第七篇 AI沥青路面设计方法选择基层沥青混合料类型或集料基层厚度MS-l（Thickness Design-Asphalt Pavement for Highways and Streets）是美国地沥青学会(AI)出版公路及城市道路沥青路面厚度设计方法手册，自1955年以来，出版了九个版本的MS-l系列手册。MS-l的第七和第八版是以AASHO道路试验、WASHO道路试验和一些英国试验路的数据为基础，1981年出版的MS-l的第九版本与前面的版本不同，第九版以前的MS-l手册中沥青厚度设计方法都是采用经验方法，第九版本以力学一经验法为基础，应用弹性多层体系理论以及经验的破坏准则确定路面的厚度。1983年进行了MS-1修订，提出了专门的设计程序CP-1 DAMA，并研制了能覆盖三个不同温度范围的系列设计图表,然而代表美国很大一部分地区的只有一张图表。1991年又提出了MS-l第九版的修正版本和新的CP-1 DAMA程序（以下简称DAMA），包括了三个不同温度区范围的路面厚度设计。图8.1是AI厚度设计法流程图。确定路基回弹模量交通量预估选择设计温度设计厚度组合分期修建不分期修建经济比较最终设计图8.1 AI厚度设计法流程图第一章 交通分析1.1 计算设计年限内的设计ESAL在进行路面结构设计时，必须首先对设计年限内的交通状况进行预测。AI对交通量的预测是以80KN作为当量标准轴载为基础的。为了得到设计年限内的设计车道上当量轴载的ESAL，首先必须将各种荷载组下的作用次数换算为对应的80KN的当量轴载次数。对应80kN当量标准单轴荷载的(n0) i 为i荷载组每天的初始重复作用次数，可用下式计算:(n0) i =(piFi)(ADT)0(T)(A) (8-1-1)式中: (n0)i为i荷载组每天的初始重复作用次数；pi为i荷载组占总重复作用次数的百分数； (ADT)0为设计年限开始时的日均交通量；T为货车在ADT中的百分数；A为每辆货车的平均轴数；Fi为i荷载组的当量轴载系数（EALF）,是根据pt=2.5、SN=5时的AASHTO当量系数。对应的当量轴载系数F计算公式： （8-1-2）其中：Gt=log（4.2-2.5）/（4.2-1.5）bx=0.4+0.081(Lx+L2)3.23/(5+1)5.19L23.23Lx为作用在一组单轴、一组双轴、一组三轴上的荷载,单位为kip,L2为轴的编号,单轴为1,双轴为2,三轴为3。设计车道设计年限内的当量轴载的ESAL计算公式：ESAL=(piFi)(ADT)0(T)(A)(G)(D)(L)(365)(Y) （8-1-3）式中：G为增长系数；D为方向分布系数，通常假设为0.5，除非两个方向的交通量不同；L为车道分布系数，它随交通量和车道数目而变化；Y为设计年限，单位为年。其中式（8-1-3)中右边第一项和第四项合并，称之为货车系数。 Tf=(piFi)(A) （8-1-4）式中：Tf为货车系数，或每辆货车的8OkN单轴荷载作用次数。式（8-1-3）改写为：ESAL= (ADT)0(T)(Tf)(G)(D)(L)(365)(Y) （8-1-5）路面设计所需最基本的交通消息是设计年限初的货车日均交通量ADTT，ADTT可以用ADT的百分率或实际值表示，这一初始日均交通量，可以通过交通特性与设计项目相类似的道路实际交通统计得到。确定设计ESAL应采用以下具体步骤。 （1）预测拟建工程可能行驶的不同类型车辆的数量，如客车、单车厢货车(含公共汽车)以及各种类型的多车厢货车等。若可以预测货车总数，但不知其类型，则可用表8.1.1作为参考，查表得出各货车百分数。表8.1.1 美国不同等级公路的货车分布情况车辆类型货车百分数州际其它主干线次要主干线集散道路主要次要郊区路网单车箱货车 2轴，4轮 2轴，6轮 3轴或以上 全部单车厢货车半拖挂牵引车 4轴或以下 5轴 6轴或以上 全部多车厢牵引车全部货车4382554114710060103733251271007111486311114100731048721011310080102922618100市区路网单车厢货车 2轴，4轮 2轴，6轮 3轴或以上 全部单车厢货车半拖挂牵引车 4轴或以下 5轴 6轴或以上 全部多车厢牵引车全部货车52122665281341006612482513118100671585312115100849295231510086111971213100（2）确定每种车辆的货车系数。对于所有货车采用相同的货车系数，也可以对不同等级的货车采用各自的货车系数。表8.1.2给出了常用的货车系数。若只知道货车的总数，则不需要按表1将其细分为不同车型，只要将货车总数乘以表2底部所示的全部货车系数，即可得到当量8OkN(l8kip)单轴荷载作用次数。表8.1.2 美国不同等级公路和车辆的货车系数分布情况车辆类型货车系数州际其它主干线次要主干线集散道路主要次要郊区路网单车箱货车 2轴，4轮 2轴，6轮 3轴或以上 全部单车厢货车半拖挂牵引车 4轴或以下 5轴 6轴或以上 全部多车厢牵引车全部货车0.0030.210.610.060.621.091.231.040.520.0030.250.860.080.921.251.541.210.380.0030.281.060.080.621.051.040.970.210.0170.411.260.120.371.672.211.520.300.0030.190.450.030.911.111.351.080.12市区路网单车厢货车 2轴，4轮 2轴，6轮 3轴或以上 全部单车厢货车半拖挂牵引车 4轴或以下 5轴 6轴或以上 全部多车厢牵引车全部货车0.0020.170.610.050.981.071.051.050.390.0150.130.740.060.481.171.190.960.230.0020.241.022.090.710.970.900.910.210.0060.230.760.040.460.770.640.670.07-0.130.720.160.400.63-0.530.24 （3）确定车道分布系数，即设计车道总货车交通量的百分数。对于双车道公路，设计车道可以取路面上的任一车道。在缺乏具体数据时，可以用表8.1.3确定车道分布系数。表8.1.3 车道分布系数两个方向车道数车道分布系数250445（3548）6或6以上40（2548）(4)对于给定的设计年限，按下公式计算增长系数，也可以按照各种货车分别选用不同的增长率。增长系数=(1+g）n-1/g其中，g为交通量增长率，一般为010%，n为设计年限135年,一般20年。 (5)将每种货车的车辆数乘以货车系数和增长系数，再将这些值加起来即为设计ESAL。1.2 设计ESAL的简化确定方法在缺乏详细的交通数据时，AI法建议用表8.1.4预测设计ESAL。这一简化方法将交通量划分为6个等级，每一等级与公路或街道的类型相对应，表中有在设计年限内预期行驶的重型货车平均数。重型货车定义为有2轴6轮或者更大的货车，小型货车、箱式货车和轻型4轮货车不包括在内。所示各个等级的ESAL可以用于设计。 表8.1.4 交通分类交通等级街道或公路类型设计使用期限内预期行驶的重型货车范围ESALI停车场、汽车道；车型住宅区道路；轻型农场道路。71035103II住宅道路；郊区农场和住宅区道路。710315103104III市区次要支线道路；郊区主要支线道路。710415104105IV市区次要干线和轻工业道路；郊区主要支线和次要干线公路。710515105106V市区高速公路和其它主要干线公路；郊区州际和其它主要干线公路。21064.51063106VI市区州际公路；一些工业用路。710615106107注：只要可能，应对IV和IV级以上的道路作精确的交通分析。第二章 各结构层材料控制及基本试验内容2.1 路基土 表8.2.1 路基土基本试验试验内容应用AASHTOASTM试验频率备注1、一般试验筛分析液限塑限塑性指数含水量密度土壤分类用于路基土分类T27T89T90T90T208T100M145C136D423D424D424D2216D854D24871000 m3或1500m3做一次材料生产阶段2、强度试验CBR或R-value或回弹模量Mr确定路基土强度，作为厚度设计参数T193T190D1883D2844施工前一次或材料发生变化时AASHTO T274或AI MS-103、重型击实试验得出密实度-含水量关系曲线，得出最大干密度和最佳含水量。T180D15574、现场密度灌砂法或核子仪法现场施工碾压控制T191T238、T239D1556D2922、D30171000 m2或1500m2做一次现场施工阶段路基土现场压实控制：（1）塑性土壤路基顶面至深度30cm内压实度，最少要压实度要求达到AASHTO T180 D法所求得最大干密度的95%以上，30cm以下为不小于90%。如果是膨胀土，含水量宜控制在较最佳含水量大12%范围内，非塑性土的含水量宜控制在较最佳含水量小12%范围内。（2）非粘性土壤路基顶面至深度30cm内压实度，最少要压实度要求达到AASHTO T180 D法所求得最大干密度的100%以上，30cm以下为不小于95%。2.2 粒料基层、底基层当采用末处治的集料基层和