公路设计规范 《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）宣贯

目录

一、术语解释(2.1.11~2.1.17)

2.1.11结构设计期(设计参考期)

在估计的累积等效轴时间和环境条件的作用下，路面不会发生结构性损坏的时间长度。与工程结构可靠性设计中的“设计基准期”相同。

2.1.13轴向载荷谱

各种车辆不同轴重的分布概率图。正态分布，对数正态分布。

等效轴时间

根据不同的损伤指标(5个指标)和等效损伤原理(mimer假设)，将不同轴向载荷的作用次数换算成设计轴向载荷的等效作用次数(100kN)。

2.1.15累计等效轴次数

概念和旧代码一样，但这里指的是乘用车和载重汽车(指2-11类车辆)的交通量。不考虑轻型车辆的作用。

2.1.16路基平衡湿度

公路通车后，在地下水、大气降雨和蒸发的影响下，路基湿度达到平衡，湿度相对稳定。此时的路基湿度定义为路基平衡湿度。

2.1.17断裂指数

代表横向裂缝强度的指标反映了沥青层在低温下的开裂程度。(DTT直接拉伸试验)

二.符号描述(15个符号)

第三，设计标准

3.0.1目标可靠性和可靠性指标

3.0.2路面结构的设计使用寿命

3.0.3设计轴重100千牛顿，单轴，双轮组(与旧规范相同)，技术参数

3.0.4设计交通荷载等级

△累计轴重为大型客车和货车(2类~ 11类车辆)的交通量

△增加“极重”等级，≥50×106辆，分为五个等级(旧标准四个等级)

3.0.5沥青路面设计有五个控制指标，取消了表面弯沉指标

五个指标:

沥青层疲劳开裂；

无机粘结层的疲劳开裂；

沥青层永久变形；

路基顶层的垂直压缩应变；

路面低温开裂(季节性冰冻地区)

3.0.6设计指标应满足(检查指标)

1.根据本规范附录B.1和B.2计算的沥青层和无机粘结层的疲劳开裂寿命(次数)应大于附录a中确定的设计寿命内等效轴载的累积次数；

2.根据附录B3计算的沥青永久变形应小于表3.0.6-1中的允许变形值；

3.路基顶面的垂直压缩应变应小于附录B4中的允许值；

4.按附录B5计算的沥青路面低温开裂指数不大于表3 . 0 . 6-2；

3.0.7提出高速公路、一级公路等抗滑技术指标。

横向力系数SFC60，测试标准车60km/h；

道明——铺砂法结构深度(mm)，与旧规范相同

四.结构组合设计

请注意以下几点:

4.4.5基层和底基层的厚度突出了集料公称最大粒径之间的关系

4.5.2适用于表面材料类型的交通荷载等级和水平如表4.5.2所示。

4.5.4不同粒径沥青的厚度应符合表4.5.4的规定

连续级配沥青混合料和石基质沥青(SMA)结构层的小厚度不应小于集料公称最大粒径的2.5倍。开级配沥青混合料的厚度不应小于集料公称最大粒径的2.0倍。

4.6功能层:胶粘层、密封层、透水层、隔离层、防水(排水)层、抗裂层，取消旧规范中的垫层！

中间的表4-1列出了沥青路面的主要损坏类型。

动词 （verb的缩写）材料性能要求和设计参数

5.1.3路面结构层材料设计参数的确定可分为三个层次(准):

高速公路、一级公路施工图设计阶段应采用一级；

其他设计阶段使用2级及以下。

5.2.2路基顶面回弹模量(MPa)

路基处于平衡湿度状态，考虑干湿循环和冻融循环后的模量值，远大于现有的25~40MPa。

5.3粒状材料

在压实要求的最佳含水量和干密度条件下，试验等级1按附录D通过重复加载三轴压缩试验确定，取其平均值。检查结构时，该比值还应乘以湿度调节系数1.6~2.0。

在第3级，可以采用表5.3.8中的值

注:材料性能好、级配好或压实度大时取最高值，否则取较低值。

5.4无机粘合剂稳定材料

5.4.1~5.4.3对无机结合料的最大骨料粒径、水泥用量和贫混凝土作了相关规定，表5.4.4给出了无机结合料的7天无侧限抗压强度标准(代表值)供参考。

注:a在低塑性土区(塑性指数小于7)，石灰稳定砂砾和碎石7天的无侧限抗压强度应大于0.5兆帕(100克平衡锥测得的液限)

b下限用于塑性指数小于7的粘土，上限用于塑性指数大于等于7的粘土

5.4.5无机粘结剂稳定材料的弯拉强度和弹性模量按三个等级规定。

检查结构时，无机粘结剂的弹性模量应乘以0.5的结构层模量调整系数。

5.5沥青混合料材料

5.5.1~5.5.4是一般规定

5.5.5季节性冰冻地区高速公路和一级公路表层沥青的低温性能应符合下列要求:

1.在连续10年平均最低气温作为路面低温设计温度，低温设计温度提高10℃的试验条件下，弯曲梁流变(BBR)试验的蠕变刚度ST≤300 MPa，蠕变曲线斜率m≤0.3

2.当蠕变刚度s在300~600MPa和600MPa之间，m > 0.3时，加入沥青直接拉伸试验，其断裂应变不应小于1%(10 000με)

3.当上述条件均不满足时，沥青的临界开裂温度由沥青弯曲梁的流变试验和直接拉伸试验确定。

5.5.6给出了沥青混合料在低温弯曲试验中的破坏应变要求。

5.5.7沥青混合料的车辙动稳定度要求变化不大(表5.5.7)。

5.5.8用单轴针入度试验法测试沥青混合料的针入度强度(附录F)以无机结合料为基层的沥青路面、以无机结合料为基层、以沥青材料为底基层的沥青路面、以水泥混凝土为基层的沥青路面的沥青混合料针入度强度应满足公式(5.5.8-1)。

5.5.9颗粒底基层和沥青基层沥青路面的沥青针入度应满足公式(5.5.9-1)。

沥青混合料的针入度是指沥青混合料抵抗剪切变形的能力，目的是控制路面的车辙。交通部《沥青路面荷载标准》项目研究了沥青混合料针入度与永久变形的关系模型。

5.5.10沥青混合料水稳定性技术要求:浸水马歇尔试验的残余稳定性和冻融劈裂试验的残余稳定性。

5.5.11沥青混合料的动态压缩模量

沥青混合料的动压缩模量采用单轴压缩动模量试验方法(《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20 )T0738)测定，温度为20℃，沥青混合料在面层的加载频率为10HZ，基层为5HZ。试验直径为100±2毫米，高度为150±2.5毫米。骨料的最大公称粒径不超过37.5毫米..

1.1级，直接按上述测试进行测量。

2.等级2应根据公式(5.5.11)计算和确定

3.根据表5.5.11确定等级3

注意:表中沥青混合料E的差异不合理！

不及物动词路面结构验算

6.1一般规定

6.1.1路面结构力学指标计算采用双圆弧均布竖向荷载作用下的弹性层状连续体系理论。

但是需要注意的是，结构可靠度的概念是概念性引用的！

6.1.2路面结构组合方案拟定后，按照附录B中的方法进行路面结构检查，然后结合工程经验和经济分析确定。

6.2设计指标

6.2.1多指标(五)设计摒弃了多年使用的表面弯沉指标。

表6.2.1列出了不同组合路面的设计指标

6.2.2对于每个设计指标，应选择表6.2.2中规定的垂直位置的机械响应。应按图6.2.2所示计算位置，并选择在A、B、C和D点计算的最大机械响应。

6.3交通、材料和环境参数

6.3.2路面各结构层的模量应符合要求

1.沥青路面:20℃，10HZ，单轴压缩动态模量

沥青基层:20℃，5HZ

2.无机结合层:中间截面法单轴压缩模量，

并通过0.5调整结构层模量进行修正(室内试验与现场FWD计算对比)

3.粒料层:采用湿度调节回弹模量

参照美国ASHTO机械经验法(MEPDG)，

考虑到材料通车后湿度变化的引入，调整系数为1.6~2.0

模量测量方法采用动三轴仪(p49)，试样直径:

最大粒径大于19毫米，时间直径×高度=φ150×300毫米

当最大粒径小于19毫米时，应使用φ100×200毫米的试样。

4.路基:平衡湿度条件下，考虑干湿循环和冻融循环影响的顶面回弹模量。(带载板)

6.3.3检查沥青层疲劳、无机结合料层疲劳和路基顶面压缩应变时，应按附录G确定，湿度调节系数和等效温度分两步确定:

1)根据气温数据和表G-1，确定参考路面结构的湿度调节系数和等效温度。

2)对于非标准路面结构，即当沥青面层和基层(包括底基层)由两层或两层以上不同材料的结构层组成时，应按公式G.1.1-1和公式G.1.1-2分别换算成等效沥青层和等效基层。简化为由等效沥青面层、等效基层和路基组成的三层路面结构。

将基准结构在不同气温条件下的损伤转化为基准路面结构在标准温度(20℃)下的等效损伤，从而得到基准路面结构的温度调整系数KTi。部分地区参考路面结构温度调整系数见表G1.2(p63~P66)

等效温度用于分析沥青混合料的永久变形，其等效温度按公式(G.2.1)计算:

6.4路面结构检查流程

1、新旧规范的比较

对比这两个流程图，我们可以看到:

1.新旧规范的输入参数基本相同。验算的步骤都差不多！但是参数确定变化很大！

2.旧规范以路面弯沉为设计指标，以沥青层和颗粒稳定层的拉应力为验算指标。

新规范是多指标设计，取消了弯沉指标，沥青层弯曲疲劳开裂和无机结合层弯曲疲劳开裂(这两个指标在形式上与旧规范相似，但内容有很大不同)，沥青层永久变形，路基顶面垂直受压，沥青面层低温开裂(后三个旧规范不是！)

3.最后，新规范还增加了验收挠度控制指标

2.新代码结构的检查方法如下:

1)根据附录a调查分析交通参数，并根据本规范第3.0.4条确定交通荷载等级；

2)根据路基土类型和地下水位高度确定路基的干湿类型和湿度状况，并根据本规范第5.2.2条(不必要的改进措施)的要求确定路基顶部的回弹模量

3)根据设计要求，初步拟定路面结构组合和厚度方案，选择设计指标；

4)根据本规范第5章和第6.3.2条确定结构层模量等设计参数，并根据第5章检验集料的CBR值、无机结合料的无侧限抗压强度、沥青的低温性能要求、沥青混合料的低温破坏应变、动力稳定性、针入度强度和水稳定性。

5)根据附录g的规定，确定各设计指标对应的温度调整系数或等效温度；

6)利用多层弹性系统的理论程序计算各设计指标在各指定点的力学响应；

7)按附录B的规定检查路面结构，检查结构应符合第3.0.6条的规定；

8)对通过结构验算的结构进行技术经济分析，选择设计的路面结构；

9)根据附录B.7计算设计路面的验收弯沉值，应符合附录b.7的规定。

七.改造设计

7.1施工方案采用动态设计理念，施工阶段根据现场情况动态调整改造方案。

7.2现有路面调查:交通量、轴载组成和增长率；路面损坏情况；落锤式动态弯沉仪、雷达、岩心钻探等。

7.3改造方案:局部病害处理、整体处理或其组合方案，对裂缝较多的路面采取减缓发射裂缝的措施，回收材料。

7.4改建路面结构的验算

1)加铺层的设计参数应根据新建路面结构确定

2)现有路面层的设计参数应按以下要求确定:

据编制小组介绍，该公式根据108次(组)恒应力加载模式和618次(组)恒应变加载模式的疲劳试验结果，建立了沥青混合料的疲劳开裂模型。

利用北京3个ALF试验段、加州大学伯克利分校6个重型车模拟HVS试验段、美国西部8个试验段、明尼苏达州Mn路10个试验段和美国沥青技术中心(奥本大学)ncat 3个试验段等30个试验段的疲劳数据对建立的疲劳模型进行了验证和修正。

在30个经过验证的切片中，只有3个来自中国，其余来自外国(美国)。国外这些试验路段使用的石料、沥青、混合料、路面结构、施工水平、记录与我国使用的有哪些不同？可能不完全清楚，作为修正和验证的依据是否可靠？

2.计算无机粘结剂稳定层疲劳开裂的公式(B.2.1-1)和(B.2.1-2)

据编制小组介绍，该公式是基于148种常用的水泥稳定碎石、水泥碎石、水泥土和石灰粉煤灰碎石混合料的疲劳开裂试验结果。(148片/4=37片)每一种混合物，且不说这四种无机稳定剂的代表性，只在数量上有些问题！

为了减小室内性能模型与现场疲劳的差异，通过比较路面模型结构与上述疲劳开裂模型分析结构的损伤状况，得到kc系数。这个比较有多客观？

3.沥青混合料层永久变形计算公式(B.3.2-1)

根据多种沥青混合料，从229个不同温度和压力条件下的有效车辙试验结果中得出公式(B3.2-1)，并利用国内十多条公路多年和五个试验路段的车辙数据，考虑现场综合修正系数kR，对模型进行修正和验证。

4.路基顶面垂直压缩应变的验算

路基顶面的容许垂直压缩应变根据公式(B.4.1)确定。该公式的调整和修正基于AASHTO试验路195条路面的结构数据和Psi=2.5时的轴向荷载次数，修正和调整后建立了垂直压缩应变与100kN轴向荷载次数的经验关系。

这说明这种模式基本是外来的。AASHTO试验于1958年至1960年在美国伊利诺伊州奥图瓦的一个气候条件和土壤组下完成。施工时间从1956.8年到1958.9年，装车时间从1958.10年到1960.11年。修建了六条环路(每条环路有两条车道)。每个环路的固定荷载效应包括

粗糙度(平整度)、可见故障、挠度、应变和Psi。

平均气温27°F ~ 76°F，平均降雨量34in，平均霜冻深度28in。

下表列出了美国公路运输协会的交通负荷

沥青路面的结构细节如下:

骨料:压碎的石灰石(骨料的公称最大尺寸为3/4英寸)、天然硅砂和石灰石粉

沥青:针入度85~100，沥青用量4.5~5.4%，场地孔隙率7.7%

表层:厂拌沥青混凝土，厚度1英寸~ 6英寸

基层:厚度为0~9in的碎白云石。(所有环路)，由水泥或沥青稳定

底基层:砾石，0 ~ 16英寸厚(所有环)

路基:a6

大致可以比较一下，AASHTO环路的路面结构与国内常用的路面结构是不同的。因此，利用AASHTO环形道路结构计算路基顶面压缩应变，建立我国路基顶面压缩应变预测模型，值得进一步研究。

5.沥青路面低温开裂指数计算公式(B.5.1)

该公式仅分析了东北地区10多个路段的沥青性质、路面结构与相当于路面低温开裂的路基土类型之间的关系，并考虑了加拿大滑铁卢大学的Hass模型。

首先，它的代表性不够。我国季节性冻土面积很大，包括西北、华北甚至中东北部(如河南、安徽、江苏、山东)的青海、四川等省。基于东北地区10多个路段的模型可靠性如何？值得讨论。

此外，加拿大的气候条件与中国大不相同。使用Hass经验模型的可靠性如何？

哈尔滨工业大学马红彦(硕士学位论文)结合黑龙江省长平高速公路开裂情况，研究了NCHRP1-37A力学经验法低温开裂预测模型，并在修正的Hass模型基础上建立了一个利用东北地区的新模型。

6.本规范中材料参数的测量基本上是利用动载荷设备来完成的，即该材料的参数(如模量、强度指标等)。)都是动态的，但是路面结构体系的受力分析还是静态的，如何协调二者？仅仅通过提高材料的模量值来降低结构对荷载的响应值是不合理的，所以要加强对结构动荷载作用的研究！

主要著作:参与编辑出版的专著、教材10部(人民交通出版社、湖南科技出版社出版)，代表作有《道路工程有限元分析方法》、《半刚性基层沥青路面研究》等。在国内外重要学术期刊和重大国际国内学术会议上发表论文100余篇。被交通部授予“全国交通战线先进科技工作者”、“湖南省优秀科技工作者”、“湖南省高校优秀科技工作者”，自1992年起享受国家有突出贡献专家津贴。