺装水泥混凝土桥面沥青铺装体系由防水粘结层、沥青铺装层、防水及排水设施组成，应系统设计。桥面混凝土应进行处理，确保干燥、清洁、平整，处理方式包括人工或机械清扫、喷砂、打毛、精铣刨等，桥面的处理方式应与防水粘结层材料性能相适应。高速公路、一级公路的桥面防水粘结层应专门设计，二级及以下等级公路桥面防水粘结层可采用与其他路段下封层相同的形式。

防水粘结层的选择应与公路等级、桥梁类型、工程环境条件等相适应。应检验防水粘结层与桥面及沥青铺装间的抗剪强度和拉拔强度。高速公路、一级公路的桥面沥青铺装层的厚度宜为70~100mm，须采用上下两层，铺装下层应能与防水粘结层共同组成防水体系，铺装上层厚度不小于30mm，采用密实、抗滑、耐磨耗的沥青混合料。二级及以下等级公路的桥面沥青铺装层的厚度宜为50~90mm。桥面沥青铺装层方案应与其他段落的路面结构相协调，以便于施工组织。桥头搭板的面板处理、防水粘结层及沥青铺装层的材料、结构应与桥面一致。

3.材料设计参数

3.1气候因素分区3.1.1

等效温度系数

按地区、路面结构和设计指标查附表取用。

3.1.2湿度指数

湿度指标（TMI）由干旱指数Ia（年水不足量与年潜在水蒸散量之比）和湿度指数Ih（年水径流量与年潜在水蒸散量之比）两部分组合确定。式中：Ry——y年的水径流量（cm）；

DFy——y年的水不足量（cm），在DFy项前加入系数60，是基于水渗入土要易于从土中提取出的假设；

PEy——y年的潜在水蒸散量（cm）。

全国TMI区划图

3.2路面材料和路基土性质参数确定依据设计项目的重要性（公路等级）、工程规模和投资量差别，分别按3个层次提出要求：1第一层次，按标准试验方法，实测材料和土的性质参数；2第二层次，实测材料和土的物性参数，利用经验关系式确定材料和土的性质参数；3第三层次，参照规范附录的参考值表，按项目具体情况酌情选用。

沥青混合料动态模量试验和分析等级和标准的选定。沥青混合料动态模量试验与分析等级的选择混合料特性等级1等级2等级3等级4基于标准试验的全面分析基于标准试验的简化分析基于预估模型的简化分析基于推荐值基质沥青常规级配可选用以提高精度或满足研究需要可选用以提高精度推荐采用可参考使用基质沥青非常规级配可选用以提高精度或满足研究需要推荐采用可酌情参考使用不可采用改性沥青推荐采用推荐采用不可采用不可采用

青混合料动态模量试验与分析分级标准等级1234模量取用基于标准试验的全面分析基于标准试验的简化分析基于预估模型的简化分析基于推荐值试验类型单轴压缩动态模量试验材料性质参数的试验不做试验试验温度（°C）-10、5、20、35、50或5、20、3520--加载频率（Hz）25、10、5、1、0.5、0.1或10、5、1、0.110--

3.3材料性质参数值3.3.1土和粒料回弹模量土和粒料物性参数与回弹模量模型3参数的经验关系式：

1.土（3.4.1）

2．级配碎石式中：PI——塑性指数（%）；

w——含水量（%）；

γdmax——最大干密度（g/cm3；

CD___压实度（%）；P0.075——

0.075mm筛通过百分率（%）；

P5——

5mm筛通过百分率（%）；

d6060%——通过百分率对应的粒径（m

（3.4.2）（3.4.3）%

标准条件下粒料层回弹模量参考值范围。

粒料层回弹模量参考值（MPa）范围材料分类轻交通中等交通重、特重、极重交通注释取值范围代表值取值范围代表值取值范围代表值级配碎石250~650450200~500350150~400*300*上基层250~550400200~400300--基层180~300220180~250215180~250210底基层级配砾石200~400300150~300250--基层150~250195150~220190150~200180底基层注：*-当超载现象显著时，取值范围为200~500，代表值为350；级配偏粗的取高值，级配偏细的取低值。

路基回弹模量参考值（MPa）范围材料分类轻交通中等交通重、特重、极重交通取值范围代表值取值范围代表值取值范围代表值G（砾）110~125120115~130125120~135130GF（含细粒土砾）100~120110105~125115110~130120GM（粉土质砾）100~115110105~120110110~125115GC（黏土质砾）95~11510595~120105100~120110S（砂）95~11010095~115105100~120110SF（含细粒土砂）90~1059595~110100100~115105SM（粉土质砂）65~857570~908075~9585SC（黏土质砂）60~807065~857570~9080ML（低液限粉土）50~706050~756555~8070MLS/MLG(含砂/含砾低液限粉土）60~806565~857070~8575CL（低液限粘土）50~706055~756555~8065CLS/CLG（含砂/含砾低液限粘土）60~806565~807065~8570注：无塑性土，级配偏粗的取高值，级配偏细的取低值；带塑性土，塑性指数大的取高值，塑性指数（2<PI≤18）的取低值。标准条件下路基回弹模量参考值范围。

路基回弹模量参考值（MPa）范围材料分类轻交通中等交通重、特重、极重交通取值范围代表值取值范围代表值取值范围代表值砾类土110~125110105~130115110~135120土质砾95~11510595~120105100~125110砂类土90~11010095~1