基于横观各向同性理论的沥青路面设计方法

AASHO试验路的铺筑和研究也促使力学路面设计法的发展，因为它更多依赖各种模型，比如车辆荷载、材料、路面结构层以及环境因素的变化，我们现在可把它科学地划分为路面反应模型、材料模型和损伤模型等。这些模型的模拟除需较多的参数外，还需路面的损伤验证，因此被大多数的研究者所热爱，美国较早前已有一些州用AI法对AASHTO法进行了验证。中国、加拿大、英国、新西兰、澳大利亚和南非等，也全部或部分采用了半经验半理论法。

最为古老的力学设计法首推SHELL法（1963年，1977年）和AI法（1981年，1991年）。其他的路面力学设计法大多由此两种方法概述和推导而来。

SHELL设计法：1963年版的SHELL路面设计法与1977年版的基本相似，只是1977年版根据后来的研究成果在模型的参数等方面作了一些修正，这些设计法都依据层状弹性体系理论，1977年版对于沥青材料的粘弹性性质作了考虑，而且都根据BISAR程序进行路面的结构分析。

在1985年，又根据前几年的使用经验进行了修正，主要增补了附录并引入了安全系数和置信水平指标，这几个版本中尽管路面结构的应力与应变是由计算机进行分析的，但是设计方法却是以图表的形式出现，因而有效地避免了工程师要依靠在当时尚十分复杂的计算机来进行设计。

SHEEL路面模型主要把结构看作3层体系，即：HMA层（可包括几层）、碎石或稳定类层和下基层以及路基。沥青层主要由弹性模量（或混合料的劲度模量）、泊松比和层厚来描述，预测弹性模量所使用的模型由Bonnaure等人在1977年建立的，它较好地符合路面结构在短时间和快速作用下的永久变形情况，上基层和下基层的材料性质也由上述参数确定，但可合并为一简单层进行计算，路基由弹性模量和泊松比确定，碎石类层的弹性模量由根据试验路测定的数据得到的公式确定。

荷载模型为轴荷载80k N的单轴双轮模型，每个轮重20k N，接地压强0．6MPa，荷载圆半径105mm。

环境影响主要考虑了加权月平均气温和加权年平均气温，加权平均气温主要由Witczak在1972年提出的计算方法确定。温度对无结合料层的影响不大，但对沥青混合料的影响却极大，而加权平均气温同沥青混合料的有效温度有关，因而也同沥青混合料的有效模量有关，加权年平均气温已考虑了温度的日、月周期变化对设计的影响，这种影响不能通过简单的取算术平均值求得，要求输入12个月的月平均气温，由设计曲线可查得加权年均气温，再结合沥青层的厚度可得沥青混合料的有效温度。

SHEEL路面设计法的设计指标主要考虑了下列3项：

（1）控制路基永久变形的路基顶面垂直压应变。

（2）控制路面疲劳开裂的沥青层底部拉应变。

（3）沥青层的永久变形（车辙）。

根据AASHO试验路的观测结果，Edwards和Valkering在1974年分析得出评价路基永久变形的损伤方程式。但值得大家注意的是，AASHO试验路的结果表明，路基顶面最大应变同最大变形能及最大剪应变之间有着非常好的相关性。

沥青类材料的性质主要取决于集料、沥青材料性质以及车辆荷载情况。设计法中的所依据的诺谟图是由13种不同的沥青混合料采用应变控制法所测得的疲劳结果、沥青混合料的疲劳寿命方程得到。

此外，为了反应车辆的横向分布及沥青混合料的愈合特性对疲劳寿命的影响，在程序中将混合料的疲劳寿命乘以扩大系数10倍。

SHEEL路面设计法对于沥青材料层的车辙规定是：高速公路不超过10mm，普通道路不超过30mm。

在沥青路面车辙模型中，其主要由沥青层厚度、沥青层平均应力和沥青混合料劲度模量确定。而沥青混合料的劲度模量由静态试验求得，并考虑动态修正系数。

确定其值的步骤为：

（1）把沥青层分为几个亚层，确定各层的温度与混合料的类型，一般来说，由于沥青顶层温度变化较大，故划分得较细，而底层划分得较厚。

（2）不同于路面结构中的交通荷载的换算，由换算曲线确定。

（3）确定沥青混合料的劲度模量，可根据沥青的劲度模量和曲线图来确定，曲线的位置和斜率的大小反映了沥青混合料的抗车辙能力。

（4）确定应力分布系数以求得平均应力。

（5）确定沥青层的永久变形。

各亚层的永久变形相加即为沥青层的永久变形，其值与基层及路基的变形之和即为车辙。

AI路面设计法：在原理上基本和SHEEL设计法一致。主要的不同在下面三个方面：①车辆荷载轴载等效换算公式是采用较简单的AASHTO中的换算公式；②H MA弹性模量公式主要根据Witczak公式得到；③损伤方程主要根据不同于SHEEL法中的AI方程。而且AI法所采用的程序为DAMA。

自1955年以来，AI共出版了9个版本的MS-1系列手册。其中的第7版和第8版是以AASHO道路试验、WASHO道路试验和一些英国试验路的数据为基础，第9版以前手册中的沥青厚度设计法都是采用经验方法，1991年版的包括了3个不同温度区范围的路面厚度。

对于疲劳破坏，AI法建立了标准混合料（沥青体积为11%，空隙率为5%）和非标准混合料的疲劳方程。

AI沥青路面设计法认为，如果沥青混合料设计得当，沥青路面施工得好，在设计交通荷载下路面车辙不会大于12．5mm。

AI法中土基模量的确定主要根据三轴试验和CBR法等3种方法来定。

由于粒料材料的模量与所处的应力水平相关，还考虑了其非线性。

在DAMA程序设计中，一般把未处治的粒料基层作为非线性弹性，而把其他层作为线弹性，由于直接采用上式在计算过程中要消耗较多的时间进行处理，故该程序根据多变量回归的预测方程得到下式，作为未处治粒料基层弹性模量的计算式。

Austroads路面设计法：澳大利亚沥青路面设计法采用的路面结构主要为：碎石类基层路面结构、全厚式沥青路面结构和沥青加铺层路面。这样的路面结构是有别于我国传统的半刚性基层的路面结构形式。

澳大利亚设计法中采用的计算理论也与上述方法一样，以弹性层状体系理论为路面的设计理论，而对于路面材料的模型，最主要有别于其他方法的是其考虑了粒状类材料和土基的横观各向同性特性，这与本论文中所解决的问题有一定的相似之处。

土基的材料特性在Austroads设计法中是考虑了其横观各向同性特性的。所以其弹性参数主要由水平方向和垂直方向的5个独立弹性参数确定。在设计法中，假定其泊松比都相等，粘性填料为0．45，其他无粘结材料为0．35；在程序中假定土基垂直向模量为水平向的2倍，垂直剪切模量F v 由下式确定：

F v=垂直向模量/（1+泊松比）

垂直向模量可以通过室内试验确定，也可以根据经验公式确定，即垂直向模量等于10倍的CBR值，由于土基模量实际值一般在5～20倍CBR之间，故其值一般以不大于150MPa为宜。

由于未处治粒料属于横观各向同性材料，因此其垂直向模量与水平向模量不相等。在Austroads程序设计中，也与土基材料模型一样，一般取垂直向模量为水平向的2倍。

确定粒料层垂直向的非线性模型可以通过把粒料层细分为亚层，然后设定每一个分层的模量，反复试算其应力水平，该过程可采用层状体系程序。但有限元方法可以综合考虑垂直向和水平向的应力非线性和横观各向同性特点，能够使计算值与实测弯沉十分吻合。

但是，对于细粒土，通常表现出相反的反应，即随应力水平提高，模量减小，但当达到一定数值后，又有增大的趋势。

澳大利亚路面设计法中，对于低剂量稳定粒料，由于与未处治粒料相差不大，所以，其使用的设计参数基本和上述一样。

低剂量稳定粒料的模量测定方法基本与未处治粒料相同。然而，对于级配良好的基层材料，规范中提出当其间接抗拉强度80k Pa，7d龄期的无侧限抗压强度达到0．8MPa，弹性模量为700～1500MPa。

澳大利亚路面设计法认为，无机结合料稳定材料一般为各向同性体，其在车辆荷载作用下呈现出线弹性特性，可以用弹性模量和泊松比来表示，其泊松比值一般取为0．25。

澳大利亚法对于无机结合料稳定粒料路面结构的设计采用两阶段设计法，即无机结合料开裂前和开裂后两阶段设计法。

在开裂前，路面设计取用的无机结合料稳定材料模量值，应采用现场养生28d材料的弯拉模量，同时还需考虑后期材料增长的影响。

澳大利亚路面设计法认为，无机结合料稳定材料在等应变情况下，刚度大的材料要比刚度小的材料承受更少的荷载作用次数，但它同时认为，由于高模量的无机结合料稳定材料产生的应变很小，所以与低模量的无机结合料相比，它仍有可能有较长的疲劳寿命。

对于无机结合料稳定材料，疲劳裂缝出现以后，裂缝一般在短期内就发展很快，其刚度会降低到与掺加结合料之前的未处治粒料差不多，因此，进行力学计算时，可以认为其为各向同性体，在澳大利亚设计法中取500MPa，泊松比为0．35。

在Austroads中，把沥青材料层看作为各向同性体，并且认为密级配沥青混合料比开级配和间断级配沥青混合料的刚度大。

沥青混合料的模量可以实测确定。室内采用间接拉伸试验测定，在标准条件下，对试件施加脉冲荷载，标准试验条件为：在40s的时间内，每隔3s加载一次，荷载从最大值的10%提高到90%，试验温度25℃，室内制备的试件空隙率一般为5%左右。

有时也可根据沥青性质和混合料体积参数，利用SHELL法确定材料的劲度模量。

澳大利亚路面设计法的荷载模型有别于其他主流设计法。其设计荷载为4个同样大小的圆形均布荷载，中心距分别为330mm、1470mm、330mm，每轮承受垂直向荷载20k N，均布荷载强度750k Pa。

其损伤标准主要有沥青层底最大水平拉应变、无机结合料基层底部最大拉应变和路基顶部压应变三者确定的路面疲劳寿命的最小值来确定其破坏模式。其中对于有无机结合料基层的沥青路面结构的寿命计算采用上述所讲的两阶段设计法进行计算。

尽管未处治粒料的模量与所处的应力状态有密切关系，但澳大利亚路面设计法认为，路面设计者很难用有限元方法进行路面设计，因此，设计指南采用弹性层状体系模型CIRCLY，根据下列步骤将粒料层细分为几层，并且各层有相应模量值。由于作者也认为这是一种较为有效的简化非线性设计法，故详细叙述如下：

（1）如果粒料层直接置于刚度较大的无机结合料稳定材料层上，无需分层计算。

（2）如果粒料层直接置于土基上，应分层分析，步骤如下：

a．将粒料层沿深度划分为5等厚的分层；

b．最上面粒料分层的垂直向模量可根据表格或已有公式计算，取两者最小值；

c．相邻粒料分层的模量比为：

d．土基模量已知，可根据上式计算其上面一层的模量，以此类推，计算出每个分层的模量。

（3）对于未处治粒料，各分层的水平弹性模量和垂直向剪切模量分别为：

对于未处治层的控制指标，本法也未具体规定。

AASH TO2002版路面设计法：由于AASHTO2002版路面设计指南在国际上都有重要的影响，恰逢我国道路工作者正在研究和修改沥青路面设计规范，本书也想借鉴国外先进的科研成果提出新的路面设计理论和方法，故在此重点介绍此法。

基于NCHRP1-37A项目的最终科研报告于2004年3月完成，并发布接受各方面的试用和评价，其题目为：新建和维修改造路面的半经验半理论设计指南。由于我国道路工作者已习惯AASH TO2002路面设计法的叫法，故此处也未改变。

其实早在1986年的AASH TO路面设计法中就意识到基于力学设计法的优点。无论20世纪60年代路面设计法还是1986年版的设计法，它们都是依据于早期在加拿大渥太华市和美国伊利诺斯州修建的AASHO试验路所提出的有限公式得出的完全经验路面设计法。现在由于车辆荷载、交通量、路面材料、修建技术等都与以前大不一样，因此，急需对原有的路面设计法进行改进。

AASH TO路面结构设计指南是全美各州公路局在新建和维修改造道路时的最基本性的指导文件。在1996年3月，AASHTO的下设的路面设计研究组织JTFP（Joint Task Force on Pavements）联合NCHRP及FHWA机构，多次召开研究组工作会议，对修订的方向性问题进行了讨论，并制定了对原设计指南修订的框架。成立了NCHRP1-37A研究课题组。

以前的路面设计法较好地使用了几十年，但也存在较多的问题：

（1）车辆荷载问题：现在的重车设计流量远大于20世纪60年代提出的AASHTO路面设计法中的设计流量，大约为10～20倍左右。当时对于州际路面的设计流量大约为500万～1500万左右，而现在同样的路面为5000万～20000万流量，有时甚至更长。AASHO试验路时，行驶车辆为100万次，仅相当于现在1年左右的交通量。用当时试验数据回归得到的方法来进行现在的路面设计，很可能使设计不足或过分，造成的结果是经济上的损失。

（2）维修改建问题：在AASHO试验路时，并未考虑道路维修改建的项目，1993年的设计指南也是完全的经验法，具有一定的局限性。尤其是不能适应现在大交通量和重载为主的路面需求。

（3）气候因素问题：AASHO试验路只是反应了当地一个地方的气候情况，而气候的变化对于路面的损伤是各不相同的。

（4）路基问题：当时的试验路情况只是反应了一种类型的路基情况，而实际上路基的情况又千差万变，因此，需找到一种改进的路面设计法，使路面的使用性能更好和具有一定的可靠性。

（5）面层材料问题：试验路只使用了一种热沥青面层和水泥面层，而现在的路面类型品种繁多，如：Superpave、SMA及高强水泥路面等都是以前未有的。

（6）基层问题：AASHO试验路只包含了两种未粘结密级配粒料的基层和底基层，有限使用的稳定类基层也因冻融和冲刷弹性模量损失较大。而现在的高质量高强度的稳定类材料已普遍使用，以满足重交通情况下路面的需求。

（7）车辆设计参数问题：现在的车辆悬挂系统、轴载、轮胎类型和轮压等都与几十年前大不一样，采用当时达到的路面设计法来进行计算，势必造成路面的过早破坏。

（8）施工技术和排水问题：路面施工技术、路面材料及路面设计体系等已不是当年的情况，比如试验路时的排水沟设计远不及现在的完善。

（9）设计寿命问题：试验路只进行了2年，设计指南关于设计寿命的计算也是推算得到的，没有考虑路面受气候影响发生老化等情况。

（10）路面使用性能问题：早期的AASHTO设计法只是把面层厚度与服务性能联系起来，而对于车辙及温度裂缝等是需要维修的，并不能简单地归于上述问题，未考虑这些因素的影响的后果可能造成路面的早期破坏。

（11）可靠度问题：1986年版的设计指南，虽然考虑了可靠性问题，但未被全面的验证，导致的结果是路面设计厚度和车辆轴载的严重失调。

新设计法采用半经验半理论法是有别于原完全经验法的，其主要优点为：

（1）可以降低早期破坏的概率。原设计法不能考虑路面材料的一些特性，与材料有关的也只是定义了一个层状系数a，水泥路面只考虑了强度和刚度，对于影响混凝土较重要的膨胀系数却未考虑，AASHO试验路修筑时，并未把材料的这些特性当作其主要参数进行考虑，所以最终导致路面的早期破坏。

还有一个值得注意的是新法较多考虑了设计参数的变化。比如柔性路面设计中根据路面的疲劳破坏来确定路面的厚度等，在原法中是未考虑的，AASHO试验路只是观测了两年情况，它不可能预测在路面寿命内的气候环境的变化对路面的影响，而新法是可以考虑材料的老化、一年一年气温等环境变化的影响的。

（2）路面设计全寿命的考虑。新法可以考虑路面从新建开始、维修、养护以及因养护造成的用户延误等全过程的费用。是比较科学和实用的路面设计法。

（3）只有力学法才可以考虑由于车辆荷载、轮压和轴载等多变因素的变化。对于材料类型及特性的变化，比如在沥青或水泥路面下采用稳定类基层，新法是能够较好地预测其使用性能变化的。而且对于路面的早期破坏分析以及路面技术的诊断等，新法都优于旧法。

还有较多的因素，比如沥青材料的老化、沥青路面的低温缩裂、水泥板下的基层冲刷、冻融循环对路面使用性能的影响以及路面长期使用性能的预测等，是可以用力学法解决的。

（4）具有较好的未来适应性。力学法不会因车辆荷载、轮胎类型及轮压等因素的改变而不相适应。

新设计指南主要采用弹性层状体系理论进行路面结构的分析和设计，多层弹性体系理论作了如下假设：

（1）每层材料都是均匀的。

（2）除路基外，每层材料在水平面方向无限大，而垂直向有限厚度。

（3）层间完全联系。

（4）表面无剪应力。

（5）路面材料的特性主要由弹性模量和泊松比确定。

根据弹性力学的三大基本方程，考虑轴对称荷载的影响，结合上述的基本假定，路面结构内部所需的力学量是可以求出来的。

一般来讲，对于路面设计，我们通常考虑三方面：一是由于材料老化、环境变化以及荷载等因素造成的路面破坏形式和类型；二是基于力学的路面响应计算；三是两者之间的变换关系。由于计算机的高速发展，以上这些已不是什么问题。

新设计指南适用的范围为：

（1）相对于柔性路面、水泥混凝土路面和复合式路面要求提供一个通用的路面设计法，并反应交通、气候环境、路基、可靠性的共同设计参数要对各种路面都是适应的。

（2）适用于新建和重建路面的结构设计，在可能推荐的范围内提出建议，设计项目包括计算路面结构各层的厚度、重建的方法、地下排水设施和路基的处理等。

（3）将总使用周期效益成本分析的方法作为一个子程序。

新设计指南包括的内容主要有：

（1）路面设计所需输入参数的确定。(www.xing528.com)

（2）包括排水系统和路肩设计的路面结构设计，对于柔性路面和刚性路面的新建和重建路面的设计等。

（3）轻交通情况下的路面设计法。

第一设计阶段主要是为路面结构的分析输入参数，关键是地基的分析。对于新建路面，要根据交通量的容量、冻融情况和排水条件来确定地基的刚度，其中对于路基的处治，包括加固和排水等因素也应考虑在内。室内实验或无损弯沉方法常用作地基或路基弹性参数的测定。比较正确地评价地基或路基的使用特性非常重要，本设计指南对于石灰、水泥和沥青等粘结料处治地基等的性能进行了一定的关照，对于土工合成材料综合处理地基也进行了深入的研究，这些措施都需在地基或路基评价中予以重点考虑。

维修路面设计中对地基的评价主要是分析旧路面的破坏类型和产生的基本原因。运用弯沉测定方法和FWD反演来评估旧路面的整体刚度。

同时还需输入的有路面材料的特性、交通量情况和环境因素。其中有一种被称作为改进的综合气候模型（EICM）被用作评价和分析路面结构层内的温度和湿度状况。从全国各地气象站汇总起来的每小时温度等数据建立起数据库，包括温度、太阳照射以及风速等在内。由EICM模型根据上述资料预测在设计年限内路面结构内各层的温度和湿度等状况。由此确定路面材料的特性，从而比较精确的各层材料的弹性模量可以确定下来。由上述资料也可确定出各地的冻土深度等。

对于路面结构内部排水和表面排水也需综合考虑，既要考虑工程方面的需求，也要考虑到效益成本核算。

总之，影响到路基路面材料特性的较为主要的因素都需考虑进去。根据已建立的模型计算和分析出路面设计寿命内各阶段的使用性能，从而确定出较为精确的弹性参数。

第二设计阶段的任务是进行路面结构的设计和使用性能的分析。采用的方法是与我国相似的迭代法。建立一个初始的路面结构或根据已有的相似工程结构，考虑排水方面的要求，输入路面材料特性、几何尺寸、层厚以及初始的平整度值等参数，使用所建立的路面响应模型和损伤模型进行计算和分析，在设计寿命内，如果累计损伤和平整度能够满足工程要求，即可进入下一阶段，如果不能满足要求，重新拟定路面结构进行计算和分析，直到合格为止。

第三设计阶段主要是评价和选择符合要求的方案。选择方案的原则主要是从施工可行性和全过程寿命分析（LCCA）角度进行。

总体上讲，对于新建和维修路面的设计内容主要包括以下几个方面：

（1）地基/路基；

（2）已有路面状况；

（3）路面材料；

（4）施工因素；

（5）环境因素（温度与湿度）；

（6）车辆荷载；

（7）地下排水；

（8）路肩设计；

（9）维修方法与对策；

（10）新建路面与维修路面的选择；

（11）路面性能（关键的损伤和平整度指标）；

（12）设计可靠性；

（13）全过程寿命分析（LCCA）。

考虑交通情况、路面材料和环境因素等的影响，本法采用三水平设计输入法：

水平1：水平1输入的参数是所有等级中精度最高的。主要用于重交通的路面设计，有时对于早期破坏可能引发的危及安全和经济损失的路面，也采用水平1输入。输入参数主要有沥青混合料的动弹性模量、轴载谱以及无损弯沉测定等，这些参数都比其他水平等级的取得要复杂得多，而且要从室内或现场测定。

水平2：水平2输入的参数精度是中等水平的。主要用于缺少一些试验设备的路面设计中。

水平3：此水平的输入参数精度是最低的。较多的采用缺省值，比如粒状类材料的弹性模量和水泥混凝土板的膨胀系数等。它主要用于轻交通的路面设计。

需要说明的一点是，参数的水平等级可混合输入，但路面的损伤模型和平整度模型并不随参数输入等级的改变而改变。

路面使用性能的概念主要包括功能、结构和安全方面，安全方面的一个主要因素是路面的抗滑特性，由于较早以前，AASH TO等部门已发表了抗滑设计指南，故在本设计中，重点考虑了功能和结构方面的使用性能。

与路面物理情况有关的结构性能主要包括：疲劳开裂、柔性路面的车辙和水泥板的断裂等。它们将影响到路面结构的承载能力和养护，这些关键的损伤指标有的是可以用力学概念描述的，在路面设计中可直接考虑进去。

功能性是指路面的行驶性能。其中车辆行驶的舒适性和质量是其主要考虑的因素。在AASHO试验路中，为了比较准确地评价路面的功能性，提出了服务能力性能概念，后面几乎所有的版本都是基于此概念建立了经验设计法。路面的服务性能可以用现时服务能力等级来表示（PSR），在路面服务寿命内的一给定时间测定其粗糙度和疲劳开裂等损伤情况可得到服务能力指数（PSI），路面纵断面是影响服务能力指数一个关键的因素，自然也是使用性能的重要组成部分。

考虑到国际平整度指数（IRI）计算和测定的方便，故在本指南中采用它作为路面功能性的评价指标。

综合考虑路面初始平整度、损伤累积引起的平整度变化、地基和养护等方面的因素，提出了路面平整度模型。

无论是柔性路面还是水泥路面，其新建和维修路面结构设计体系的核心内容是基于力学计算的方法。路面的响应模型用作计算由于车辆荷载和温度或湿度等气候因素变化下的路面结构内部关键点的力学量计算，比如：沥青层底部拉应变、路基顶部压应变和路表弯沉等设计指标。这些响应模型可用作损伤模型中损伤累计的计算和分析，与实际的路面使用中的破坏状况进行验证，构成了整个设计法中最为主要的经验部分。

在设计指南中，柔性路面的响应模型是采用线弹性的多层体系计算程序JULEA，如果选择水平1输入粒状类材料的非线性弹性参数，指南采用2维有限元程序DSC2D进行计算。值得一提的是，此种方法还未工程验证，可用于科研研究中。神经网络方法尽管速度快，但由于在解决线弹性问题中的复杂性，故在此未被采用。

水泥路面的响应模型是采用2维的有限元程序ISLAB2000。对程序进行了数以千计的计算，基于该响应模型的有限元方法被用作为神经网络法的基础。这些神经网络法对于路面结构内关键指标的计算提供了准确和快速的结构。

采用上述响应模型进行计算时，需输入整个设计寿命内每月的下列参数：

（1）车辆荷载；

（2）路面横断面；

（3）每一层的泊松比；

（4）每一层的弹性模量；

（5）每一层厚度；

（6）PCC板和基层之间的摩擦系数；

（7）H MA和PCC的温缩和膨胀系数；

（8）H MA中的温度和PCC板中的温度和湿度梯度。

输入这些参数后，路面结构内关键点的应力、应变和弯沉就可计算出来。

本指南允许材料的弹性参数随时间的改变而改变。比如：夏季时HMA的动弹性模量要比冬季时低，粒状类基层材料和细粒土路基的回弹模量随着材料饱和程度的不同而变化，沥青面层刚度也随着路面材料的老化而增大，PCC板中温度梯度在不同的季节也是不一样的。

事实上，任何与路面设计有关的参数都是变化或不确定的。比如车辆荷载在设计寿命内的预测不确定性，各层材料弹性参数随温度或湿度的变化等，这就需要进行可靠度设计。本指南的设计可靠度是指在设计寿命末，关键损伤指标和平整度小于临界数值时的概率。

平整度的可靠性设计公式如下：

R=P（设计寿命末IRI＜临界IRI水平）

以疲劳开裂为一例子，其损伤可靠性设计公式如下：

R=P（设计寿命末的疲劳开裂＜20%的开裂面积）

可以看到，上式与以前的AASH TO版本中可靠度的设计公式是不一样的，现指南要求每一项关键性指标都满足设计可靠性的要求，而能够满足原版本中的要求，却不一定能够满足现设计之要求。

在指南中，设计参数的输入是一项细致而又复杂的工作，它主要包括3个方面：第一是各层材料的弹性模量与泊松比；第二是与损伤模型和平整度指标有直接关系的材料参数的输入，对于柔性路面来讲，主要包括与荷载有关的疲劳裂缝（从上到下和从下到上）、永久变形和横向裂缝等，对于每一损伤指标，在给定荷载和环境条件下的路面响应除与其弹性模量和泊松比有关外，还需考虑材料的强度、膨胀和压缩特性、基层的冲刷性、排水条件、塑性和材料的级配等与路面损伤性能有关的参数；最后一部分包括与气候模型有关的材料参数，如工程指数、级配参数和温度特性等，以反映路面结构内的温度和湿度状况。

在指南中，沥青面层的动弹性模量的确定方法综合考虑了温度、荷载频率和老化等因素的影响。

对于贫混凝土和水泥、石灰稳定土类的基层和底基层的弹性模量或回弹模量的测定方法如下：

水平1情况下，采用实验室测定；

水平2情况下，根据材料的抗压强度的指标经公式换算确定；

水平3情况下，取其典型值。

在指南中也给出半刚性路面结构在车辆荷载作用下破坏的模量建议值。

值得一提的是，上述模量都是指养护28天的数值。

正如前面所述，在本指南中，沥青路面的损伤模型主要考虑了车辙、疲劳开裂、温度开裂以及平整度模型。

路面结构总的车辙是按每个季节沥青面层、无结合料基层和土基的各个车辙计算之和而得，建立的车辙模型已被美国28个州88个LTPP试验路段所验证。

影响柔性路面的永久变形主要有下列几个方面：

·H MA层厚；

·H MA的动态模量；

·沥青的等级；

·沥青混合料的空隙率；

·沥青的有效含量；

·基层类型；

·基层厚度；

·基层刚度；

·车辆荷载、轮胎接触面积和轮胎压力；

·车辆的行驶速度；

·交通分布；

·温度和环境条件等。

在柔性路面永久变形计算中，所输入的参数，比如层厚是不随其他条件而变化的，但一些参数，比如沥青混合料的动态弹性模量以及无粘结料的弹性模量等却随着温度和湿度的变化而变化，因此，在设计期内，路面结构的所有计算量是随着时间（包括每天的变化、每月的变化和每年的变化等）而变化的，因此，其永久变形是采用累积的方式进行计算的。

预测柔性路面车辙的步骤主要有下列几个：

·输入预测柔性路面车辙所有的有关数据；

·当效车辆荷载计算；

·路面温度计算；

·湿度计算——季节变化引起的基层和路基模量的变化；

·应力应变状态计算——在设计年限内，每层中间厚度处对应于相应车辆荷载每月的应力状况，并确定每一计算点处的弹性应变；

·计算永久变形——根据每一个季节的车辙量累计计算每一层的车辙总量。

影响柔性路面开裂的主要因素有：

·H MA层厚；

·H MA材料的动态模量；

·H MA混合料中的沥青等级；

·沥青层中的空隙率；

·沥青层中的有效沥青含量；

·基层厚度；

·路基模量；

·荷载因素；

·温度和环境因素。