2011年第10期（总第212期）
黑龙江交通科技
HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI
No．10，2011（Sum No．212）
高速公路路面结构设计研究
布文轶
（新疆公路规划勘察设计研究院）
要：首先概述了高速公路路面结构设计的原则，进而以我国规范及设计标准为依据，详细介绍了高速公路路面结构设计过程中的注意事项，以期为高速公路设计以及施工提供合理的参考。摘
关键词：高速公路；路面结构；设计中图分类号：U416. 1文献标识码：C
1
文章编号：1008－3383（2011）10－0018－01
层材料的选择上，可以选择、砂砾、碎石以及矿渣等透水性的
粒料材料，或者采用水泥及石灰稳定类的粗粒土。高速公路垫层的宽度应与路基同宽，确保排水通畅以及路基的稳定。
（2）基层。在高速公路中使用的基层材料，主要包括半刚性稳定类基层、沥青稳定类的柔性基层与复合式基层等几种形式，其中应用最多的主要是水泥稳定碎石基层。在我国高速公路设计中，由于倡导强基薄面的设计理念，因此基层
较作为路面荷载的主要承载层。必须具有足够的承载能力、
好的耐久性与抗水坏能力。
（3）面层。高速公路路面分为上中下三层，由于层位不同所承担的功能也不同，因此在设计过程中，需要注意根据路面结构内部应力与应变变化规律的不同，有针对性的选择沥青稳定材料类型与层厚，对于上面层，材料设计的重点在于确保路面的平整度、抗滑性能、抗变形与开裂性能以及抗水损坏性能。对于中面层由于处于剪应力最大的层位，因此设计的重点在于沥青材料的强度以及高温抗变形能力。对于底面层，由于属于设计中拉应变控制层为，因此设计的重点在于抵抗拉应变所造成的开裂上，要求材料具有较好的耐久性，可以抵抗应力应变反复作用造成的疲劳开裂。2．3高速公路路面结构层厚度设计
由于我国沥青结构形式大多为由半刚性材料作为基层，以沥青类材料作为面层，因此我国在高速公路路面结构设计
设计方法主要是通过对路表回弹弯沉值、沥青面层与基中，
层之间的层底拉应力作为控制指标，对路面整体承载能力与基层以及面层的开裂破坏进行控制。我国高速公路路面结构设计的理论基础是基于弹性层状体系理论，其结构层厚度验算的理论公式如下所示：
（1）路面设计弯沉值：l s ≤l d ；
σs
（2）路面结构层容许拉应力：σR =≥σm ；
K s
－0. 2
（3）实际弯沉值：l d =600N e A C A S A b ；
l s 0. 38E 00. 36
。（4）弯沉修正系数：F =1. 63
2σP
式中：l s 为路面拟定结构计算弯沉值；l d 为路面设计弯沉值（0．01mm ）；N e 为设计使用年限内单位车道上累计荷载当量轴次；A C 为设计等级系数，高速公路为1．1；A S 为设计面层类型系数，对于高速公路沥青混凝土面层为1．0；σS 为路
MPa ；K S 为路面结构层抗面结构层材料的极限抗弯拉强度，
MPa 。弯拉结构强度系数；σm 为计算结构层的层底拉应力，
高速公路路面结构设计原则
（1）具备足够的承载能力，满足高速公路路面行车荷载的要求。高速公路由于重型车辆较多，车速相对较快，因而对于路面的荷载能力要求较高。因此，在高速公路路面结构设计中，应该结合个结构层的材料特点，按照荷载应力应变自上而下扩散衰减的规律，充分利用结构层材料的刚度以及强度。同时，路面结构层设计应综合各结构层的特点，高速
中、下三层，各层厚度以及基层材料公路路面结构层分为上、
厚度的计算应该符合规范以及承载能力的要求
（2）路面稳定性以及耐久性高，与环境适应性较好。路面设计应该符合不同地域的气候环境条件，避免后期各种病害的发生。例如对于严寒以及冰冻地区，由于无机结合料基层容易出现温缩以及干缩裂缝，因此应合理设计沥青面层材料与厚度，避免路面反射裂缝的发展。对于高温或者降水较多区域，路面结构设计重点应控制车辙以及水损害的发生。
（3）设计方案经济合理，尽可能的提高经济效益。对于高速公路结构层组合、材料的设计以及结构层厚度的设计方面，应在技术可靠合理的基础上尽可能的降低成本投入，充分发挥路面哥结构层的效能。2我国高速公路结构设计
2．1高速公路结构层组合设计
（1）传统的半刚性基层+沥青路面结构形式。这是我
以半刚性基层作国高速公路路面设计中应用最广泛的形式，
为路面荷载的主要承重层，这种结构组合形式造价相对较
但是路面整体性能及使用寿命对半刚性基层依赖加大。低，
（2）全厚式沥青路面。这种形式依靠沥青稳定材料作为基层以及面层，由于沥青材料是一种粘弹性材料，因此容
沥青层厚度相对较大，引入建设初期的投易产生塑性变形，
但是解决了半刚性基层容易损坏的问题，使用寿命入较高，
较长，养护维修简单方面，一般只需处理表面层。
（3）刚性基层+沥青路面结构形式。这种形式的特点
因而承在于以混凝土或者贫混凝土替代传统的半刚性基层，
载能力得到较大程度的提高。其缺点在于混凝土的刚度较
容易发生断板开裂的现象，而且养护及病害处治工序较高，
为繁琐，成本较高。
（4）混合式沥青路面。混合式沥青路面结构的特点在于在半刚性基层与沥青面层之间增加了沥青材料作为联接
常见的有大粒径碎石排水层以及应力吸收层，因而分别层，
可以起到阻止水分渗入路基，减缓半刚性基层由于开裂导致
可以有效的减轻路基损坏以及避免反射裂的应力集中现象，
缝的发展。混合式结构的造价介于半刚性基层沥青路面与
结构性能也兼具了两种形式的特点。柔性路面之间，
2．2高速公路各结构层材料设计
（1）垫层。对于地下水位较高，路面排水不良以及季节性冰冻地区的高速公路设计，必须设置垫层。在高速公路垫
收稿日期：2011－07－11
()()
参考文献：
［1］黄晓明，赵永利，高英．高速公路沥青路面设计理论与方法
［M ］．北京：人民交通出版社，2006．［2］公路沥青路面设计规范（JTG D50－2006）［S ］．北京：人民交
2006．通出版社，
·18·
2011年第10期（总第212期）
黑龙江交通科技
HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI
No．10，2011（Sum No．212）
高速公路路面结构设计研究
布文轶
（新疆公路规划勘察设计研究院）
要：首先概述了高速公路路面结构设计的原则，进而以我国规范及设计标准为依据，详细介绍了高速公路路面结构设计过程中的注意事项，以期为高速公路设计以及施工提供合理的参考。摘
关键词：高速公路；路面结构；设计中图分类号：U416. 1文献标识码：C
1
文章编号：1008－3383（2011）10－0018－01
层材料的选择上，可以选择、砂砾、碎石以及矿渣等透水性的
粒料材料，或者采用水泥及石灰稳定类的粗粒土。高速公路垫层的宽度应与路基同宽，确保排水通畅以及路基的稳定。
（2）基层。在高速公路中使用的基层材料，主要包括半刚性稳定类基层、沥青稳定类的柔性基层与复合式基层等几种形式，其中应用最多的主要是水泥稳定碎石基层。在我国高速公路设计中，由于倡导强基薄面的设计理念，因此基层
较作为路面荷载的主要承载层。必须具有足够的承载能力、
好的耐久性与抗水坏能力。
（3）面层。高速公路路面分为上中下三层，由于层位不同所承担的功能也不同，因此在设计过程中，需要注意根据路面结构内部应力与应变变化规律的不同，有针对性的选择沥青稳定材料类型与层厚，对于上面层，材料设计的重点在于确保路面的平整度、抗滑性能、抗变形与开裂性能以及抗水损坏性能。对于中面层由于处于剪应力最大的层位，因此设计的重点在于沥青材料的强度以及高温抗变形能力。对于底面层，由于属于设计中拉应变控制层为，因此设计的重点在于抵抗拉应变所造成的开裂上，要求材料具有较好的耐久性，可以抵抗应力应变反复作用造成的疲劳开裂。2．3高速公路路面结构层厚度设计
由于我国沥青结构形式大多为由半刚性材料作为基层，以沥青类材料作为面层，因此我国在高速公路路面结构设计
设计方法主要是通过对路表回弹弯沉值、沥青面层与基中，
层之间的层底拉应力作为控制指标，对路面整体承载能力与基层以及面层的开裂破坏进行控制。我国高速公路路面结构设计的理论基础是基于弹性层状体系理论，其结构层厚度验算的理论公式如下所示：
（1）路面设计弯沉值：l s ≤l d ；
σs
（2）路面结构层容许拉应力：σR =≥σm ；
K s
－0. 2
（3）实际弯沉值：l d =600N e A C A S A b ；
l s 0. 38E 00. 36
。（4）弯沉修正系数：F =1. 63
2σP
式中：l s 为路面拟定结构计算弯沉值；l d 为路面设计弯沉值（0．01mm ）；N e 为设计使用年限内单位车道上累计荷载当量轴次；A C 为设计等级系数，高速公路为1．1；A S 为设计面层类型系数，对于高速公路沥青混凝土面层为1．0；σS 为路
MPa ；K S 为路面结构层抗面结构层材料的极限抗弯拉强度，
MPa 。弯拉结构强度系数；σm 为计算结构层的层底拉应力，
高速公路路面结构设计原则
（1）具备足够的承载能力，满足高速公路路面行车荷载的要求。高速公路由于重型车辆较多，车速相对较快，因而对于路面的荷载能力要求较高。因此，在高速公路路面结构设计中，应该结合个结构层的材料特点，按照荷载应力应变自上而下扩散衰减的规律，充分利用结构层材料的刚度以及强度。同时，路面结构层设计应综合各结构层的特点，高速
中、下三层，各层厚度以及基层材料公路路面结构层分为上、
厚度的计算应该符合规范以及承载能力的要求
（2）路面稳定性以及耐久性高，与环境适应性较好。路面设计应该符合不同地域的气候环境条件，避免后期各种病害的发生。例如对于严寒以及冰冻地区，由于无机结合料基层容易出现温缩以及干缩裂缝，因此应合理设计沥青面层材料与厚度，避免路面反射裂缝的发展。对于高温或者降水较多区域，路面结构设计重点应控制车辙以及水损害的发生。
（3）设计方案经济合理，尽可能的提高经济效益。对于高速公路结构层组合、材料的设计以及结构层厚度的设计方面，应在技术可靠合理的基础上尽可能的降低成本投入，充分发挥路面哥结构层的效能。2我国高速公路结构设计
2．1高速公路结构层组合设计
（1）传统的半刚性基层+沥青路面结构形式。这是我
以半刚性基层作国高速公路路面设计中应用最广泛的形式，
为路面荷载的主要承重层，这种结构组合形式造价相对较
但是路面整体性能及使用寿命对半刚性基层依赖加大。低，
（2）全厚式沥青路面。这种形式依靠沥青稳定材料作为基层以及面层，由于沥青材料是一种粘弹性材料，因此容
沥青层厚度相对较大，引入建设初期的投易产生塑性变形，
但是解决了半刚性基层容易损坏的问题，使用寿命入较高，
较长，养护维修简单方面，一般只需处理表面层。
（3）刚性基层+沥青路面结构形式。这种形式的特点
因而承在于以混凝土或者贫混凝土替代传统的半刚性基层，
载能力得到较大程度的提高。其缺点在于混凝土的刚度较
容易发生断板开裂的现象，而且养护及病害处治工序较高，
为繁琐，成本较高。
（4）混合式沥青路面。混合式沥青路面结构的特点在于在半刚性基层与沥青面层之间增加了沥青材料作为联接
常见的有大粒径碎石排水层以及应力吸收层，因而分别层，
可以起到阻止水分渗入路基，减缓半刚性基层由于开裂导致
可以有效的减轻路基损坏以及避免反射裂的应力集中现象，
缝的发展。混合式结构的造价介于半刚性基层沥青路面与
结构性能也兼具了两种形式的特点。柔性路面之间，
2．2高速公路各结构层材料设计
（1）垫层。对于地下水位较高，路面排水不良以及季节性冰冻地区的高速公路设计，必须设置垫层。在高速公路垫
收稿日期：2011－07－11
()()
参考文献：
［1］黄晓明，赵永利，高英．高速公路沥青路面设计理论与方法
［M ］．北京：人民交通出版社，2006．［2］公路沥青路面设计规范（JTG D50－2006）［S ］．北京：人民交
2006．通出版社，
·18·