美国及欧洲沥青混凝土路面设计方法介绍
美国道路工程施工(3篇)
第1篇一、引言道路工程是基础设施建设的重要组成部分，对于国家的经济发展、人民生活水平的提高具有重要作用。
美国作为全球最大的经济体之一，其道路工程施工在技术、管理、质量控制等方面都达到了世界领先水平。
本文将详细介绍美国道路工程施工的相关情况，包括施工准备、施工工艺、质量控制、安全管理等方面。
二、施工准备1. 项目立项美国道路工程施工项目在立项阶段，需要进行详细的市场调研、可行性研究、环境影响评价等工作。
通过这些工作，确保项目符合国家发展战略、区域规划以及环境保护要求。
2. 设计阶段在项目立项后，设计单位将根据项目要求，进行详细的设计工作。
设计内容包括道路平面布置、纵断面设计、横断面设计、桥梁设计、隧道设计等。
设计过程中，要充分考虑地形、地质、气候等因素，确保道路工程的合理性和安全性。
3. 施工图设计施工图设计是道路工程施工的重要依据。
设计单位需根据批准的设计方案，绘制详细的施工图，包括道路结构、桥梁、隧道、排水设施等。
施工图设计要符合国家标准、规范和行业要求。
4. 施工组织设计施工组织设计是指导道路工程施工的重要文件。
施工组织设计内容包括施工方案、施工进度、施工资源配置、施工质量控制、安全管理等。
施工组织设计要充分考虑施工条件、施工难度、施工周期等因素，确保工程顺利进行。
5. 施工招标道路工程施工招标是选择施工单位的重要环节。
招标文件应详细说明工程概况、施工要求、招标条件、评标标准等内容。
招标过程中，要遵循公平、公正、公开的原则，确保施工单位的选择合理。
三、施工工艺1. 土方工程美国道路工程施工中的土方工程主要包括挖方、填方、路基压实等。
施工过程中，要严格按照设计要求进行土方调配，确保路基的稳定性。
2. 桥梁工程桥梁工程是道路工程的重要组成部分。
美国桥梁工程施工主要包括基础工程、上部结构施工、桥面施工等。
施工过程中，要确保桥梁的承载能力、耐久性和美观性。
3. 隧道工程隧道工程施工主要包括洞口工程、洞身开挖、支护、衬砌等。
1国内外沥青路面设计方法
1国外沥青路面设计方法1。
1经验法经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数)和路面性能三者间的经验关系。
最为著名的经验设计方法有CBR法和AASHTO法.CBR法［1~2]以CBR值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标.通过对已损坏或使用良好的路面的调查和CBR测定，建立起路基土CBR轮载～路面结构层厚度（以粒料层总厚度表征)三者间的经验关系.利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。
路面各结构层次的厚度，按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。
不同轮载的作用按等弯沉的原则换算为设计轮载的当量作用。
此方法设计过程简单，概念明确，适用于重载、低等级的路面设计；但CBR值仅是一种经验性的指标，并不是材料承载力的直接度量指标，它与弹性变形量的关系很小。
而路基土应工作在弹性范围内的应力状态下，因而，路面结构设计对路基土的抗剪强度并无直接兴趣，更关心的是路基土的回弹性质（回弹模量)及其在重复荷载作用下的塑性应变.AASHTO法［3~4]是在AASHO试验路的基础上建立的，整理试验路的试验观测数据，得到的路面结构—轴载—使用性能三者间的经验关系式。
AASHTO方法提出了现时服务能力指数（PSI）的概念，以反映路面的服务质量.不同轴载的作用,按等效损坏（PSI）的原则进行转换。
路面使用性能指标PSI，主要受平整度的影响,与裂缝、车辙、修补等损坏的关系很小.因此,这是一项反映路面功能性能的指标，而不是表征路面结构性损坏的指标。
此外，这个方法源于一条试验路的数据，仅反映一种路基土和一种环境条件,推广应用于其它地区或国家时便存在着很大的局限性。
但AASHO试验路的测定数据得到了良好的整理和保存，为许多力学-经验法的设计指标和参数验证提供了丰富的依据［5]。
AASHO法提出了轴载换算的概念和公式，考虑了结构的可靠度和排水条件的影响,这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。
superpave沥青混合料设计方法探讨
超级沥青混合料（Superpave）设计方法是由美国国家公路和交通安全
管理局（NHTSA）提出的一种新的沥青混合料设计方法，它能够更好
地反映沥青混合料在使用中的性能。
Superpave结合了受控实验和数理
优化的原理，不仅关注路面技术性能，还关注经济性、社会影响等因素，同时融合多个专业知识，极大提高了沥青路面设计的质量。
Superpave设计过程一般分为三个主要步骤：1. 使用受控实验建立标准
路面组合；2. 通过平行狭窄法来确定组合用量；3. 针对现有环境和性
能要求上的特定条件的控制实验，确定平行狭窄法的沥青配方。
首先，通过对自然混合料的均质性、填充性、抗滑移性等性质的测试，确定沥青混合料的终验控理模式，即Superpave标准路面组合（MPV），并确定各种物料的正确比例和用量，以确定一组满足性能要求的路面
组合方案。
其次，利用狭窄平行法（NIP）来设定组合用量，这是沥青混合料超级路面设计的核心部分，其目的是确定合理的组合用量，以确保沥青混
合料的最终封层性能是环境和动力要求下的最优解。
最后，是要经过控制实验，也就是根据当前环境和性能要求来确定平
行狭窄法确定的沥青配方，为此，我们可以对不同温度下的沥青混合
料进行抗压、抗冲击、冷性混合等性能测试，确定其良好的性能。
超级沥青混合料设计方法以其高效率、科学性和多功能替代了旧有的
路面设计方法，广泛应用于全球的沥青路面设计，它的使用能够保证
沥青路面的质量，实现疲劳抗裂抗环境和气候损伤的标准化，为建设
高质量高性能的沥青路面提供技术支持。
美国地沥青学会AI沥青路面设计方法
美国地沥青学会AI沥青路面设计方法随着交通运输工具的不断发展和人们交通需求的不断增长，路面设计愈加重要。
而人工智能的发展，也为路面设计提供了新的可能性。
美国地沥青学会（Asphalt Institute，简称AI）针对这一趋势，提出了AI沥青路面设计方法，旨在通过机器学习和人工智能技术优化路面设计，提高公路的安全性、耐久性和舒适性，同时还减少了道路建设和维修的成本。
1. AI沥青路面设计方法的原理AI沥青路面设计方法的核心原理是通过数学模型、大数据和人工智能技术，针对各种路况和交通需求，预测和估计不同路面类型的性能，并根据相应的性能指标，自动选择最优的路面材料和结构。
AI沥青路面设计方法的优点在于，能够快速处理大量的数据和信息，并根据各种不同的条件和环境，预判不同路面材料和结构的适宜性，并提供最佳的路面设计方案。
2. AI沥青路面设计方法的应用AI沥青路面设计方法可以应用于各种不同的道路和街道设计，包括高速公路、市区道路、乡村道路等。
它能够预测并改善路面的耐久性与疲劳性、降低交通噪音、提高车辆操控稳定性、并减少路面损坏造成的安全风险。
AI沥青路面设计方法能够考虑多种因素，包括道路环境、交通量、地面状况、气象条件等，提供优化的路面设计方案。
该方法对于不同地区和不同气候区域的路面设计更加灵活多变，可以根据不同的情况，针对性地选择最合适的路面材料和结构。
3. AI沥青路面设计方法的未来展望AI沥青路面设计方法正在逐渐流行，其精度和可靠性也在不断提高。
预计在未来，它将会得到更多的应用，并且能够与其他交通系统和技术进行深度集成，以实现更加完善的公路和交通网络。
随着人工智能技术的不断进步，该方法也将不断创新，能够适应更加复杂的路面设计需求和更加多元化的交通需求。
AI沥青路面设计方法将为公路建设和管理提供更为科学和高效的指导，促进公路安全和交通管理水平的不断提升。
4. 结论AI沥青路面设计方法是一种先进的路面设计技术，它利用人工智能和机器学习技术对路面材料、路面结构、道路环境和交通量等因素进行数据预测和分析，并根据路面性能指标，选择最优的路面设计方案。
国内外沥青路面设计方法综述_周利
国内外沥青路面设计方法综述周 利,蔡迎春,杨泽涛(郑州大学环境与水利学院,郑州 450002)摘 要:当前世界各国众多的沥青路面设计方法,可概括地分为2类:一类是以经验或试验为依据的经验法;一类是以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。
简要介绍目前国内外典型设计方法(CBR法、AASHTO法、SHELL法、AI法及国内方法),并比较其优缺点,针对现行设计方法,特别是我国设计方法,提出改进意见。
关键词:沥青路面;设计方法;综述文章编号:1009-6477(2007)04-0036-04 中图分类号:U416.217 文献标识码:BSummary of Domestic&Overseas Asphalt Pavemen t Design MethodZhou Li,Cai Yingc hun,Yang Zetao 沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作为面层的路面结构。
以沥青路面为主的柔性路面设计理论与方法研究已有近百年的历史,其发展历程经历了古典法、经验法和力学-经验法3个阶段。
当前世界各国众多的沥青路面设计方法大体为后面2种,即以工程使用经验或试验为依据的经验法和以力学分析为基础,考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学-经验法。
为了更好地借鉴前人的研究成果,有助于指导今后设计方法的研究,本文简要介绍目前国内外几种典型的设计方法:(1)经验法的代表方法:CBR法和AASHTO法;(2)力学-经验法的典型代表:AI法和SHELL法;(3)我国2004规范(报批稿)采用的设计方法,并作简单评价。
1 国外沥青路面设计方法国外的沥青路面设计方法,可分为经验法和力学-经验法2大类[1]。
1.1 经验法经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构、荷载和路面性能三者间的经验关系。
最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和美国各州公路和运输工作者协会(AASHTO)柔性路面设计法。
第14 讲 美国Superpave设计方法 (一)
粗集料棱角性： ①粗集料棱角性：具有一个或多个破碎面的大于 4.75mm集料的重量百分率 集料的重量百分率。 4.75mm集料的重量百分率。 细集料棱角性：小于2.36mm 2.36mm的未压实集料的空 ②细集料棱角性：小于2.36mm的未压实集料的空 隙百分率 。 扁平、细长颗粒：具有最大与最小比值大于5 ③扁平、细长颗粒：具有最大与最小比值大于5 的粗集料百分数。 的粗集料百分数。 粘土含量：粘土含量是指在小于4.75mm 4.75mm筛孔的 ④粘土含量：粘土含量是指在小于4.75mm筛孔的 集料组成中所含粘土材料的百分数。 集料组成中所含粘土材料的百分数。用砂当量试 确定。 验确定。
美国沥青路面设计方法的发展
文章编号:1671-2579(2002)05-0019-04美国沥青路面设计方法的发展张起森1,韩春华2(1.长沙交通学院,湖南长沙 410076;2.美国布朗综合技术公司) 摘 要:概要介绍了近40年来美国沥青路面设计方法的发展,从20世纪50年代末到60年代初完成AASHO试验提出的现象—经验设计公式,到力学—经验设计法以及最近完成的AASHT O2002年设计指南的变化过程和内容,可以看出,所谓“新世纪的公路设计规范—AASHTO2002年设计指南”,它包含的内容和所考虑的因素已越来越多,设计过程的模块,包括数据输入、病害模型、初始设计、力学计算、破坏分析、病害预测、方案比较等,既适用于新建路面,也适用于老路修复和重建,给用户提供的是一整套适用而灵活的计算机软件。
我国也正在考虑沥青路面规范的修订工作,而且西部建设科技项目也立了许多沥青路面课题,那么我们的规范应该怎样修改,走出多大的步伐,是值得我们每一个道路工作者认真考虑的问题。
关键词:美国沥青路面;设计方法;发展;AASHT O2002年设计指南 1 现象—经验设计公式纯经验公路结构设计公式仅仅是基于对公路性能历史的观察而作出的判断,一般在加速道路试验过程中确定公式。
通常根据美国各州公路工作者协会(AASHO)公路环道试验确定的经验公式,将不同的交通载荷转换为80kN单轴标准当量重量(ESAL)。
美国各州公路工作者协会于1993年更名为美国各州公路与运输工作者协会(AASH TO),是美国公路技术权威机构。
纯经验公路结构设计公式采用传统的统计回归方法,推导和确定公路性能的关系。
在假定性能预测变量的基础上,通过分析经反复观测获得的性能数据,标定预测公式的参数。
由于高次方非线性回归分析复杂,需要更多的公式标定数据,而数据收集又很昂贵,因此线性或对数线性回归分析方法的使用较为普遍。
一旦确定设计公式的类型和参数,应从准确性和统计显著性两个方面出发,进一步评估公式的预测能力。
浅析国内外水泥混凝土路面加铺沥青层设计方法
1.前言目前,各国加铺层的设计方法差异较大,原水泥混凝土路面上加铺沥青层的设计方法主要包括有力法/理论法、经验法和半理论半经验法设计法。
国外对旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的研究较早,并在大量试验路的基础上提出了相应的设计方法,通常应用经验法或半经验法确定厚度。
这些设计方法大多以现场试验及室内试验结果为依据,以试验路及对加铺层实际使用状况的调查检测为基础,结合本地区的具体条件确定参数,提出经验公式或设计曲线。
2.国内外水泥混凝土路面加铺沥青层设计方法(1)有效厚度法这一方法的基本思路是加铺层所需的厚度是新路面所需的厚度与旧路面有效厚度之差:h=h n-h e式中h为加铺层厚度,hn 为新路面厚度,he为旧路面有效厚度。
此处h n是指全厚式沥青路面的厚度,即直接铺筑在路基上的沥青层厚度,在已知土基计算回弹模量和荷载参数时,其值可通过路面结构程序计算得到。
(2)美国沥青协会(AI)的弯沉法美国沥青协会(AI)认为水泥混凝土路面接缝(或裂缝)处的弯沉差是引起沥青加铺层开裂的主要原因,因为轮载的施加速度远大于温度变化产生的面层板伸缩位移的速率。
因而,此方法以控制接缝或裂缝处的板边平均弯沉量和弯沉差为设计要求,其标准为:接缝(或裂缝)两侧的板边弯沉差(WL-W U)≤0.05m m;接缝(或裂缝)两侧的板边平均弯沉值(W L+W U)≤0.36m m;其中,W L和W U为受荷板和未受荷板的板边弯沉值,由80KN轴载和贝克曼梁测定。
表1ci的取值(3)美国陆军工程师部队(COE)的补足厚度缺额法COE采用与水泥混凝土加铺层设计相同的概念———补足厚度缺额,依据强化试验路的观测和分析结果,于20世纪50年代中期提出了旧水泥混凝土面层上加铺沥青层的经验厚度设计公式:h ov=A(Fh d-c b h ex)式中:ho v———所需加铺层设计厚度(cm);h d———按现有地基承载力和未来交通发展需求,按新建混凝土路面设计方法确定的单层混凝土面层所需的厚度(cm);h ex———旧混凝土面层厚度(cm);c b———旧面层板的状况系数,含有细微的初始裂缝时,c b=1;含有多条裂缝或角隅断裂时,cb=0.75;F———控制旧面层板在加铺后裂缝进一步发展程度的系数,随交通情况和路基强度变动于0.6～1.0;A———混凝土层厚与沥青层厚的当量转换系数,A=2.5;而美国联邦航空局(FAA)在1988年的设计手册中将系数由2.5提高到2.0。
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比利时
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法国
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俄罗斯
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国外常见沥青路面结构组成
国外常见沥青路面结构组成
永久性沥青路面
永久性沥青路面产生的背景 永久性沥青路面的特点 永久性沥青路面经济性 永久性沥青路面对结构层材料的要求 永久性沥青路面设计方法
永久性沥青路面产生的背景
重载交通对欧洲沥青路面的挑战
◎ 轴载增加和重载交通量的快速增长； ◎ 慢速交通产生了更大的路面应力； ◎ 高压轮胎引起作用应力的增加； ◎ 道路磨光加速。
压应变 拉应变
应变
疲劳寿命 无限长
疲劳寿命
沥青基层的抗疲劳性能
◎ 有效沥青含量较高的混合料= 混合料具有较高的应变能力 ◎ 改性沥青 =混合料具有较高的应变能力
应
高沥青含量
变
疲劳寿命无限长
低沥青含量
疲劳寿命
影响永久性路面抗车辙性能的因素
◎ 集料级配； ◎ 沥青等级及改性剂的添加； ◎ 施工过程中混合料的密度（空隙率）； ◎ 选择适宜的表面层材料。
车辙率与沥青层厚度的关系
1000
100
车
辙
率
10
(mm/msa)
1
0.1 0
100
200
沥青层厚度 (mm)
300
400
永久性沥青路面设计方法
材料性能指标 (模量值)
面层底部大于70 me的拉应 变出现的可能性最小； 路基顶部大于 200 me的压 应变出现的可能性最小；
最终设计
路面力学模型 路面反应
(应力、应变等）
转换函数
路面寿命是 否满足要求？
永久性路面设计标准
标准当量轴载
限制弯拉应变 < 70me
厚沥青层(> 8”)
限制竖向压应变 < 200me
基层 (按要求确定) 路基
永久性路面设计目标
HMA 反复弯曲
基层
路基 反复变形
产生疲劳开裂
产生车辙
国外沥青路面设计方法介绍
CBR 设计法 AASHTO 设计法 SHELL设计法
国外沥青路面结构的设计年限
国家
美国 （AASH TO93）
德国
英国
法国
南非
日本
加拿大
澳大 利亚
设计 年限
30～50 30～40
40
30～40 20～40 20～40 30～40 20～40
部分国家使用的主要沥青路面结构
国家
法国 英国 美国 日本 德国 加拿大 中国
主要路面结构
粒料基层 厚沥青层 薄沥青层 全厚式 混合式 下卧底基层 厚粒料基层
}1.5 - 3” SMA, OGFC 或 Superpave （表面层 ）
4” to 高压应力区 6”
高模量抗车辙材料（联结层）
最大拉应变
柔性抗疲劳材料 3 - 4”（HMA基层）
路面基础（Pavement Foundation）
永久性沥青路面对结构层材料的要求
◎ 要求面层应具有足够的抗车辙能力、抗渗性及抗磨耗 性能；
AASHTO方法
◎ AASHTO法提出了路面现时服务能力指数PSI的概念， 以反映路面状况与质量的指标。通过对相同路段的主 观评价与客观评价，建立了PSI与路面状况的关系。
◎ AASHTO设计方法提出以使用年限末的路面现时服务 能力指数Pt作为设计控制标准，使路面结构设计和路 面使用期末的性能联系起来。
CBR设计法
该方法是上世纪二十年代美国加州使用的一种方法。 该法根据多年实测结果得到一条土基承载值与路面总厚 度的关系曲线。而土基的承载值用标准碎石承载能力的 百分比（称为加州承载比，记为CBR值）表示。所以 这种方法也称为CBR法。提出的CBR指标已被作为路 面材料的一种参数指标得到了广泛应用。
20
使用者延误费用 维修费用 初期建设费用
30
40
设计寿命（年）
永久性沥青路面经济性
永久性路面能够承受更大的交通量和更重的交通 荷载，虽然其初期建设费用较高，但是如果评价整个使 用周期的总费用，永久性路面较传统的沥青路面更经济， 降低了使用周期内的维修费用，同时极大降低了道路使 用者的使用费用（交通延误及事故费用）。
国外沥青路面结构设计简介
◎ 丰富我国现有路面结构类型的必要性 ◎ 永久性沥青路面简介 ◎ 国外沥青路面结构设计方法介绍
CBR设计法(加州承载比法) 美国各州公路工作者协会(AASHTO)设计法 shell(壳牌 )设计法
丰富我国现有路面结构类型的必要性
我国高速公路路面的早期损坏严重：
◎ 沥青路面建成不久，当年或者2～3年后，沥青路面就 发生不同程度的开裂、车辙、坑槽等早期损坏。
◎ 另外的早期损坏是指所修建的路面普遍达不到路面的设 计年限。路面的大修经常是“开膛破肚”式的。
张春贤部长 在全国交通工作会议上指出
“要有针对性地引进国外成熟的技术、标准和规 范。科研成果是实践经验的总结，是人类文明的结晶， 我们要善于借鉴一切先进的科研成果。在公路建设和 管理领域、国与国之间 的技术问题及解决方法具有很 多共性。发达国家研究早、实践早、积累了丰富的经 验，许多技术、标准和规范属于政府所有，没有知识 产权的障碍，我们要把技术引进作为公路交通实现新 的跨越式发展的重要手段”
◎ 要求中间层（联结层）具有较强的抗车辙性能； ◎ 要求基层具有足够的抗疲劳及耐久性能。 ◎ 要求路面结构的基础可以为路面结构的铺筑提供稳定
的施工平台，其在服务期内的性能指标不会随季节的 改变而发生较大的变化。
沥青基层的抗疲劳性能
◎ 沥青路面较厚 = 应变较小 ◎ 应变低于疲劳阈值 = 疲劳寿命无限长
AASHTO1972版
路面现时服务能力指数PSI（路面耐用性指数）
PSI=5.03-1.91lg
式中：
—两边轮迹带上的平均坡度变化 C—已发展成网裂者m2/92.9m2 P—修补面积m2/92.9m2
√
√
√
√（中、轻 交通）
√
√（中、轻 交通）
√
√
√
半刚性基层
√(水稳碎石) √
(贫水泥混凝土)
√
√
√
√
√
√
√
部分国家或单位采用的设计指标
机构
沥青层 疲劳
稳定粒料 层拉应力
路基顶面 压应变
粒料层剪 切应力
永久变形
路表 弯沉
AI
※
※
补强※
SHELL
※
※
※
澳大利亚 ※
※
※
日本
※
※
南非
※※Leabharlann ※※诺丁汉大学 ※
永久性路面的特点
◎ 在总费用上：初期建设费很高，日常养护费和使用费较少， 总费用效益比最大
◎ 在设计年限上：至少40年 ◎ 在损坏模式上：路面的损坏只发生在表面层，如表面开裂，
不存在结构性破坏 ◎ 在养护维修上：只需要日常养护，不需要进行结构性大修
沥青路面周期费用经济分析
费用指数
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0