沥青路面结构设计论文范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了4篇沥青路面结构设计论文范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

1概述

我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。

由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。

2国内外研究概况

2.1国外国道主干线基层的结构特点

国外国道主干线基层结构有以下特点：

(1)多数采用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基层也用结合料处治材料。

(2)使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。

(3)有的国家用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层+基层的上层)常大于20cm。

经过几十年的总结，国外在半刚性基层沥青路面结构组合上虽有所改进，但半刚性材料仍是常采用的基层和底基层材料。

2.2国外典型结构示例

国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善，已经提出了比较成熟的设计方法，并且许多国家提出了典型结构设计方法，表1给出了法国典型结构一个范例。

表1

土的等级

交通等级

PF1

PF2

PF3

To(750-2000)

7BB+7BB+25GC+25GC

7BB+7BB+25GC+20GC

7BB+7BB+25GC+25GC

T1(300-750)

8BB+25GC+25GC

8BB+25GC+20GC

8BB+20GC+20GC

T2(150-300)

6BB+25GC+22GC

6BB+22GC+20GC

6BB+20GC+18GC

T3(50-150)

6BB+22GC+20GC

6BB+18GC+18GC

6BB+15GC+15GC

注：(1)交通等级栏下括号内的数值指一个车道上的日交通量，以载重5t以上的车计；

(2)PF1，PF2和PF3指土的种类和土基的潮湿状态，PF1相当于一般的土基；

(3)BB指沥青混凝土，GC指水泥粒料；

(4)表中数字单位为cm。

一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青路面结构见表2。

一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青结构表表2

国家

沥青层厚度(cm)

半刚性材料层厚度(cm)

备注

日本

20～30

水泥碎石，30～20

荷兰

20～26

水泥碎石，40～15

西德

30

贫混凝土，15

另有防冻层

英国

9.5～16.9

贫混凝土，15另

有底基层

瑞典

12.5

水泥粒料

南非

17.5

水泥砂砾，30

西班牙

8

水泥粒料

当前的规定

2.3其它高速公路路面结构

沥青路面典型结构设计表3

道路名称

长度

(km)

路面结构

面层(cm)

基层(cm)

底基层(cm)

广佛路

15.7

4中粒式

5细粒式

25水泥碎石或

31水泥石屑

25-28水泥土

沈大路

375

4中粒式

5细粒式

6沥青碎石

25水泥碎石

京津塘

142.5

5中粒式

6细粒式

12沥青碎石

25水泥碎石

30石灰土

京石

14

4中粒式

8沥青碎石

15二灰碎石

40石灰土

济青路

15-18开级配中粒式

38-40二灰碎石

42石灰土

正在建设的沪宁高速公路路面结构如表4。

表4

标段

结构

层

A1

B4

B5

B7

C1

C4

C5

C2

D1

D6

D7

D9

E1

E5

F1

F6

F7

G1

G2

G4

G5

G6

面层

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

16

AC

基层

30

LFA

30

LFA

25

LFA

25

LFA

40

LFA

38

LFA

30

LFA

20

LFA

18

LFA

20

LFA

20

LFA

底基层

30

LF

30

LFS

33

LS

33

LFS

18

LF

20

LFS

33

LFS

40

LFS

36

FS

40

LFS

40

LFD

注：AC-沥青面层(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；

LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；

LFS-二灰土，LFD-二灰砂。

国内七·五期间修筑的主要几条试验路的结构、实体工程及正在建设的一些高等级公路的结构表明，半刚性基层是沥青路面最主要的结构类型，同时，不同设计人员所提出的结构组合相差较大，甚至，对同一条路，不同设计单位设计的路面结构相差也很大。因此，根据设计与施工经验提出的适应不同地区的典型结构具有一定的理论意义和实践意义。

3路面结构调查

典型结构调查要求选择的路线及路段具有典型性，公路等级要求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100～500m之间。为此，浙江、江苏和安徽分别选择320国道嘉兴段，104国道萧山段，206国道淮南段，205国道马鞍山段，合蚌路，312国道镇江、无锡、苏州段，310国道新墟段、徐丰线进行全面的调查和测试。

根据选择路段的基本情况，本次典型结构调查路段选择具有以下特点：

(1)反映了不同地区，不同的道路修建水平；

(2)反映了不同地区，不同的路面结构组合类型；

(3)包括了表处，贯入式等一般二级公路采用的结构，也包括了高速公路采用的结构；(4)包括中间夹有级配碎石连结层的路面结构；

(5)反映了经济和地区水平的差异；

(6)包括了不同地区主要使用的半刚性基层材料。

3.1路段测试内容及测试方法

本次路况测试主要包括：外观、平整度、车辙、弯沉、摩擦系数及构造深度。外观测试是裂缝、松散、变形等破坏的定量描述；弯沉由标准黄河车(后轴重10t)及5.4m(或3.6m)弯沉仪测试；摩擦系数由摆式摩擦系数测定仪测试；构造深度由25ml标准砂(粒径0.15～0.3mm)摊铺得；平整度为3m直尺每100m路段连续测10尺所得统计结果；车辙是3m直尺在轮迹带上所测沉陷深度。

3.2数据采集方法

(1)合理性检验。由于实测数据存在偶然误差，因此，在进行误差分析之前，须去除观测数据中那些不合理的数据，代之以较合理的数据，进行合理性检验。

实际工作中常用3σ原则和戈氏准则，3σ原则较近似，戈氏准则较合理。

(2)代表值的确定。代表值是在最不利情况下可能取得的值：

97.7%的保证率，α取2.0；95%的保证率，α取1.645。

在后面计算中，代表值确定如下：弯沉取；平整度、车辙为；摩擦系数、构造深度为X=-1645S。

3.3路面使用品质分析

3.3.1平整度

根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。

3.3.2车辙

沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。

3.3.3抗滑能力

沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理(构造)深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力(磨光值指标)和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。

调查路段面层矿质材料为石灰岩，磨光值只有37左右，达不到高等级公路和大于42的要求。面层磨擦系数普遍较小，不满足抗滑性要求。

3.4路面结构强度分析

调查路段经过两年的弯沉及交通量实测，结果表明：不同调查路段由于承受的交通量不同，虽然路面结构相同，但强度系数不同。因此，只有根据强度系数才能判别路面结构是否达到使用寿命。同时，有些路段其路面结构组合及厚度明显不符合设计要求或施工质量较差，因此必须调整设计厚度及结构组合。

3.5沪宁高速公路无锡试验路综合调查

沪宁高速公路无锡试验路段是本次调查唯一针对高速公路特点的路面结构，通过近三年的运行和观察，对高速公路设计与施工提出了许多有益的结论。

(1)半刚性基层路段弯沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范围，级配碎石段(X、XⅠ)弯沉为0.122mm和0.135mm，但在裂缝边缘弯沉值明显大于没有裂缝处的弯沉，裂缝边缘弯沉最大达20(1/100mm)。因此，在试验路段弯沉绝对值能满足高速公路强度要求，但必须注意裂缝对半刚性路面结构强度影响。

(2)路面平整度基本没有改变，并能满足要求。

(3)1994年夏季高温持续时间长，对沥青路面高温稳定性提出了严峻的考验。1994年观测结果表明，试验路段车辙较1993年基本没有变化。

(4)路表面在行车碾压作用下，行车带渗水很小或根本不渗水。

(5)从路面构造深度和摩擦系数二方面分析，面层摩擦系数较1993年减少约(9～14)，在1993年新铺路段，摩擦系数从65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分别减少到35.4和32.0，减少约30。对同一级配来说，LH-20Ⅰ’玄武岩径一年行车碾压后的摩擦系数值比行车碾压二年后砂岩(LH-20Ⅰ’)的摩擦系数值还要小，说明玄武岩的抗摩擦能力小于砂岩。对LK-15A加铺层段，LK-15A段的摩擦系数LH-20Ⅰ’加铺层路段摩擦系数大。

(6)对比英国产摩擦系数仪，英国产摩擦仪测试结果较国产摩擦仪增大范围是：(16.6～23.65)平均约21.0，其回归关系式为

f上=1.13×f东+16.9。

式中：f上为上海测试值；f东为东南大学测试值。

(7)半刚性路面裂缝较为严重，经二年运行，裂缝间距宽约为70～90m，窄的约为15～25m。裂缝宽度在1～10mm之间。而在''''层的开裂是面层开裂的主要原因。

3.6调查路段综合结论

(1)本次调查涉及高速公路结构，一级公路、二级公路，因此，调查工作可靠，对提出典型结构具有指导意义。

(2)调查路段路面结构有许多贯入式结构。虽然这种结构整体稳定性不好，但调查结果表明，由半刚性材料引起的反射裂缝也相应减少。

(3)对高速公路路面结构，面层厚度12～16cm，基层底基层厚度50～60cm。

(4)对一级公路路面结构，面层厚度8～12cm，基层底基层总厚度40～55cm1。

(5)对二级公路路面结构，面层厚度6～10cm，基层底基层厚度35～45cm。

4土基等级划分

土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基施工质量对路面弯沉控制有重要的意义。

《柔规》规定土基必须处于中湿状态以上，Eo的建议值根据土的相对含水量及土质确定。实际上，土基的回弹模量(Eo)值随土的特性、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及加荷方式和受力状态的变化而变化。土基回弹模量Eo值规定以30径刚性承载板在不利季节测定、在现场测定。柔性路面设计规范中的Eo建议表，就是根据全国各地旧路上不利季节在路面完好处，分层得出E1，E0，并在土基测点中心钻孔取土测ρd、WWP，同时用手钻在板旁取W校正，得出80cm范围内的平均值，整理得出EP的建议值。该表采用6g锤的液限值，现改用100g锤测定液限。

如果用相对含水量确定土基的回弹模量，对重型击实标准，可将原建议值提高30%。如华东地区中湿状态土基加强弹模量最小值23MPa。则高等级公路路基的回弹模量最小值为23×1.3=30MPa这再一次证明土基回弹模量低限取30MPa是合理的。如果路基回弹模量最小值达不到要求，要求采取某种处治方法进行处治。

第二种确定土基回弹模量的方法是通过压实度和土的稠度来计算土基的回弹模量。对比土的相对含水量与稠度的关系曲线，当Wc=1.0，0.75和0.50时，相当于地下水对路基湿度影响有关的临界高度的分界相对含水量W1、W2、W3，即当Wc＜0.5时，相当于过湿状态，Wc=0.5～0.75时，相当于潮湿状态，Wc=0.75～1.00时，相当于中湿状态，Wc＞1.00时，相当于处于干燥状态。

土基强度等级划分结果表明：必须使土基处中湿成干燥状态，否则要作适当处理。如果根据CBR确定土基回弹模量，则第三种方法根据室内试验，用E0=6.4CBR确定土基回弹模量值。

综上所述，土基强度等级划分为S1、S2、S3三个等级与各参数间相互关系见

表5

土基强度等级表5

土基强度等级

回弹模量范围(MPa)

承载比范围(CBR)

S1

30～45

4.5～7.0

S2

45～65

7.0～10.0

S3

＞65

＞10.0

5交通量等级的划分

影响一条公路的交通量的因素既多又复杂，每个因素的不确定性又较大。因此，不可能较准确地知道公路开放时的平均日交通量，也不可能较可靠地确定交通组成和各自的平均年增长率。其结果是实际交通量与路面结构设计时预估的交通量有很大差异。

5.1高等级公路交通量取值范围

高等级公路泛指二级汽车专用道以上的公路，二级汽车专用道第一年日平均当量次最小值一般为500，如以8%的增长率增长，15年累计作用次，对于小于该作用次数的公路将不作高等级公路处理。对高速公路而言，通行能力(混合交通)应大于25000辆/日，标准轴次一般为6000～8000辆/日，因而，若以5%的增长率增长，5年最大累计作用次数一般为15～1806次左右。

5.2划分办法及具体结果

交通等级划分将以累计标准轴载作用次数对容许弯沉的均等影响为依据进行划分。交通量等级划分结果见表6。

交通等级划分结果表6

等级

标准

T1

T2

T3

T4

累计标准轴次(次)

第一年日平均当

量轴次(次)

＜500

500～800

800～1200

＞1200

注：第一年日平均当量轴次由标准累计作用次数计算得，设计年限取为15年，增长率取为8%，

且以单车道计。

6典型结构图式

6.1典型结构推荐的基本原则

结合结合调查路段的路面结构和实际的使用状况，以及国内外半刚性基层沥青路面实体工程设计成果，半刚性基层沥青路面的承载能力主要依靠半刚性基层。因此承载能力改变时主要通过改变基层的厚度来实现。沥青面层的厚薄主要考虑道路等级(交通量)的影响，为此，可得出半刚性基层沥青路面典型结构沥青面层、基层、底基层厚度改变的基本原则。

(1)沥青面层总厚度控制在6～16cm。对相同交通等级，不同的路基等级，基层(或底基层)厚度不同，不同的交通等级，相同的土基等级改变沥青面层的厚度。

(2)基层(或底基层)厚度变化尽可能考虑施工因素，即施工作业次数最小。

(3)不同的交通等级，主要改变基层或底基层的厚度，并且综合考虑造价因素。

(4)材料选择应结合华东片区实际，基层采用二灰碎石和水泥稳定粒料，底基层则采用石灰土和二灰土(二灰)

(5)为减少面层开裂，推荐结构提出采用级配碎石过渡层。

6.2半刚性基层沥青路面典型结构

根据参数分析，推荐的基本原则及国内外路面结构设计原则，对半刚性基层沥青路面共推荐60种典型结构，供有关单位设计时直接选用，表7是其中之一。

重交通道路沥青路面典型结构图表7

交通量

土基强度

等级

T1

T2

T3

T4

S1

8～10AC

20LFGA

30LFS

10～12AC

20LFGA

35LFS

12～14AC

20LFGA

37LFS

14～16AC

20LFGA

40LFS

S2

8～10AC

18LFGA

30LFS

10～12AC

20LFGA

30LFS

12～14AC

20LFGA

32LFS

14～16AC

20LFGA

35LFS

S3

8～10AC

20LFGA

20LFS

10～12AC

18LFGA

30LFS

12～14AC

18LFGA

32LFS

14～16AC

20LFGA

32LFS

注：AC——沥青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。

6.3构推荐和验算的几点说明

(1)沥青面层厚度在8～15cm之间，这主要根据调查结果及我国道路建设的现状和水平。

(2)基层和底基层的厚度充分反映了结构的受力特性和结构层的经济合理性要求。

(3)推荐的底基层厚度在三种验算方法计算厚度之间，并反映了当前我国路面结构的现状和水平。

(4)基层采用二灰碎石或水泥稳定粒料。由材料的变形特性的分析(见第8节)可知，水泥稳定粒料干缩、温缩系数均大于二灰碎石，从减少开裂的角度以而言，建议优先选用二灰碎石。

(5)从施工最小工序数，公路投资最小的角度，尽可能通过改变底基层厚度

来满足结构强度要求。

7结论

本课题通过对3省9线22段及沪宁高速公路无锡试验段(11000m)的调查、测试、分析和总结，提出高等级公路半刚性基层沥青路面典型图及其它注意事项。

主要结论如下：

(1)详细、全面地分析了国内外高等级公路沥青路面采用半刚性材料作基层或底基层的经验，进一步说明在现阶段半刚性基层沥青路面仍是高等级公路路面的主要结构类型。

(2)调查路段结构及功能状况表明：沥青贯入式结构不宜作为高等级公路沥青路面的某一结构层，但沥青贯入式结构对减少反射裂缝有益；石灰岩不能用作高等级公路沥青路面上面层，否则不能保证抗滑要求；必须采用中粒式沥青混凝土作为沥青路面上面层，且其孔隙率应在3～6%的范围之内；裂缝问题是半刚性基层沥青路面十分重要的问题，它直接影响路面结构强度、使用性能及渗水状况；级配碎石有利于延缓反射裂缝的产生；南方地区，半刚性基层的收缩与温缩而形成的反射裂缝是沥青路面裂缝产生的主要原因。

(3)结合调查结果、室内试验及理论分析提出了土基模量分级及土基模量的三种确定方法，即野外承载板、CBR及现沥青路面设计规范取值放大30%。

(4)室内通过CBR试验及弹性模量试验，提出了CBR与E0的关系，即E0=6.4CBR

篇2

中图分类号：S611

文献标识码：A 文章编号：

一、重载作用对沥青路面的影响

1重载交通参数分析

N =∑c1c2n(P)。其中,P为轴重;N为轴载作用次数;n为系数。通过分析不同路面结构下轴载换算系数与轴载的关系,发现轴载换算系数n主要与轴载有关,利用回归分析,忽略不同路面结构对轴载换算系数所造成的误差,可以得到基于弯沉、弯拉以及车辙等效的轴载换算系数n的取值范围。考虑超载,弯沉等效时n=5.0~5.8,线性分析结果n=5.0,非线性分析结果n=5.5;弯拉等效时,一般半刚性基层路面n≈8.0,考虑超载时n≈9.0;车辙等效时,n=4. 0~4. 5。此结果与国内外其他对轴载换算关系的研究成果基本一致。

由以上分析可知,n的取值远大于规范规定的数值,这就说明在较短的时间内可以达到路面设计的累积标准轴次,所以路面的使用寿命大大减少。超载100%时,高速公路、一级公路的路面结构只能使用1. 40年,二级公路的路面结构只能使用1. 20年,三级公路的路面结构只能使用0. 70年。所以必须采取措施,减少影响,延长重载交通下沥青路面的使用寿命。

2重载对设计指标体系的影响

根据分析，在标准轴载作用下，应用现行规范设计指标体系进行沥青路面结构厚度计算时，路表弯沉指标起控制作用，整体性结构层(包括面层和基层)的层底拉应力验算指标在厚度设计时一般不起作用。但路表弯沉指标同时存在明显的缺陷。与其利用它来控制路面破坏，不如采用整体性结构层层底的拉应力和土基顶面容许压应变来控制更为合理。但是，路表弯沉设计准则在我国柔性路面设计中已使用多年，它具有量测方便的优点，在一定程度上也反映了土基顶面压应变。大量的计算分析表明，路表弯沉和土基顶面压应变之间具有良好的相关关系。通过相关关系可以由路表弯沉推算到土基顶面压应变，把土基顶面压应变准则和路表弯沉结合起来，就可以同时利用上基顶面压应变准则较合理和路表弯沉量测方便的优点。因此，建议仍将路表弯沉作为一个设计指标。

3重载对沥青路面结构的影响

重载交通沥青路面结构，轴载增大时，路面结构的力学响应那些发生了变化，在设计中我们将怎么在满足疲劳寿命与设计指标的要求，下面我们先分析当轴载增大，主要对设计指标弯沉与基层底拉应力的影响。

表1轴载对设计指标的影响

图2弯沉与轴重的关系

图3基层底拉应力与轴重的关系

图4沥青层底拉应变与轴重的关系

图5基层顶压应变与轴重的关系

上面的图表我们发现，当轴载为100KN增大到160KN时，路面的弯沉从30增大到45，基层底的弯拉应力从0.11MPa增大到0.17MPa，青层底拉应变增大到90με。，基层顶压应变从130增大到260με，也就是说，在重载作用下，路面结构的整体刚度下降，基层的疲劳寿命降低，路面结构永久变形增大。经过上面的病害调查，重载下路面的车辙严重。

二、重载作用下沥青路面的设计

1设计步骤

根据现行沥青混凝土设计规范，可归纳出重载沥青路面设计步骤为:

(l)交通资料的收集。交通资料包括:初始年日平均交通量和交通组成、轴载谱、超载方式和超载规律、历年交通量及交通组成、方向分配系数、车道分配系数、轴载年平均增长率等，在此基础上判断是否适用于重载路面设计方法。若适用，利用本报告研究结果进行轴载换算及使用年限内累计标准轴次的计算，最后计算设计弯沉。

(2)收集沿线地质、土质及筑路材料状况，并结合原有沥青道路路面的使用及破坏情况，选择适合于重载道路的筑路材料并初拟路面结构。试验测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等设计参数。

(3)根据设计弯沉值计算路面厚度，并进行半刚性基层、底基层容许弯拉应力、极限弯拉应力验算及土基顶面容许压应变验算。若不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，然后重新进行计算。

2材料设计

对于沥青路面的设计使用材料要充分考虑施工混合材料的抗剪强度。沥青路面的混合材料通常是采用马歇尔设计方法，马歇尔设计方法是通过混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是这种设计方法不能够正确的分析出沥青混合料的抗剪强度，所以对重载情况下，沥青路面的实际受力状态无法真实的反映出来。可以将沥青路面的受力情况进行模型试验，通过测量的数据，反映出沥青路面在重载条件下的受力情况。通过三轴试验方法，按抗剪强度进行沥青混合料的配比设计。

3结构设计

根据以前的室内疲劳方程和力学设计程序，无论沥青结构层多厚，结构都会必然产生疲劳开裂、车辙。而最新的理论发现当沥青层超过一定厚度时，良好施工的路面结构不会产生源于层底的疲劳开裂和结构性车辙。当标准轴次超过一定次数后，沥青层厚度无须增加。也就是说，沥青层的厚度使层底拉应变小于一定的值以后，沥青路面的下部将可以无限期地使用下去。所以永久性路面的最大特点是确保路面各类损坏控制在路面表面层顶部很薄的范围内，如自上向下温度疲劳开裂、车辙、表面磨耗、沥青老化都努力限制在磨耗层内，防止出现中面层以下的结构性损坏，表面层的损坏只需通过预防性养护得以补救。 目前我国高速公路的结构设计大部分采用半刚性基层沥青路面结构，这种结构路面对于车辆重载的抗压能力较弱，容易导致路面破损现象出现。为此，本文介绍推荐一种由法国规范规定的全厚式路面结构设计方法，按该方法设计的沥青混凝土路面结构，其厚度相比半刚性基层沥青路面结构略薄，同时能够降低路面因载重疲劳产生开裂现象发生，当需要修复时，只需要更换或加铺一层表面层即可，无需大的结构性重修或重造。这给路面的修复工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面结构设计是按照路面的功能合理的布置路面的层次结构，其特点是具有抗载重、抗疲劳、抗磨损、抗车辙、抗透水等。

4全厚式路面结构设计

重载沥青路面多为全厚式路面结构设计。全厚式沥青混凝土路面结构一般由磨耗层、连接层、基层和底基层组成。磨耗层应具有防渗透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。连接层应具有抗车辙蠕变能力，能够有效的保护基层。基层和底基层为全厚式沥青混凝土路面的主要持力层，应具有良好的抗疲劳性能和很高的承载能力。支撑全厚式沥青路面结构稳定的另一个非常重要的因素是路面承台的稳定和强度。路面承台也即国内统称的路基和垫层。路面承台的变量参数，直接影响路面结构的计算结果，法国人根据地质、水文、路基填料、施工工艺水平，交通量等因素，将路面承台划分为多个等级，列表供查。全厚式沥青混凝土路面出现结构性破坏主要表现在两方面：一是沥青混凝土路面的疲劳裂缝破坏；二是路面承台发生的结构性车辙破坏。为保证全厚式沥青混凝土路面不出现上述破坏，需要对路面结构进行计算并满足两个条件：一是沥青层层底的水平拉应变 εt，ad 应小于允许极限值；二是路面承台表面的竖向压应变 εz，ad 应小于允许极限值。

5厚度设计

国外的沥青路面设计一般以沥青混凝土面层的弯拉应力作为设计控制指标，同时以基层底面拉应力和路标弯沉作为验算指标，如 Shell 设计法、AI 设计法等，这些方法比较符合国外的全厚式结构或粒料基层结构的特点。我国沥青路面设计规范以路面设计弯沉为主要控制指标，对高等级路面的面层和半刚性基层验算其层底拉应力。但根据有关研究，在目前半刚性基层应用十分普遍的情况下，基层的层底拉应力可以比较好反映荷载对结构的疲劳损耗要求，而且在进行高等级的路面结构设计时，往往是路标弯沉值符合要求，而基层底面拉应力验算不能通过，因此基层底面拉应力指标更具有控制意义。根据国内外经验，在重载沥青路面设计中，一般采用增加沥青面层厚度、改变沥青面层强度、增加半刚性基层厚度以及土基增强等方法。

4 结语

随着交通运输业的快速发展，道路交通呈现出交通量大、轴载加大、轮胎压力增加、车速提高等现象，这加剧了路面的疲劳损伤，并带来一系列的早期破坏，严重影响了道路正常的使用寿命。因此，为保证路面的服务水平和长期性能，在道路设计中对交通参数进行合理处理，设计出适宜重载交通的路面结构和材料形式就显得尤为重要。通过对本文的学习研究，可对提高重载交通条件下沥青路面的承载能力、延长路面使用寿命具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]王斌等．重载下沥青路面早期主要病害成因及维护方法[J]．魅力中国．2010（2）

[2]张勇．重载沥青路面结构应力分析与优化方法探讨[J]．北京工业大学．2009

篇3

关键词：沥青路面；水损害；结构设计；施工质量；路面养护

Keywords: asphalt pavement, water damage, structural design, construction quality，pavement maintenance

中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：

一 引言

近年来，沥青混凝土路面因具有强度高、平整性能好、耐久性好等优点，广泛应用于我国各等级公路。但是，沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜，以雨季出现的水损害最为常见。因此，深入了解沥青路面水损害机理，提出相应的水损害防治措施，对于提高沥青路面使用性能，延长路面使用寿命具有重要的意义。

二 沥青路面水损害类型及成因分析

（一） 沥青路面水损害类型

水损害的位置是局部的，多发生在透水较严重且排水又不畅的部位，主要表现为以下几种情况：路面坑洞、局部表面网裂和形变、唧浆、松散剥落、辙槽。

（二）沥青路面水损害成因分析

2.1 水损害的作用机理

水损害的作用机理，主要依据粘附理论。沥青与矿料之间的粘附性取决于两个条件:水和交通荷载。水是产生水损害的先决条件。沥青混合料一旦长时间处于水的包围中，水分很容易浸润到沥青与集料的界面，使集料和沥青间的粘结力变弱甚至失效，最终导致水损害。交通荷载是产生水损害的重要条件。一方面在交通荷载的反复作用下，沥青与矿料的界面上就要发生剪切作用、矿料间也要发生剪切作用，界面一旦造成剪切破坏，水分就很快浸入，使得粘结力丧失而产生水损害。另一方面在交通荷载的作用下，进入路面的水变为动水，动水不但加速水分浸入沥青和矿料界面，而且加速界面间的剪切破坏，使路面出现卿浆、松散、掉粒、坑槽等病害。因此，水损害的产生是在水和荷载的共同作用下，裹覆在集料表面沥青膜的粘聚强度和劲度的损失以及集料和沥青间的粘附作用变弱失效造成的[1-2]。

2.2 产生水损害的外因

沥青路面产生水损害的外因主要是降水量、交通量、交通组成以及行车速度。降水次数多、降水量大、延续时间长，自由水进入沥青面层的机会就多，产生水损害的可能就大。自由水渗透进沥青面层的量也越大，水损害就可能更严重。

车辆高速通过时，轮下的压力会将结构层中的水向下压挤，车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力的瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面。压力和抽吸力的反复作用还会使沥青混凝土孔隙中的自由水往复运动并促使沥青首先从较大颗粒上剥落，面层向下变形并形成网裂或很快形成坑洞，逐渐使沥青混凝土强度大幅下降直至松散损坏。同时调查发现，雨量大、重载车辆多的路段出现水损害的情况较雨量少、重载车辆少的地区严重。

2.3产生水损害的内因

（1）沥青混合料空隙率过大

据研究，沥青路面的空隙率在8%（相当于设计空隙率4%、压实度96%）以下时，沥青层中的水在荷载的作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损害破坏。排水性混合料的路面空隙率大于15%时，一般都采用改性沥青，且水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损害破坏。而当路面实际空隙率在8%-15%的范围内时，水容易进入混合料内部，且在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水，造成沥青混合料的水损害破坏。

（2） 沥青混凝土的不均匀性大

由于矿料质量、施工技术要求和工程管理等多方面的原因，在面层表面随机分布着数量不一的薄弱点位。在降雨过程中，行车的压入和吸出作用使得薄弱点附近沥青混凝土产生沥青剥落，继而变得松散，并形成圆形积水坑洞而致破坏。

（3）沥青混凝土面层的裂缝

由于沥青混凝土的温缩系数与半刚性基层材料不同，在冬季大风降温过程中，沥青混凝土面层就会产生低温裂缝。降雨过程中，雨水会自由流入并充满裂缝直到面层底面并滞留在基层顶面，同时向缝的两侧扩散，在行车荷载的反复作用下，使得裂缝两侧碎裂损坏。

三 沥青路面水损害防治措施

虽然水损害根本原因是水的作用，但是在损坏过程中涉及到了路面设计、施工、养护等多个方面的作用，因此解决沥青路面的水损害问题，必须各方协调分工、共同协作。

（一）防治水损害沥青路面结构设计

1.1 防水路面结构设计

（1） 沥青面层设计

表面层在满足基本性能要求的基础上应突出空隙率小、抗渗水性能好、水稳定性好、低温抗开裂能力较高的特点，中面层重点要体现出良好的抗渗性和抗剪强度，底面层在保证基本性能要求的同时，重点要体现良好的抗弯拉强度和抗渗性能,故面层结构宜选择悬浮密实型的AC或Superpave沥青混合料。

（2） 防水基层设计

半刚性基层具有较高的抗压强度、回弹模量及一定的抗弯拉强度等优良的力学性能、较好的板体性及整体性得到了广泛的应用。但同时半刚性基层作为一种散粒体材料，很容易在温度变化及水分散失时产生很大的收缩变形，进而会形成基层的收缩裂缝并进而反射到面层，易造成水损害。因此，为避免或减少半刚性基层的不利因素，以防水为主要目的的路面结构设计主要考虑模量较低、弯拉性能以及收缩性能较好的沥青稳定碎石（ATB）。

采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性：沥青稳定碎石基层沥青路面，由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更加协调；设计优良的沥青稳定碎石基层混合料能保证一定的空隙率，使水分顺畅地通过基层排出，不会滞留在路面结构中造成路面的水损害；沥青混合料对于水分的变化不敏感，受水和冰冻影响较小，不存在因为干缩裂缝而导致面层出现反射裂缝；沥青稳定碎石基层可以同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少。

（二）防治沥青路面水损害材料设计

1.1 面层混合料设计

从水稳定性的角度出发，选择SiO2含量低、碱值高的集料，可与沥青有较好的粘附性，对防水起到很好的效果。

沥青中的沥青酸和酸酐等极性较大的成分，对于沥青的表面活性具有非常大的影响，沥青的酸性越大，则沥青与集料的粘附性越强，沥青混合料的水稳定性也越好。在普通沥青不能满足粘附性要求时，有必要选择使用改性沥青。

1.2沥青稳定碎石基层混合料设计

沥青稳定碎石排水层混合料结构上属于骨架空隙结构，由矿料骨架和沥青砂浆构成的一种多相分散体系，力学强度主要是矿料之间的内摩阻力和嵌挤力，以及沥青砂浆与矿料之间的粘结力。这种结构对粗集料的强度要求比较高，而且要求有棱角，接近立方体，细长扁平粒料很少，必须具有完全的破碎面。这样粗集料间可形成良好的嵌挤作用，达到了足够的嵌挤力与内摩阻力，使得矿料骨架具有高度的稳定性以及抵抗外力的能力。对行车造成的水损害有很好的防范作用。

1.3抗水损害路面合理结构

通过对结构层及各层材料的充分研究与试验路现实论证，得出防水损害路面合理结构：面层采用Superpave沥青混合料防水结构层，此种材料能够有效的阻止水分进入路面结构，很好的保护了结构内部不受水分的损害；基层结构采用沥青稳定碎石基层混合料排水结构，能够将进入结构内部的水分顺利排出，防止水分的长期浸泡造成路面损坏。通过铺筑试验路对比验证，此类结构可有效降低沥青路面早期水损害。

（三）防治沥青路面水损害施工措施

1.1 提高沥青路面压实度与平整度

沥青混合料温度过低是路面压实度不足以及出现路面内部存水的主要原因。避免雨天、夜间以及低温施工，现场不得出现摊铺机等运料车的现象，也不得出现多辆运料车现场长时间等待，以保证摊铺及碾压温度。采用轮胎压路机，以增加路面的密实性。

1.2 防止沥青路面混合料离析

在沥青混合料正式拌和时，应严格控制混合料的矿料级配，使其在规定的级配范围内，并接近标准配合比。混合料运输过程中，不论气温高低均应用棉被覆盖，防止混合料表面温度降低、结壳，造成温度离析。

（四）防治沥青路面水损害养护措施

雨季要巡视排水设施的状况，及时清理堵塞的边沟和排水设施。对已经发生的路基沉降、开裂、坑槽立即采取补救措施；对路面排水不畅的应迅速疏导。

路面的损坏往往是由点到面，由局部到较大面积，因此采取预防性养护手段，可以将路面的损坏控制在早期和初期。采用热拌沥青混合料或者冷补材料及时补坑。对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水[3-4]。

四 结论

在分析沥青混凝土路面水损害的类型及成因的基础上，通过试验路验证，提出防止沥青混凝土路面水损害的防治措施：采用合理的路面结构及适宜的材料，严把施工质量关和加强道路竣工后的养护工作。只要做到以上几个环节，既能防止沥青路面早期水损害的出现，延长道路使用寿命，又可带来较大的经济和社会效益。

五 参考文献

［1］钟建新,罗志刚.沥青路面水损害的影响因素和发展过程[J]. 北方交通,2009(1):4～7.

［2］石晓莉.浅析沥青路面水损害及防治[J].青海交通科技,2008(5):16～17.

篇4

中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：

Abstract: the asphalt pavement structure service life is China's lack of asphalt pavement use in operation of the existence of the common phenomenon, the existing the asphalt pavement structure design system can't effectively reflect actual traffic load pavement structure mechanics behavior is under the important reasons. At present our country of the asphalt pavement design method, the vehicle load as static load equivalent or similar to the static load, pavement structure is for elastic system structure. Along with the development of the highway construction, highway transportation ChongZaiHua realize high speed. The running speed of the vehicle, the higher the vehicle vibration, the road vehicle vibration impact load is bigger. Carry weight, the greater the pavement bear loads is high, especially in summer high temperature condition, the asphalt pavement show serious sticky elastic. Pavement design still use static load model has not reflect the actual stress condition, can not explain the dynamic load pavement structure to produce a variety of phenomena. So, for the heavy vehicles under the action of the asphalt pavement under dynamic loading and road surface structure to produce a variety of dynamic response, has some of the realistic significance. This paper put forward the only in the asphalt pavement structure design to a bit of advice for your reference.

Keywords: typical semi-rigid asphalt road surface load dynamic response analysis and application

常用沥青路面设计方法介绍

路面的结构由路基、垫层、基层和面层组成。面层是道路工程中直接承受荷载和环境作用的部分。对其要求是耐久、平整和光滑。路面设计的主要任务就是确保其寿命期间不发生不可接受的损坏。常用的沥青路面设计方法分为两类：经验设计法和力学-经验设计法【1】,。经验设计法有代表性的有CBR设计法。力学-经验设计法代表性的有Shell设计法和AI设计法。

现行的Shell设计方法把路面当做一种多层弹性体，设计中考虑两项主要设计指标：面层底部容许弯拉应变εr和路基顶面的容许竖向压应变εz。εr=CN-0.25

式中C为沥青层模量有关的系数，保证率为95%，C=0.018；保证率为85%时C=0.021。

设计中还考虑两项次要指标水泥稳定类材料底面的弯拉应变δr2和路表面的永久变形Δh。δr2=δrl（1-0.075lgN）

δr2----容许拉应力，δrl-----材料的极限弯拉强度。

Δh=khk=CmZ0

式中Δh---车辙深度；h---沥青层厚度Smix―沥青混合料的劲度；Cm动态因子；Z0构造因子。

AI设计法也把沥青路面结构视为弹性层状体系，设计中采用沥青层底面的水平拉应变εt控制沥青面层的疲劳裂缝，采用路基顶部竖向压应变εC控制沥青路面的永久变形。路面寿命与εt和εC的关系为：

Nf=a(1/εt)b

Nd=c(1/εC)d

式中 Nf---路面开裂时的荷载作用次数；

Nd---路面永久变形的荷载作用次数；

a、b、c、d---相关系数，由疲劳试验得到。

我国的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中，以弹性层状连续体系理论为基础，路面结构层厚度设计时，以满足结构整体刚度和沥青面层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求，分别采用轮隙中心处路表弯沉和面层及基层层底拉应力作为控制指标，采用双圆均布垂直荷载模式和BZZ-100标准荷载计算路面结构层的厚度。

总体来讲，国内外沥青路面设计规范均采用力学---经验设计方法，理论基础均为弹性层状体系理论。采用的荷载模式均为静态荷载，对动荷载的影响提出给予经验的修正系数。设计模型中采用的材料性能参数有的是静模量，有的是动模量，但只考虑环境因素对模量的影响，没有考虑荷载因素对模量的影响。AI设计方法，考虑了沥青混合料的黏弹性特性，但也只是在实践基础上提出相应的模量修正公式。

二、路面动力响应的主要评价指标介绍

1.面层底部弯拉应变εx：面层底部弯拉应变是基于力学-经验法进行沥青路面结构设计时评价疲劳寿命的常用指标，而应力是一个间接参数，无法直接测量获取，只能通过埋设传感器，通过检测得到的应变值乘以弹性模量而得到应力。

2.基层顶部竖向压应变εz：这个指标为力学-经验法进行沥青路面结构设计时评价车辙的指标。

3．路标弯沉Wz：该指标是我国沥青路面设计验收时的主要指标，用来评价路面结构的整体刚度。

4.面层底部纵向剪切应变：面层底部纵向剪切应变主要是破坏面层和基层的连接。面层失去基层的水平约束成为滑动状态，不但增加面层底部的弯拉应变，减小疲劳寿命，沥青路面在受到纵向剪切应变作用而产生壅包、裂纹等多种疲劳破坏现象。

5．面层底部横向剪切应变：该应变破坏面层和基层的连接，当面层失去其水平约束后，易形成横向的车辙。

6．面层内部最大纵向剪切应变:在该剪切应变作用下，沥青路面产生纵向的流动变形，可以用于评价沥青混凝土纵向流动变形的引起的各种破坏。

7.面层内部最大横向剪切应变:该指标用来评价沥青混凝土发生横向流动变形引起的各种破坏，尤其是用来评价车辙。

三、典型半刚性基层沥青路面动力响应研究

半刚性基层沥青路面是在半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的结构。基层一般采用水泥稳定或石灰稳定材料，弹性模量较大，水泥砂砾和二灰砂砾的抗压模量一般在1100-1500Mpa。每个省根据当地的实际交通状况和实践经验，面层厚度有所差异，总体来讲，高速公路半刚性基层沥青路面结构沥青面层厚度较薄，一般在15-20cm左右。

目前苏北较为广泛采用典型的半刚性基层沥青路面结构，取沥青面层厚度12cm；基层采用水泥稳定碎石，厚度为36cm；底基层采用石灰稳定土，厚度为40cm。

广泛半刚性基层路面结构及材料相应的参数 表1-1

其中的“V ”随着沥青混合料类型变化而变化。“/”表示不考虑该项内容。

表中主要参数为剪切模量，黏度、泊松比和密度。经大量的研究证明，沥青混凝土的剪切模量和黏度受加载频率和温度影响是很大的。

车辆荷载是通过轮胎传递给沥青路面的，轮胎的接地形状和接地压力分布是非常复杂的。轮胎的接地形状介于矩形和椭圆之间，但是对于公路常见的载货汽车的轮胎在载荷量较大时的接地状态更接近于矩形。轮胎的接地压力等于胎压【2】。如图所示，采用公路交通运输中重型车辆常用轮胎10.00R20-16PR，单个轮胎的接地宽度B为210mm,两个轮胎的总接地宽度为540mm,该值从野外实测得到，试验研究表明，改变轴重和胎压时，轮胎接地宽度B几乎不变，将路面所受荷载等于胎压，可以通过公示计算得到

轮胎接地长度Lx：

式中：W---轴重，Kg；

g---重力加速度，g=9.8；

P---胎压，Pa。

Lx

C

B

A

Ly

注：图中A点位于两个轮胎间隙中心位置；B点位于轮胎中部,C点位于轮胎外侧监测点。

四、标准轴重下沥青路面动力响应分析

标准轴重取目前高速公路常见1+1型和1+2型载货车辆（单后桥取轴重100KN，双联轴轴重取180KN，胎压取0.7Mpa，车辆速度取60Km/h），各个动力响应参数的时间历程，见下图表：

图1-1面层底部横向弯拉应变图1-2 面层底部纵向弯拉应变

A、B、C分别对应三个测点位置的动力响应。

图1-3 土基竖向顶部压应变图1-4 路表弯沉

图1-5 面层底部纵向剪切应变 图1-6 面层底部横向剪切应变

图1-1~图1-4为移动单后桥轴重100KN荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变、横向弯弯拉应变、土基顶部竖向压应变、路表弯沉、面层底部纵向剪切应变、面层底部横向剪切应变等动力响应参数随时间的变化。

图2-1 面层底部纵向弯拉应变 图2-2 土基顶部竖向压应变

图2-3 路表弯沉 图2-4面层底部纵向剪切应变

图2-1~图2-4为移动双联轴荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变、土基顶部竖向压应变、面层底部纵向剪切应变、路表弯沉等动力响应参数随时间的变化。

综合分析图1-2~图2-4可知：

（1）不管单后桥还是双联轴荷载，在移动车辆荷载下，面层底部纵向弯拉应变呈现应变交变状态。常温状态，双联轴车辆荷载作用下，面层底部纵向弯拉应变呈现明显干涉现象。双联轴前轴离去时，面层底部纵向弯拉应变呈现压应变状态，该应变还未复原至初始状态，后车轴已经到达，面层底部始终呈现压应变状态。，应变量继续增大，产生干涉现象。

(2)土基顶部竖向压应变始终呈现压应变状态，前轴产生的弯沉稍大于后轴作用下的最大弯沉。

(3)移动车辆荷载下，面层底部纵向剪切应变呈现复杂的应变状态。车轮达到观测点前，该位置表现为负方向的剪应变，即剪应变方向与车轮行驶方向相反；而车轮离开观测点后，该位置表现为正方向的剪应变，即应变方向与车轮行驶方向一致。双联轴作用下面层底部纵向弯拉剪切应变呈现明显的干涉现象。

五、车辆轴重对半刚性基层沥青面层路面动力响应的影响研究

传统典型半刚性基层沥青路面车辆轴重变化面层底部弯拉应变表表1-2

表中数据反映出传统半刚性基层沥青路面结构A和改进型半刚性沥青路面结构B，随着轴重的增加，纵向弯拉应变中的拉应变反而减小，说明面层底部纵向弯拉应变不能反映轴重对其动力响应的影响。因此，纵向弯拉应变作为评价这两种沥青路面结构的动力响应参数是不合理的【2】。沥青路面结构A为广泛半刚性基层沥青路面结构，沥青路面结构B为现行苏北地区广泛采用的双层水泥稳定碎石18cm/层基层+12cmAC类沥青混凝土面层结构。

六、移动车辆荷载作用下沥青路面动力响应参数结果与沥青路面疲劳寿命研究的应用

我国沥青路面设计规范，用面层层底拉应力进行验算，进而控制面层的疲劳破坏。传统沥青路面面层疲劳方程公式如下式计算：

Nf=k1（）k2

规范认为，Nf=1时的拉应力（一次荷载作用造成的破坏力）为极限抗拉强度。将极限抗拉强度ft引入疲劳方程式,推演出反映混合料疲劳特性的抗拉强度结构系数ks:

,ks=fNf0.22

式中：

f―由试验确定的参数。

同济大学用积累的数据归纳得到的结构行为方程反映沥青路面疲劳问题，其结果如表1-3所示。

沥青路面现场疲劳方程（半刚性基层）表1-3

注：Nf为累计当量轴次，t为面层底部的初始拉应变。

华南理工大学张肖宁教授主持完成交通部西部交通科技项目“沥青路面设计指标和参数研究”分课题“沥青面层疲劳开裂预估模型研究”，通过对华南理工大学、美国UC-Berkeley和美国SHRP研究项目进行的共计618组疲劳试验数据处理，并综合考虑室内疲劳寿命预估模型的实用性及国际通用模型形式一致性，最终确定了以初始弯拉劲度模量和应变水平为自变量的疲劳寿命模型，通过研究沥青混合料的动态抗压模量与动态弯拉劲度模量之间的关系，推荐给出疲劳寿命预估模型：

式中：Nf―-疲劳破坏时的荷载作用次数；

--施加的拉应变；

E―-混合料的单轴动态压缩模量。

沥青路面疲劳寿命预估模型模拟公式，其中涉及的主要参数指标为施加的拉应变、沥青混合料的单轴动态压缩模量E。其中拉应变可以用埋设应变片的试验检测方法获取，但是沥青路面的现场荷载分布是极其复杂的，包括现场的环境温度、和路面的应力应变状态在室内模拟疲劳试验中难以完整表达，实际路面承受荷载的作用时间和间歇时间都是随机变化值，并非室内试验所施加的常应力变化。路面不断变化的温度和疲劳试验的等温条件也不同，从而使材料的性质也发生变化。因此在一些经验设计的基础上还需要根据室内试验获取的模型的基础上预测实际路面的疲劳性能，需要进行现场的修正。张肖宁教授根据ALF试验仪进行加速加载实验基础上，对3种不同厚度沥青路面疲劳寿命处理，提出现场修正系数:

C=

在此公式的基础上将疲劳寿命的计算公式简化为下式：

Nf=4.655×1019（）3.747（）1.278

式中：C1―轮迹横向分布系数；

C2-现场修正系数；

C3-车道系数；

E-沥青混合料动态压缩模量，MPa。

在公式中将标准荷载下面层底部拉应变的数据以实验室内的模拟实验数据，同时考虑了现场的车道系数和轮迹横向分布系数、现场修正系数。笔者认为运用该公式用于目前沥青路面的疲劳寿命预估，该评估方法更可靠，与沥青路面使用现状更加吻合。当然目前国内的一些大型的试验室在采用更加精细的试验仪器所获得沥青路面现场荷载分布和应力响应变化数据更加的详细和充分，所获得疲劳寿命预算模型也更加的符合现场实际情况。