1.路面损坏状况
为了定量表达的方便，将路面病害划分为路面损坏和路面变形两类，前者指路面裂缝类、表面损坏类和其他损坏，后者目前主要考虑车辙。
1）路面损坏状况的表征指标
表征路面损坏状况的指标一般采用PCI（Pavement Condition Index），即路面状况指数，这里特指路面损坏状况指数。PCI综合测度了路面损坏的类型、严重程度和面积（密度）的影响，如式（7-1）所示，具体的计算方法详见本书13.3节。PCI的值域范围为0～100，PCI越大，表明路面状况越完好。
式中 T——路面损坏类型；
S——路面损坏程度；
D——路面损坏密度，即损坏面积与路面面积的比值。
2）路面结构行为方程
PCI随使用年数的增加而不断衰减。想要准确描述路面损坏性能的衰减过程，既是十分重要的，也是十分困难的。经过大量的研究，在一般养护条件下，路面损坏性能的衰减过程符合如下规律［2］：
式中 PCI——路面损坏状况指数；
PCI0——初始路面损坏状况指数；
y——路龄；
α，β——分别为寿命因子和形状因子，这两个参数唯一地确定了PCI的衰变过程，它们受路面结构组成、材料性能、交通和环境等因素的影响；
式中 h——沥青层厚度，cm；
ESAL——每天每车道的标准轴次；
l0——初始弯沉，0.01 mm；
λ，η，ζ，a，b，c，d——回归系数，如表7-1和表7-2所列。
表7-1 α中的各回归参数值
表7-2 β中各回归参数值
式（7-2）全面描述了PCI的变化规律，并且反映了多个因素对路面损坏性能的影响，为路面性能的定量分析提供了很好的工具。
3）多种因素对路面性能的影响
影响路面性能的因素包括外部和内部因素。其中，外部因素指交通荷载和环境因素，内部因素是影响路面使用性能的内在决定因素，指结构和材料的性能，路面结构则包括了面层、基层、底基层（垫层）以及土基等。
（1）交通荷载
交通荷载是导致路面使用性能衰变的外在决定因素。在交通荷载的重复作用下，路面的总体结构性能不断衰减。重载车辆越多，对路面结构的损坏越大。
图7-21是路面PCI变化的一个示例。可以看出，当其他条件相同时，交通轴载作用次数越大，使用性能衰减越快；交通轴载作用次数越小，则衰减越慢。
另一个外部因素是环境因素。环境因素主要指温度和降雨（湿度），由于各地温度、降雨量、蒸发量等气候因素的差异，相应的路面使用性能的衰变规律也不尽相同。环境因素的作用途径一般有两条：直接影响路面材料的性能，从而影响路面的性能；与荷载形成相互作用，共同直接影响路面的性能。与行车荷载相比，环境对路面性能的影响更为间接、隐蔽、变异性大，且往往与荷载的作用交织在一起，严格地分离出环境因素的影响是相当困难的。
（2）地区（环境）因素
如图7-22所示，在交通、结构、材料和施工因素相同的条件下，不同地区路面使用性能的差异是相当大的，这反映了环境因素的影响。
图7-21 交通荷载对使用性能的影响
图7-22 不同地区路面使用性能的差异
（3）面层
面层直接同车轮和大气相接触，承受着行车荷载（竖直力、水平力和冲击力）的作用，同时还受到雨水的作用和气温、太阳辐射变化等影响，面层质量直接影响着路面的使用品质。
如图7-23所示，面层厚度显著影响着路面结构性能的衰变模式。当面层厚度较薄时，使用性能下降速率较大；随着面层厚度的增加，面层的抗力得到有效改善，结构承载能力增强。所以，随着面层厚度的增加，曲线逐渐由凹形经直线变成凸形，即损坏速率由快到慢。实际上，面层厚度对路面使用性能的整个过程都有显著的影响。
（4）基层
基层主要承受由面层传递下来的车辆垂直荷载，并把它扩散到功能层（垫层）或土基中去。具有足够强度和刚度的基层是路面良好使用性能的必要保证。
根据我国的使用习惯，基层可分为半刚性基层和柔性基层两类。半刚性基层包括水泥稳定类、石灰稳定类和石灰工业废渣稳定类；柔性基层常用的有级配碎（砾）石、泥结碎砾石、泥灰结碎砾石等。随着使用经验的不断积累，1997年颁布的路面规范又扩充了柔性基层的类型：即用有机结合料或有一定塑性细粒土稳定的各种集料的基层、沥青贯入碎石基层、热拌沥青碎石或乳化沥青碎石混合料、不加任何结合料的各种集料基层和泥灰结碎石等结构均称为柔性基层。这两类基层的强度相差较大，所以分别以这两类材料为基层的路面在相同的荷载条件下，损坏情况相差较大。而以同一类基层（如半刚性）中的不同材料（如石灰稳定和水泥稳定类）为基层的路段，损坏状况则没有明显的差别。半刚性基层材料由于掺加了无机结合料，比碎砾石柔性基层材料具有更大的刚度和更强的抗变形能力，板体性也较强，能有效地减小路表回弹弯沉值，减小面层底面弯拉应力和土基顶面的单位压力。不过，模量过大的基层将会导致面层顶部的剪应力增大，造成车辙或表面开裂等病害。
（5）结构强度
通常，人们利用路表回弹弯沉来衡量路面结构的强弱。一定的结构强度是路面具有良好使用性能的必要保证。结构强度足够的路面可以有效地抵抗多种因素的不良影响，进而延缓使用性能的衰变进程。结构强度不足时，路面结构的抗力降低，荷载和温度等因素综合作用产生的应力对路面使用性能影响加剧，进而导致使用性能的衰变速率加快。
图7-23 面层厚度对使用性能的影响（BZZ-100 kN）
从图7-24可知，路面强度对路面的衰变过程也具有显著的影响。不过，这种影响在路面使用性能的初期表现得并不明显，而随着路龄的增加，路面弯沉的作用表现得愈加充分；即路面弯沉的作用主要体现在路面使用性能的后期。(www.xing528.com)
这一结论与图7-23所示的结果有所不同。面层厚度对路面使用性能的整个过程都有显著影响。所以，就路面使用初期的性能而言，面层的厚度和质量起着决定性的作用。
综合图7-23和图7-24的分析结果可知，面层质量是保证路面初期使用性能的关键，而弯沉对保证中后期路面使用性能具有重要作用。
图7-24 结构强度对使用性能的影响（L表示路面弯沉，BZZ-100 kN）
（6）路面结构层组合对使用性能的影响
不同结构层组合的路面性能表现了不同的衰减规律。面层厚、弯沉小的路面，其使用性能变化较为缓慢，而面层薄、弯沉大的路面的使用性能衰变较快。比较面层厚、弯沉大和面层薄、弯沉小的路面可以发现：厚面层路面的早期性能较好，而弯沉小的路面的后期性能较好。这同样也说明，面层厚度对路面初期使用性能影响较大，而结构强度（弯沉）决定了路面后期使用性能的发展状况。图7-25表明了不同路面结构层组合对路面使用性能的影响，表明了精心进行路面结构层组合设计的必要性。
图7-25 路面结构层组合对使用性能的影响
（7）材料特性
材料是道路路面结构的物质基础，材料质量的优劣以及配制是否合理，选用是否得当，都将直接影响道路的质量。材料品种繁多、性能多样、变异性大，在荷载作用下的反应很复杂。因此，研究材料对路面性能的影响相当困难。这里从较为宏观的角度，根据有限的调查观测结果分析改性沥青和普通沥青对路面性能的不同影响［3，7］。图7-26表明了在其他条件都相同时，普通沥青与改性沥青的性能差异。
图7-26的结果表明，改性沥青路用性能的优越性是显而易见的，路面使用寿命可以延长50%左右（面层厚度10 cm，基层厚度35 cm的石灰粉煤灰砾石）。
图7-26 改性沥青与普通沥青性能对比
要弄清沥青材料的性能对路面使用性能的影响是一项十分艰巨的任务，迄今没有系统的研究结果。采用路面结构行为方程［3，8］，导出沥青混合料室内疲劳寿命比k与路面现场寿命比kmα的关系，可以反映材料性能对路面性能的影响，如图7-27所示。
图7-27 疲劳寿命比与材料系数关系
研究表明，改性沥青混合料和普通沥青混合料的室内疲劳寿命比值一般在2～4之间，平均取3，此时的路面寿命比为1.6。对比图7-26来自实际观测的结果，说明推导得出的结果与观测结果是吻合的。
国内外研究还表明，路面的使用性能还与施工水平密切相关，尤其在使用初期。但施工水平涉及的因素很多，难以定量化。道路的养护水平对路面的使用性能也有显著影响。良好合理的养护可以明显延缓路面性能的衰变速率，进而有效地延长道路的使用寿命，但要进行定量的描述目前还相当困难。
2.路面车辙
图7-10和图7-11表明，随着荷载作用次数的增加，路面车辙深度随之增大。在正常情况下，车辙的增加速度是逐渐减小的。车辙深度可以采用式（7-8）预估：
式中 Rd——车辙深度，mm；
Lp——车辙隆起系数；
n——车辙计算时路面结构深度方向划分的亚层数；
Ti——第i亚层平均温度，℃；
N——累计轴载作用次数；
V——载重车行车速度，km/h；
τi——第i亚层平均剪应力，MPa；
［τ］i——第i亚层材料抗剪强度，MPa。
为了计算方便，对式（7-8）进行简化，简化结果如下：
（1）半刚性基层路面结构
式中 T——月平均气温大于0℃的各月份气温平均值；
ψ——结构系数，
式中 h1——沥青层厚度，mm；
h2——基层厚度，mm；
E2——基层模量，MPa。
（2）级配碎石基层路面结构
式中 ψ——结构系数，
式中 λ——变形系数，
其余参数说明同式（7-10）。
采用这些方程式，可以分析各种内、外部因素对路面车辙的影响。
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