Part1 路面设计方法与设计要素
简述路面设计的内容,并分别阐述每一部分的基本原则或设计要点
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路基路面工程设计方案
路基路面工程设计方案一、工程概述正所谓“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，道路交通在现代社会生活中起到了至关重要的作用，而良好的路基路面工程设计方案则是确保道路运输安全和稳定的基石。
在这个方案中，我们将详细介绍路基路面工程设计的相关内容，包括技术参数、施工方案、材料选用、技术经济分析等，以期为道路建设工程提供更专业的设计指导。
二、技术参数1. 路基设计参数道路路基设计应综合考虑交通量、荷载、地质、地貌、气候等因素，结合工程地质勘察结果确定路基设计参数。
包括路基宽度、路基高度、坡度、路基材料、排水设施等。
2. 路面设计参数路面设计参数包括路面结构类型、材料选用、厚度、强度等。
要根据实际的交通量、车辆类型、气候条件等进行综合分析，确保设计参数符合实际使用需求。
三、施工方案1. 路基施工路基施工包括路基挖方、填方、夯实、边坡处理等。
需根据设计要求进行施工，确保路基稳定、排水畅通。
2. 路面施工路面施工主要包括路面材料铺设、压实、摊铺、夯实、沥青封层等。
在施工过程中需严格控制材料的质量和施工工艺，确保路面平整、耐磨、耐压。
四、材料选用1. 路基材料选用路基材料应具有一定的承载能力、抗渗性和抗冲击性。
一般包括填料、砂砾土、碎石等。
2. 路面材料选用路面材料选用应包括沥青混凝土、水泥混凝土、碎石等。
需根据设计要求和实际条件选择合适的材料。
五、技术经济分析路基路面工程设计需要进行技术经济分析，包括总投资、年均运营成本、使用寿命、维护保养成本等。
要进行综合比较，选择最合适的设计方案。
六、安全与环保在路基路面工程设计中，安全和环保是至关重要的。
设计方案应充分考虑交通安全和生态环境保护，采取相应的措施，确保施工过程和使用阶段的安全与环保。
七、总结路基路面工程设计是一项综合性的工程，涉及到材料、工艺、技术、经济等诸多方面。
设计方案的合理与否将直接关系到道路的使用性能和施工质量。
因此，在设计过程中需综合考虑各种因素，确保设计方案符合实际需求，提高道路的安全性、舒适性和经济性。
城市市政道路设计的方法及相关思路解析
城市市政道路设计的方法及相关思路解析城市市政道路设计是指在城市建设和规划过程中，针对道路系统的设计和布局工作。
它涉及到城市主干道路、支路、环路、交叉口等方面，需要综合考虑城市发展规划、交通流量、交通安全、环境保护等多个因素。
下面是对城市市政道路设计的方法和相关思路解析。
1. 确定城市道路层级布局：首先需要确定城市的主干道路、快速道路、次干道路以及支路等不同层级的道路布局。
根据城市的交通流量、交通网络的需要以及城市规划的要求，确定城市道路的层级布局。
主干道路承载主要交通流量，快速道路连接城市重要区域，次干道路满足通行需求，支路连接居民小区等。
2. 交通流量分析：在进行城市市政道路设计时需要进行交通流量的分析，以了解道路上车辆的流量大小和流向，从而合理规划道路的容量和布局。
交通流量分析可以通过实地观察和交通调查等方法进行，也可以利用交通模拟软件进行仿真分析。
3. 考虑交通安全：在进行城市市政道路设计时，交通安全是一个重要的考虑因素。
需要考虑交通事故的发生概率和后果，合理设计道路的几何和交叉口，增加交通标志和标线的设置，提高驾驶员的注意力和反应能力。
4. 考虑环境保护：在进行城市市政道路设计时，需要考虑环境保护的问题。
道路的布局和设计应该能够减少对周边环境的污染，减少噪音和空气污染。
可以合理设置绿化带和景观设施，减少交通排放，提高道路的绿色性。
5. 充分利用现有资源：在进行城市市政道路设计时，应充分利用现有的资源。
可以利用现有的道路网格进行优化设计，合理利用现有的道路空间，减少浪费。
还可以考虑与其他城市基础设施的相互配套，比如与公交站点、地铁等进行协调布局。
6. 综合考虑城市规划：在进行城市市政道路设计时，需要综合考虑城市整体规划。
道路布局和设计应与城市的建筑风格、人口分布、功能区划等相协调，形成一个统一的城市形象和空间。
路面设计原理与方法
路面设计原理与方法
路面设计原理与方法包括以下几个方面：
1. 设计原则：路面设计需要考虑交通流量、车速、车辆类型、路段功能、地貌、环境等多个因素，确定合理的设计原则，如安全性、舒适性、效益性、可持续性等。
2. 交通流分析：通过交通量调查、道路交通流模型等方法，确定设计阶段和设计年的交通流量数据，在设计过程中合理确定道路宽度、车道数目、交叉口布局、减速带等参数。
3. 地貌分析：通过地形测量、图示及数字模型分析，确定设计地形特点，考虑不同地形对道路线形的影响，进行剖面设计。
4. 车辆运行分析：根据设计交通流量、车辆类型、行车速度等参数，确定设计车道数、设计标准戈克沟、辅助车道、分离带等。
5. 路面结构设计：根据交通流量、土质条件、路面功能要求等，确定路面厚度、材料类型、层位设置等。
6. 线形设计：通过设计车速、交通组织方式、地形条件等因素，确定设计线型参数，包括路段长度、曲线的半径、几何参数等，使得道路具有良好的行车视线
和减速视线。
7. 断面设计：根据土质条件、交通流量、车辆类型等因素，确定设计断面类型、灵活圈、边沟、人行步道、自行车道及附属设施。
8. 交叉口设计：根据交叉口类型、流量、行车速度、可见距离等因素，确定交叉口类型、布局形式、车行顺序、标线、标志、动态信号控制等。
综上所述，路面设计原理与方法是综合考虑交通、土质、地形和环境等多个因素，从而合理确定路面各个要素的设计参数，以实现交通安全、舒适、高效和可持续发展的目标。
路面设计原理与方法
路面设计原理与方法我呀，一直对咱们脚下的路特别感兴趣。
你想啊，每天走在路上，可曾想过这路面是怎么设计出来的呢？这可不是随随便便就能搞定的事儿。
路面设计就像是给大地穿衣服，而且得穿得合适才行。
首先得考虑这路要承受多大的压力呀。
比如说，一条乡村小路，可能就只是偶尔有几个人、几头牛走走，那它承受的压力就比较小。
可要是高速公路呢？那上面的汽车川流不息，一辆辆重型卡车轰隆隆地开过，这压力可不得了。
这就好比给一个小孩做衣服和给一个相扑选手做衣服，那能一样吗？肯定不一样啊。
所以在设计路面的时候，得先弄清楚这条路将来会有什么样的交通流量，是小汽车多，还是大货车多，或者是自行车、行人比较多。
这就像裁缝要先知道顾客的身材一样重要。
我有个朋友叫小李，他是个建筑工人。
有一次我们聊天，他就跟我吐槽，说有些路面设计不合理，才没几年就坑坑洼洼的。
这就是没把压力这个因素考虑好啊。
我就跟他说，这路面设计可复杂着呢。
除了交通压力，还得考虑土壤的情况。
就像盖房子得看地基牢不牢一样，路面下面的土壤就是它的地基。
有些土壤很松软，就像棉花糖似的，那这路面要是直接铺上去，肯定会陷下去啊。
这时候就得想办法加固土壤，或者采用特殊的路面结构。
我记得我在书上看到过，在一些软土地基上，会采用打桩或者铺设土工织物的方法，来提高地基的承载能力。
这就像是给软趴趴的土壤打了个“强心针”，让它能撑起路面这个“重担”。
再来说说路面材料的选择吧。
这就像是做菜选食材一样，不同的食材做出来的菜味道可大不一样呢。
路面材料有沥青的、水泥的，还有各种石料混合的。
沥青路面比较有弹性，就像橡胶一样，车子开上去比较平稳，噪音也小。
水泥路面呢，就比较硬，像石头一样结实，不过有时候会有点颠簸。
我问过一个老工程师，他说选择哪种材料，得根据很多因素来决定。
如果是在寒冷的地区，沥青路面可能会因为低温而变得脆硬，容易开裂，这时候水泥路面可能就更合适。
但如果是对平整度和行车舒适性要求比较高的地方，沥青路面就是个不错的选择。
城市市政道路设计的方法及相关思路解析
城市市政道路设计的方法及相关思路解析一、道路设计的方法在进行道路设计时，我们需要遵循一系列的设计方法，以确保设计的道路能够满足城市发展的需求，具有高效、安全、环保和美观的特点。
以下是一些常用的道路设计方法：1. 需求分析：我们需要对道路设计的需求进行全面的分析。
比如道路的预期交通量、周边土地利用状况、交通方式、行人需求等。
通过需求分析，我们能够了解道路设计的具体要求，为后续的设计提供依据。
2. 规划设计：在进行道路设计之前，我们需要进行详细的规划设计。
这包括确定道路的线路、宽度、道路等级、交叉口设置、道路功能区划等内容。
规划设计是道路设计的基础，是保证道路设计合理性的重要环节。
3. 环境评价：在进行道路设计时，我们需要进行环境评价。
这涉及到道路设计对周边环境的影响评估，以及在设计中引入环境保护措施。
环境评价是道路设计的必备环节，是保证设计符合环保要求的重要手段。
5. 美观设计：一个城市的道路设计不仅要实用，还需要具有一定的美观性。
在设计中，我们需要考虑道路的景观、绿化、路灯、标识等元素，以提升道路的整体美观度。
美观设计是提升城市形象的重要手段。
1. 以人为本：道路设计的核心是以人为本。
我们需要在设计中充分考虑行人、自行车骑行者和残疾人的需求，保障他们的安全和便利。
我们还需要为老年人和儿童等特殊群体提供更好的道路设计。
以人为本的设计思路是提升道路品质和提高城市居民生活质量的基础。
2. 综合规划：道路设计需要与城市其他基础设施进行综合规划。
比如与公交系统、地铁系统、自行车道系统等进行协调规划，以提高交通系统的整体效率。
我们还需要考虑道路与周边土地利用的关系，确保道路设计与城市发展相协调。
综合规划是确保道路设计与城市发展相协调的关键。
3. 推崇绿色设计：在道路设计中，我们需要推崇绿色设计理念。
这包括在设计中引入绿化带、雨水利用设施、绿色隔离带等，以提升道路的绿色环保特性。
我们还需要在设计中推广节能、减排、循环利用等绿色设计思路。
公路(道路)设计方法及设计要点
菜单：项目——设计向导 纬地设计向导最后一步如图2-10 。我们可设定逐桩桩号间距（如
20m），程序将以此间距自动生成桩号序列文件，并增加所有曲 线要素桩。点击“完成”按钮，系统即自动计算生成路幅宽度文 件（*.wid）、超高设置文件（*.sup）、设计参数控制文件（ *.ctr）和桩号序列文件（*.sta），并自动将这四个数据文件添 加到纬地项目管理器中。
图 2-12
二. 纬地设计向导与项目管理
2.3 纬地项目中心
菜单：项目——纬地项目中心
图 2-13
三. 平曲线设计法
3.1交点设计法
菜单：设计——主线平面设计
注：“实时修改”按钮可以动态拖动修改任意一个交点的位置和参数，每次修 改完平面线形后记得及时点存盘。
三. 平曲线设计法
图框及字高
二. 纬地设计向导与项目管理
2.2 项目管理
菜单：项目——项目管理
1. 平面曲线数据文件（*.pm） 2. 平面交点数据文件（*.jd）
完成“主线平面线形设计”并“存盘”后得到
3. 纵断面地面线数据文件（*.dmx） 完成“数据”→“纵断数据输入”并保存
4. 横断面地面线数据文件（*.hdm） 完成“数据”→“横断数据输入”并保存
④.纵断面数据也可先利用Excle文件编 译，再将内容复制到.txt文件内，最后将 文件后缀改为.dmx文件，导入纬地项目 管理器即可使用。
⑤.输入完成后别忘记点击存盘。
四. 纵、横断面数据准备与纵断面设计绘图
4.1 纵断面地面线数据输入
菜单：数据——纵断数据输入
四. 纵、横断面数据准备与纵断面设计绘图
图 2-7
二. 纬地设计向导与项目管理
解析城市街道设计的各个要素
解析城市道路设计的各个要素城市街道占据了80%的城市公共空间，现实情形往往是在满足人们在街道上安全的驾驶、骑自行车、乘坐公交、步行以及交流的需求上还没能做的很好。
组成城市街道设计各个部分，从人行道、车行道到车站，在有限的空间内总是处于一种争夺关系。
好的城市街道设计就是要寻求灵活合理的组合方式来塑造安全、舒适、美观、和谐的街道环境。
车行道(Lane width)车行道的宽度分配是首要的，需要根据需求分配不同的宽度给机动车、自行车以及一些专用车道。
道路宽度影响着车辆的形式速度，越宽的道路越容易行驶较快，较窄的道路，可以降低行驶速度，虽然增加了驾驶难度，但却在整体上降低了事故的发生率，因此对于大部分的车辆，10英寸的道路宽度技能保证驾驶的舒适度，又能降低驾驶速度，相对比较高效合理。
人行道（Sidewalks）人行道在城市生活中发挥着重要的作用，是城市的台阶，除了提供步行交通，还是承担社会、经济活动的公共空间。
尤其在积极鼓励步行、提倡慢行系统和用地集约化的今天，人行道的设计成为城市公共空间设计的重要阵地。
满足两个人并排行走的最小尺度是5英尺，很多城市都选择了更广泛的标准8英尺，具体要根据行人数量、街道的功能、绿化、设施来调整。
人行道可分为建筑延伸区、通行区、设施绿化区及道路缓冲区。
路缘的扩展（Curb Extensions）路缘的扩展是个很巧妙的技巧，可以局部的缩小道路，又可以作为视觉提示，提高人行的安全性，还可以提供城市家具和绿化的布置空间。
在不同的位置，路缘的扩展区有不同的作用和设计形式。
门户位置（Gateway）中间处(Pinchpoint)转弯处（Chicane）公交车站处（Bus Bulbs）路面竖向设计（Vertical Speed Control Elements）减速带（Speed Hump,3-6 feet\ Speed Table 3-3.5 feet）乘车区间（Transit Streets）雨水管理（Stormwater Management）在建设海绵城市口号喊得如此火热的今天，你是否了解在道路上，有哪些具体的做法来实现雨水管理呢？当然必须要明确的是道路雨水管理好处多多，净化道路上雨水的水质，滞留地表的雨水径流，减少大量雨水给道路带来的冲击，缓解城市废水系统压力等。
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疲劳（沥青层） 车辙（路基压应变）
疲劳（沥青层、水泥稳定层） 车辙（路表PSI） 疲劳（沥青层、水泥稳定层） 车辙（路基压应变、粒料层剪切） 疲劳（沥青层） 车辙（路基压应变）
温度 冻融
温度 温度 温度 温度 温度 温度 湿度 冻融
设计图表 程序（DAMA）
程序（VESYS） 电算程序 设计图表 程序（ANPAD）
p
柔性路面结构的受拉和受压
双圆荷载下多层弹性体系图示
各种力学——经验法
机构 Shell AI FHWA NITRR (南非) NTU（英） 路面模型 多层弹性 多层弹性 多层弹性 多层弹性或 粘弹性 多层弹性 多层弹性 多层弹性 损坏模式 疲劳（沥青层、水泥稳定层） 车辙（路基压应变、沥青层） 环境影响 温度 设计方式 设计图表 程序（BISAR）
Part1 路面设计方法与设计要素
第二章 路面的四类设计要素
§1 荷载（轴载等效换算、轮胎接触形状、行车速度） §2 环境（温度、湿度） §3 材料参数（弹性、粘弹性、温度变形系数） §4 破坏极限（破坏模式）
四类要素是制约路面设计的关键控制因素
路面设计要素关联
原材料力学要求 原材料性能要求 材料 设 计 结构 交通量 交通增长率 轴载谱 轴载换算标准
SN a1D1 a2 D2m2 a3 D3m3
设计步骤
1.按FHWA可靠度规定确定标准正态偏移ZR； 2.选择能代表当地条件的S0（AASHO试验路为刚性路面0.35，柔性路面0.45）；
3.按AASHTO法确定W18；
4.考虑需要大修、重新罩面和重建之间所允许的最低指数确定△PSI; 5.由季节模量MRi换算有效路基土模量MR（实际通过计算平均相对损伤数后查图）； 6.查图计算结构数SN
柔性路面的经验设计法
CBR设计法
Porter1929提出概念，1942年推出
理论建立依据 1920s典型结构 纯柔性路面破坏 较薄沥青层+（沥青稳定） 级配碎石基层+路基
路基土的侧 向移动
由于基层承载力不 一的不均匀下沉
因基层本身承载力 不够而变形过大
与路面与路基材料的压实度和抗剪强度相关
用抗剪指标（CBR） 表征路基土承载能力 采用典型（固定） 路面结构组合
设计步骤
7.结构组合设计，确定结构层材料参数和组合关系。（HMA和稳定处理类基层材料 参数可用重复荷载间接拉伸试验（ASTM D-4123），其他材料可以用回弹模量试验 方法（AASHTO T274） ）； 8.按材料参数确定结构系数 a1 （沥青面层） a2（未处理和稳定处理基层， 未处理基层材料E的确定需 考虑层位应力状态）
LCPC ( 法)
比利时
疲劳（沥青层、水泥稳定层） 车辙
疲劳（沥青层、水泥稳定层） 车辙 疲劳（沥青层、水泥稳定层） 车辙（沥青层、粒料层、路基） 低温缩裂 平整度
通用设计流程 程序（ALIZE）
设计图表 电算程序
AASHTO2002
多层弹性
电算程序
Shelll——壳牌石油公司，AI——美国沥青学会，FHWA——美国联邦公路局，NITRR——南非国家运输与道路研究所， NTU——诺丁汉大学，LCPC——法国桥梁与公路试验中心
CBR法 AASHTO-1972/1986/1993 德RStO 01
力学-经验法——首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学响应量 （应力、应变、位移），利用力学响应量与路面性能（各种损坏模式） 之间建立的使用性能模型，按设计要求设计路面结构。
AI法 Shell法 AASHTO-2002 南非NITRR 英诺丁汉大学 法LCPC 俄 比利时 澳大利亚 我国方法
等效疲劳损伤原理
换算原则
等效疲劳的不同
路面破坏极限
疲劳开裂——沥青层底、无机结合料基层层底、水泥板 块层底 沥青层永久变形 路基顶面永久变形 路面使用性能容许极限(例：路面现时耐用性指数PSI） 表面弯沉
两个互推原则 1.不同荷载在同一结构上作用不同次数后，达到同一极限状态； 2.对某一交通组成，无论采用何种轴载标准进行换算，用换算后 的轴载次数设计或计算的路面结构相同。
路面结构数 有效路基土回弹模量
考虑可靠度的设计方程
log[PSI / (4.2 1.5)] log W18 Z R S0 9.36log(SN 1) 0.2 2.32log M R 8.07 5.19 0.4 1094 / ( SN 1)
PSI 4.2 PSIt
荷 载
设计方法（配合比、剂量） 材料力学性能 材料路用性能 结构组合设计 结构荷载动力响应 结构破坏模式 结构设计指标与标准 长期使用性能衰变规律
温度 湿度 降雨量
环 境
路面设计是结合荷载与环境对路面的影响，通过特定的分析技巧，选择并运 用适当的材料，建立满足使用要求的合理结构的过程
第一章 路面的四类设计要素
根据荷载建立土基抗剪强 度与路面厚度关系
土基CBR 与必要的 路面厚度 之间的经 验关系
CBR设计曲线
按土力学计算不同轮重在土中产生的 剪力曲线，标示剪应力对应的CBR值
柔性路面的经验设计法
AASHTO设计法
AASHTO依据渥太华和伊利诺伊州道路试验成果基 础建立。1962提出成果报告：
1）得出了路面耐用性指数与路面工作状态间的关系，并根据不同 道路等级对路面的使用状况要求，提出了路面设计标准。 2）建立了路面设计方法的基本方程，提出了不同设计标准的路面 厚度计算列线图和不同路面材料的结构数（SN）。 3)导出了不同车型轴载与数量间等效关系的轴载换算公式。
多级轴载的考虑方法
多后轴汽车的轴距一般都在120 ~135cm，轴距与轮压半 径比平均约为12，必须解决其应力、应变或变形在两轴间 的干扰问题 按等效破坏原则（拉应力、拉应变、变形…….）进行换 算 n
N1 N 2 C P2 P1
AI认为双轴的一次作用相当单轴两次?? 加拿大亚伯达省交通运输部（埃德蒙顿市）全面研究结果 总重135kN双轴/181kN三轴等效于80kN单轴（轴数系 数分别为2.12和3.41） 1993年我国林秀贤引用亚伯达省研究实测回归关系， 换算到单轴100kN,得到总重117kN双轴/132kN三轴等 效于100kN单轴（轴数系数分别为2.21和3.35 ）该参 数一直沿用到今天
预期交通轴载次数
预期结构性能允许荷载作用次数
正态偏移/ 中位数/保 证率系数
log W18 log Wt18 ZR S0
性能预测总体标准差（含结构预测偏差和 交通预测误差）
性能预测经验方程： 使用期末的耐用性指 数衰减
设定的沥青路面初始PSI和工作年限 末允许的PSI
log Wt18
log[PSI / (4.2 1.5)] 9.36 log( SN 1) 0.2 2.32 log M R 8.07 5.19 0.4 1094 / ( SN 1)
a2 0.249(log E2 ) 0.977
a3 0.227(log E3 ) 0.839
9.确定基层和底基层排水系数m1、m2 a3（粒料底基层，E需考虑 层位应力状态）
设计步骤
9.确定各层厚度
（1）取E2作为MR,确定保护基层所需SN1，计算面层厚度：
D1
SN1 a1
（2）取E3作为MR,确定保护底基层所需SN2，计算基层厚度：
换算公式推导
以我国现行沥青路面表面弯沉指标为例
不同轴重弹性层 状体系下弯沉比：
l1 p11 1 P1 l2 p2 2 2 P2
b
设计弯沉表达式：
按轴载换算互推 原则：
ld AN
c
ld 1 A1 N ld 2 A2 N
bc
c1 1 c2 2
1.18 108 M R 2.32
n
基于AASHO道路试验，初始PSI为4.2（柔性路面） /4.5（刚性路面）；最终允许最低PSI对主要公路建 议为2.5，次要为2.0（可采用更高的值） MRi —季节/各月份模量，通过与土 的温、湿状况相关的公式或根据弯 沉试验测试确定
1 (1.18 108 M Ri 2.32 ) n i 1
交通
环境
路基
路面材料特性
设计可靠度
初拟路面结构 损坏分析
疲劳
永久变形
低温开裂
反射裂缝
相应损坏标准
合适？
选定路面结构和材料要求 力学—经验设计法框图
力学—经验法的核心问题
路面结构的力学响应模型 路基土和路面材料的特性 损坏模式和损坏标准 路面使用性能预估模型
荷载作用 环境影响
荷载、材料和结构变异性及结构设计可靠 度
不断修订使其适于不同环境、结构和交通状（1961、 1972、1972、1986、1993修订扩大） 设计法特点：
依据试验的经验法 引入可靠度概念 设计指标为现时耐用性指数PSI（Present Serviceability Index）
设计思想
性能预测指标×可靠度=交通预测指标
§1.2轮胎接触形状
胎壁受压 胎壁受拉 胎压 胎压
接触压力
接触压力
载重汽车通用轮胎
接触压力与胎压的关系
0.4L
由此，97版和06版设计规范都使用 n=4.75
标准轴载
结构响应的敏感性 标准轴载
轴载轴型的代表性
标准轴载
各种设计 方法的标 准轴 轴重 （KN） 胎压(Kpa) 中国
AASHTO （美）
AI （美）
俄
法
日
南非
澳大 利亚
80 750
100 700