柔性路面設計是指適用於柔性路面結構的設計方法體系。該體系自20世紀初開始逐步形成，並日趨完善。設計內容包括路面結構組合設計;結構層厚度設計與強度驗算;結構層材料組成設計等。
20世紀始發展的路面設計新分支。柔性路面由支承在壓實路基上的面層、基層和墊層等一系列結構層次組成，其設計應根據分期修建、就地取材的原則進行。設計內容：①根據道路等級、當地自然環境和材料供應情況，進行路面各結構層的初步選擇和組合；②根據道路等級和交通量所確定的設計指標和初步選定的各層材料參數，計算各結構層厚度和各層材料的強度要求；③根據對材料性能的要求和當地自然條件，進行各結構層的材料組成設計，並對施工提出質量控制標準。
基本介紹
- 中文名：柔性路面設計
- 外文名：Flexible pavement design
- 起始於：1901年美國麻省道路委員會
- 現狀：20世紀始發展的路面設計新分支
- 領域：工程技術
- 學科：交通工程
簡介,簡史,設計方法,經驗法,理論法,殼牌石油公司法,蘇聯法,中國法,
簡介
柔性路面設計是指適用於柔性路面結構的設計方法體系。該體系自20世紀初開始逐步形成，並日趨完善。設計內容包括路面結構組合設計;結構層厚度設計與強度驗算;結構層材料組成設計等。
簡史
柔性路面設計法始見於1901年美國麻省道路委員會第八次年會上的公式，爾後40年提出了各種設計公式，至1940年戈德貝克公式為止，均屬初期的古典公式，其特點都是以輪載分布到土基上的應力大小為依據。
隨著土質學、土力學的發展，40年代後，柔性路面設計轉以經驗法為中心，如1940年美國堪薩斯州的三軸法，哈費氏的平板試驗法，1942年O.J.波特的加州承載比(CBR)法,1943年加拿大的麥克勞德法，1947年加州的維姆法,直至1950年美國陸軍工兵部隊發展的CBR法。而1955年的美國各州公路工作者西部協會 (WASHO)和1962年的美國各州公路工作者協會(AASHO)的道路試驗,則更是近代經驗法的基礎。
1943年D.M.伯米斯特發表了彈性層狀體系理論，為柔性路面設計理論奠定了基礎，到第二次世界大戰結束，隨著電子計算機的發展和測試技術的進步，把彈性層狀體系理論和WASHO、AASHO試驗路結果相聯繫，提出了完整的設計方法及其電算程式或諾模圖，成為現代理論法的先聲。繼此，各國競相前進，成為發展趨勢。
近年來，由於大型電子計算機的普及，理論基礎的完善，規劃科學化、結構典型化、材料規格化、施工機械化，已有可能從規劃、設計、施工直至使用作為一個整體，從最佳經濟效益出發，走系統設計的方向。
隨著土質學、土力學的發展，40年代後，柔性路面設計轉以經驗法為中心，如1940年美國堪薩斯州的三軸法，哈費氏的平板試驗法，1942年O.J.波特的加州承載比(CBR)法,1943年加拿大的麥克勞德法，1947年加州的維姆法,直至1950年美國陸軍工兵部隊發展的CBR法。而1955年的美國各州公路工作者西部協會 (WASHO)和1962年的美國各州公路工作者協會(AASHO)的道路試驗,則更是近代經驗法的基礎。
1943年D.M.伯米斯特發表了彈性層狀體系理論，為柔性路面設計理論奠定了基礎，到第二次世界大戰結束，隨著電子計算機的發展和測試技術的進步，把彈性層狀體系理論和WASHO、AASHO試驗路結果相聯繫，提出了完整的設計方法及其電算程式或諾模圖，成為現代理論法的先聲。繼此，各國競相前進，成為發展趨勢。
近年來，由於大型電子計算機的普及，理論基礎的完善，規劃科學化、結構典型化、材料規格化、施工機械化，已有可能從規劃、設計、施工直至使用作為一個整體，從最佳經濟效益出發，走系統設計的方向。
設計方法
柔性路面設計方法門類繁多，但基本上可分為經驗法 和理論法兩大類。
經驗法
以道路試驗及對道路所進行的觀測數據為基礎，設計時以不同的交通條件、土基及路面材料室內和現場試驗結果為依據，結合本國實際情況，確定經驗公式或設計曲線。經驗法中影響最大者為 CBR設計法和AASHO設計法。
CBR設計法
加州承載比CBR試驗，為測定土基和粒料基層材料相對強度的試驗法。美國加州公路局1928～1929年進行道路調查,於1942年提出土基CBR值與路面厚度關係曲線，後經波特和美國陸軍工兵部隊的共同努力，幾經演變,得出如圖的設計曲線，成為許多國家CBR設計法的基礎。
AASHO設計法
典型結構法
如德意志聯邦共和國法，以本國經驗為基礎,吸收AASHO成果，結合本國對防凍設計的成就而成。
舊路補強設計。以舊路不利季節的彎沉測定為基礎，根據補強層材料的試驗路求得其補強效果，以經驗公式或經驗曲線決定補強厚度。加拿大、中國等國都制訂過這種方法。
至於美國地瀝青協會(A.I.)舊法、英國法、日本法等都是綜合CBR法和AASHO法的結果，或以諾謨圖表示或以公式表示。
舊路補強設計。以舊路不利季節的彎沉測定為基礎，根據補強層材料的試驗路求得其補強效果，以經驗公式或經驗曲線決定補強厚度。加拿大、中國等國都制訂過這種方法。
至於美國地瀝青協會(A.I.)舊法、英國法、日本法等都是綜合CBR法和AASHO法的結果，或以諾謨圖表示或以公式表示。
理論法
當代理論法都以彈性層狀體系理論為基礎，路面結構以各層材料彈性模量比值和各層厚度與荷載當量半徑比值表示,並分別採用不同的泊松比,用電子計算機算得各層的應力和應變。再結合路面的疲勞試驗規律和實際行車反覆荷載次數間的關係,通過實踐總結,制定防止損壞的標準容許應力值或應變值，使內力與外力平衡得到合理的路面結構和各層厚度。如不符合要求，則調整結構及厚度或重作材料組成設計至符合為止。故此法實際上是半理論半經驗設計法。
殼牌石油公司法
1963年提出,1978年修正，以三層體系（連續、滑動、半滑動）為基礎，後發展到採用多層體系BISAR程式(見路面力學計算),參考了WASHO、AASHO道路試驗結果制定，採用雙圓垂直荷載圖式、標準軸載80千牛，特殊情況時考慮水平荷載。設計時控制土基壓應變防止路面永久變形，分別控制層底拉應變或拉應力，防止瀝青面層或水泥土基層的拉裂。有設計手冊可用。
蘇聯法
1972年制定，以雙層體系（連續或滑動）為基礎，計算中層拉應力時用三層連續體系近似諾謨圖。採用單圓垂直荷載。設計時控制土基的剪力或路表彎沉值計算總厚度，控制瀝青類面層和無機結合料穩定基層層底的拉應力或粒料基層剪應力防止路面開裂。有設計諾謨圖可用。
美國地瀝青協會(A.I.)新法。1981年利用切夫隆科研公司三層或四層連續體系的計算程式為基礎，採用雙圓垂直荷載，標準軸載80千牛，設計時控制層底拉應變和土基壓應變。有設計手冊可用。
美國地瀝青協會(A.I.)新法。1981年利用切夫隆科研公司三層或四層連續體系的計算程式為基礎，採用雙圓垂直荷載，標準軸載80千牛，設計時控制層底拉應變和土基壓應變。有設計手冊可用。
中國法
1978年制定，雙層連續體系為基礎，對多層用等效層法計算，採用雙圓垂直荷載，標準軸載60千牛和 100千牛。設計時控制路表彎沉值計算厚度。1982年建議以三層體系(連續或滑動)為基礎，多層用當量換算或n層計算程式,採用雙圓垂直和水平的綜合荷載、標準軸載 100千牛。除控制路表彎沉值防止路面整體損壞外，還控制層底拉應力防止路面開裂，並控制瀝青類表層剪應力防止面層推擠滑移。有全套諾謨圖和在袖珍電子計算機上普及使用的設計程式可用。
