沥青结合料类基层沥青路面组合方案
面层 磨耗层 联结层 基层 基层 底基层 密级配沥青混凝土、SMA、OGFC、沥青表面处治 密级配沥青混凝土或缺失 密级配沥青碎石、半开级配沥青碎石、 开级配沥青碎石、沥青贯入碎石 级配碎（砾）石 水泥、石灰-粉煤灰或 石灰稳定碎（砾）石或 土
路基
路床顶面模量要求≥ 40MPa、60MPa或100MPa
季冻 地区
沥青层 永久变形 沥青层 疲劳开裂
沥青层 疲劳开裂 沥青层 永久变形
基层和路基 永久变形
面层 永久变形
基层 疲劳开裂
面层低温缩裂
面层反射裂缝
3. 使用性能标准、设计寿命和设计可靠度
3.1 使用性能标准

沥青层疲劳
轮迹带开裂率10%（试验路） 裂缝密度1.0m/m2（加速加载试验）

无机结合料层疲劳
设计分析期应至少包含一次或一次以上的路面改建活动。
设计寿命为10年及以上的路面，分析期一般取为30～40年， 长寿命路面的分析期可取为50年。
3.3 设计可靠度

概念
设计使用性能满足预定使用性能标准的概率 各类损坏的设计可靠度 = 损坏预估的均值+βs

结构损坏设计可靠度
沥青层疲劳开裂、无机结合料层疲劳开裂、路基永久变形
无机结合料类基层沥青路面组合方案
面 层 磨耗层 联结层
基 层 基层 底基层
密级配沥青混凝土、SMA、OGFC、沥青表面处 治 密级配沥青混凝土或缺失
水泥或石灰-粉煤灰稳定碎石、贫混凝土 级配碎（砾）石、 填隙（水结）碎石 水泥、石灰-粉煤灰或 石灰稳定碎（砾）石或土
路基
路床顶面模量要求≥40MPa、60MPa或100MPa
设计标准
特重冻区 3级 4级 重冻区 1或 2级 2或 3级 3或 4级 中冻区 1级 1或 2级 2或 3级
公路等级 高速 一级 二级
3.2 设计寿命和设计分析期

设计年限
现行规范规定
不反映交通荷载繁重程度，实际使用年限偏离设计年限 不明确损坏类型及结构层次 未结合设计思想

设计寿命
设计轴载累计轴次 年平均日货车交通量
0.23 1.01 0.99 0.77 0.99 0.01 0 0 0.99
4.3 设计轴重

规范轴重
现行规范:单轴-双轮 100kN单轴 修改方案: （1）路上行驶的主要重型车的轴重作为设计轴重； （2）按行驶车辆的轴型和轴载谱，计算分析与其 疲劳损伤当量的轴重作为设计轴重；等等。

轴重当量换算
i Pi k pi a1a2 N fi s Ps N fs
b b
式中：Φi、Фs——轴载Pi和设计轴载Ps所产生的应力或应变变量，如沥青层底 面拉应变、无机结合料结构层底面拉应力、路基顶面压应变等； b——各类损坏预估模型中应力或应变变量项的乘幂数，对沥青层疲 劳，b = 3.97，对水泥稳定碎石层疲劳，b = 12，对路基顶面 压应变时，b = 4.30等； a1——轮组系数，与轮组类型和结构层厚度有关的参数； a2——轴型系数，与轴型和结构层厚度有关的参数。
多指标沥青路面结构设计方法
研究成果介绍 2012.5
1.技术方案 2.路面结构层组合方案和损坏类型 3.使用性能标准、设计寿命和设计可靠度 4.交通荷载作用 5.环境因素影响 6.材料性质参数 7.路面结构使用性能 8.各类路面结构使用性能分析 9.结论、创新点、今后研究
1. 技术方案
（1）遵循力学-经验法 （2）多个单项设计指标控制对应的路面损坏 （3）损坏模型建立以室内试验为主，现场试验和性 能观测数据标定 （4）当量损伤法计量交通荷载的累积损伤 （5）材料力学性质指标和试验方法 （6）参数确定分三个层次 （7）以弹性层状体系解分析力学响应
粒料基层（%）
粒料底基层（%） 路基（%）
15
45 10
15
10 5
10
5 5
0
0 0

低温缩裂 分级
一级 二级 三级 50~36 四级 35~26 五级 25~15 六级 <15 >100 100~51
等级 开裂间距 （m）
裂缝指数
路面状况
<1
优

1~2
良
>2~3
中
>3~4
及格
>4~7
>7
次，中修 差，大修
交通荷载等级
100kN
极重
>48 >38 >50
特重
48~24 38~12 50~25
重
24~12 12~4.6 25~12
中等
12~4 4.6~1 12~3
轻
<4 <1 <3
沥青层疲劳、路基变形(106)
轴次 无机层疲劳(108) 年平均日货车交通量（100辆/日）

设计分析期
设计分析期是对各路面结构设计方案分析评价采用的时间段。
2.4 损坏类型
♦ 沥青结合料类结构层的疲劳开裂 ♦ 无机结合料类结构层的疲劳开裂 ♦ 沥青面层的永久变形 ♦ 粒料层和路基的永久变形 ♦ 沥青面层的低温缩裂 ♦ 沥青层的反射裂缝
损坏类型
类型 面层 厚度 沥青结合料类和无结合料类基层 厚 中厚 薄 无机结合料类基层 厚 中厚、薄
主要 损坏 次要 损坏
wv w
s w
或
w w
w s
式中：S——饱和度（ % ）； w v——体积含水率（%）； w——质量含水率（%）； γs、γw——土的干密度和水的密度（g/cm3） Gs——土的相对密度。

土的基质吸力
路基湿度决定于土吸持水分的能力，归之于土颗粒的分子引力 作用和孔隙的毛细管力作用，即土的基质吸力。
0.1
1
10 100 1000 10000 1E+05 1E+06 基质吸力(kPa)

平衡湿度
由地下水位高度→土的基质吸力→ 土-水特性曲线→饱和度和含水率 各类土距地下水位不同距离处的平衡湿度（%） 地下水位 0.5 1.5 2.0 深 1.0 S(%) w(%) S(%) w(%) 100~93.7 24.1~19.1 100~93.2 29.0~19.6 89.9~80.5 21.9~16.4 93.1~80.3 26.6~16.9 85.8~76.1 20.9~15.5 89.9~75.6 25.7~15.9 83.4~73.1 20.3~14.9 87.8~72.7 25.1~15.3
公路等级 高速 一级 二级 三、四级
设计可靠度(%) 可靠指数β
95~85 1.65~0.84
95~75 1.65~0.67
85~70 1.04~0.52
75~50 0.67~0
3.4 路面结构使用性能评定
交通荷载 路基承载力 湿度 温度 路面材料性质
公路等级
结构层组合设计 使用性能分析
设计可靠度

公路货车交通分类（TTC）
货车类型分布系数 TTC分类 TTC1 TTC2 TTC3 TTC4 TTC5 整车比例（%）半挂车比例（%） <40 <40 40~70 40~70 >70 >50 <50 >20 <20 8 5 14 11 6 调查公路数

轴数系数
车辆类型
轴型 前轴 单轴 双联轴 三联轴 3 1 1 0 0 4 1 0 1 0 5 1 0 0 1 6 1 7 1 8 1 9 1 0 1 1 10 2 1 0 1
复合式沥青路面结构层组合方案
面 表面层 层 下面层 基 层 基层 底基层 路基 密级配沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石 沥青碎石或应力吸收层或缺失 连续配筋混凝土
水泥混凝土或贫混凝土
沥青碎石、级 配碎石 水泥或石灰粉 贫混凝土、水泥或石 煤灰稳定碎石 灰粉煤灰稳定碎石
级配碎(砾)石、水泥或石灰粉煤灰稳定土 路床顶面模量要求≥ 40MPa、60MPa或100MPa
土组
低液限 粉土 低液限 粘土
5.4 干燥类路基

湿度指数（TMI） —气候因素指标
TMI y 100R y 60DFy PEy
式中：Ry—y年的水径流量（cm）； DFy—y年的水不足量(cm)； PEy—y年的潜在蒸散量(cm)。
TMI计算以年为周期，逐月计算累加得到。各月降水量减去蒸散量为正 时，多余水被土层存储。当蒸散量大于降水量时，缺少的水从土层储存水中 提取出，其余量即为土层的含水率；当土层内储水量不能满足提取数量要求 时，不满足部分即为不足量DF。
损坏指标 轮-轴型
沥青层底拉应变
路基顶压应变
无机层底拉应力
单轮 双联 三联 单轮 双联 三联 单轮 双联 三联
系数
数值
α1
4.5
α2
1.6
α2
2.0
α1
2.3
α2
2.0
α2
3.9
α1
8.6
α2
1.3
α2
2.4
5. 环境因素影响
5.1 路基湿度与基质吸力

路基湿度指标 饱和度
采用稠度表征路基的湿度，无法反映非粘性土的湿度状态，单以含水率表征湿 度，也无法准确反映它对回弹模量的影响，因为含水率变化会同时引起土密实度发 生变化，而后者也是影响回弹模量的一项主要因素。土的饱和度反映了含水率及密 实度的影响。 饱和度按下式确定： wv w 或 S S s w 1 1 Gs w s Gs
20 19 18 17
路基含水率w/%
16 15 14 13 12 11 10 9 Jun Aug Oct Dec Feb
h=46cm
Apr Jun Aug Oct