AASHTO和美国国家合作公路研究项目(NCHRP)合作于2004年推出力学－经验法路面设计指南MEPDG(Mechanistic－Empirical Pavement Design Guide)，同年7月MEPDG设计软件0.7版本开始使用。此后经过不断地更新和改进，2011年4月最新版本的设计程序DAＲWin－ME出版面世。目前MEPDG已在美国超过40个州内采用并推广，并引起了世界范围内的广泛注意中国沥青网sinoasphalt.com。

新的设计指南在各层材料的特性和气候条件的基础上采用力学方法计算路面结构关键反应(即，应力、应变、变形)。而用经验方面的方法设计来弥补室内试验和现场性能之间的差距，也反过来用来反映当地实际的施工水平和其他变异性的因素。MEPDG是基于力学－经验原理，为柔性路面、刚性路面及复合路面的设计提供了统一的基础，并采用共同的交通、路基、环境及可靠度设计参数，不但能预测多种路面性能，还在材料、路面结构设计、施工、气候、交通及路面管理系统之间建立联系。与传统的经验方法相比，力学－经验法是路面设计理论的又一次革新。本文将简要介绍运用力学－经验方法进行路面设计时所需要的数据类型以及设计流程，并简要介绍目前对该方法的研究现状。

研究现状与应用情况

MEPDG的推出引发了世界范围内的广泛关注，美国、德国、加拿大等国交通领域路面专家都纷纷展开了相关课题的研究。路面力学－经验法是个庞大的课题，目前的研究主要可分为结构、材料、模型和力学分析等几个分支。

(1)结构方面，相关研究有应用力学－经验设计指南考虑对刚性路面及柔性路面的选择，各结构层厚的试验性设计，设计中结构模型的选择等等。例如英国的研究者比较了力学－经验法和传统的AASHTO经验法中对于非粘结材料基层厚度和刚度设计的可靠度;美国的研究者们用力学－经验法对路面结构设计进行评价，并将力学－经验法的设计结果与Superpave设计结果以及欧洲EME设计结果进行对比。

(2)材料方面，相关研究有如何确定材料性质的分级输入，混合料设计，无机结合料的回弹模量，沥青混合料的动态模量与泊松比，材料性质对路面性能的影响等。

(3)模型方面，相关研究有沥青混凝土路面开裂模型，沥青混凝土路面平整度预测模型，永久变形模型等等。设计指南中很多默认参数是从路面长期性能LTPP数据库中获取的，为了获得必要的预测精度，在使用之前必须对各模型的参数进行地方性标定，这方面的研究已经成为力学－经验法研究的一个重要方面。例如美国北卡罗莱纳进行了平整度预测模型以及车辙预测模型的标定，阿肯色州进行了路面横缝模型的标定。

(4)力学分析方面，相关研究主要为对路面力学响应的研究，影响因素有交通荷载，环境温度等。此外，力学分析方面还考虑有限元分析模型与弹性层状体系模型的选择。

目前美国有40多个州计划采用和推广MEPDG，各州对MEPDG的推广应用做了大量的研究和准备工作。主要包含以下几个方面:交通输人准备、气候数据准备、材料特性研究、环境对路面材料影响研究!验证和敏感度分析、制定推广计划以及MEPDG的推广应用等。

数据类型

在路面力学－设计设计法中，需要的设计参数主要有3类:交通参数，气候与环境参数以及材料特性参数。

交通参数

交通参数是路面结构设计和分析必需的关键参数。在路面设计中需要评估路面设计寿命内作用于路面的载荷及其作用频率。在设计指南程序中，针对不同的路面类型(柔性或刚性)或设计类型(新建或改造)，所考虑的交通数据一致。设计所需的典型的交通参数有:基准年货车交通量，车速(货车)，货车行驶方向系数和车道系数，车辆(货车)类别分布，轴重分布系数，车轴和轮胎的尺寸，轮胎和胎压的特性，货车横向分布系数，货车交通量增长系数。一般采集三类数据:动态称重(WIM)，自动车辆分类(AVC)和车辆计数。这些数据可以通过交通预测和出行产生模型的预估进一步扩充。

对交通数据的输入水平分三等进行描述:

水平一:适用于在本地或附近断面的过去交通量和车重数据可以采集的地方。分车道和方向的计数和分类每一辆车，测量每辆车的重量，以确定竣工后一年的交通量，使用实际的轴载谱。水平一数据可以对交通特性有很好的了解。

水平二:适用于在地区性交通量和车重数据可以利用的地方。包括周末和工作日的交通量变化，货车载重的季节性趋势，使用各地区总结的称重数据，区分轻、重车。水平二数据可以对交通特性有一定的了解。

水平三:适用于很少的交通量和车重数据可以利用，只能使用缺省值的地方。包括年平均日交通量，货车比例，地区性的平均轴重和分布。水平三数据只能对交通特性有一般的了解。

气候与环境参数

MEPDG有效地考虑了了气候环境条件对路面材料特性的影响，采用强化综合气候模型(EICM)来预测路面结构层/路基中温度和含水量的变化，计算沥青混凝土层中不同深度的温度变化，粒状材料回弹模量调整系数、空隙水压力、含水量、冻融深度及冻胀等。所需气候环境参数的分为基本资料、天气资料、地下水位资料、排水特征和表面特征以及路面结构材料参数。

(1)基本资料。基本资料包括:基层/地基修建年月、原路面修建年月、新路面修建年月、开放交通年月、设计类型(新建或者老路翻新)。

(2)天气资料。MEPDG设计指南中，温度相关信息都是从工程附近的气象站获得。指南附带的软件拥有从遍布全美的800个气象站获得数据库，一些气象站提供近60－66个月的数据而有的气象站提供的较少，无论如何，指南软件需要至少24个月的气候数据。

(3)地下水位资料。地下水位采用年均水位深度或季度平均深度，地下水位深度对基础或路面的含水量有较大影响，进而影响到模量。

(4)排水特征和表面特征。表面特征包括短波吸收性和渗透性。给定层的短波吸收性决定于他的组成、颜色和纹理。一般说来，浅色和反射性好的表面的短波吸收较低，反之较高。在设计指南中，渗透性分成四类:封闭类、低渗透性、中等渗透性和高渗透性。大部分设计都是降低路面的渗透性。排水特征主要指排水路径长度，即排水路径合成长度，从路面最高点算起到泄水点，同时还包括横坡值。

(5)路面结构材料参数。与沥青路面结构有关的路面结构材料参数包括:层厚、沥青材料参数、压实后无粘结材料参数、天然无粘结材料参数。

路面结构及材料特性参数

MEPDG要求输人预设的路面结构以及各层材料的设计参数。道路材料包含:沥青混合料、水泥混合料、稳定基层材料。粒状基层材料、路基材料及地下岩石层等。道路材料的性能参数主要包含:道路响应计算所需参数(材料模量、泊松比等);性能转换方程所需参数(抗拉强度、蠕变柔度及断裂模量等)以及环境模型所需材料参数(路表短波吸收率、温度传导系数及粒状材料塑性指数等。MEPDG软件自带了各种道路材料参数的默认值。各地可根据当地所用材料及已有参数进行调整。

沥青路面设计流程

在MEPDG设计规范中，柔性路面的定义是路面系统中带有沥青混凝土面层，包括传统柔性路面，薄HMA面层加粒料基层/底基层;高强度HMA路面，厚HMA面层加粒料基层/底基层;全厚式HMA路面，基层和面层都为HMA;半刚性路面，HMA面层加各种类型的稳定基层。

设计的步骤如下:

(1)对场地条件做试验性设计———确定地基承载能力、沥青混凝土和其他路面材料、交通荷载、气候、路面类型以及修建类型(新建还是改建);(2)建立设计期末路面使用性能的标准(包括车辙、疲劳开裂、温度开裂和IＲI);(3)选择每个性能指数的可靠度水平;(4)根据设计需要对设计周期内交通输入的变化值及材料和气候输入的变化值进行处理;(5)基于轴型、荷载和破坏模型用弹性层状体理论或有限元分析计算这个设计周期内各时段的结构响应;(6)在每个分析周期末计算累积破坏情况;(7)在每个分析周期末用规范提供的力学—经验性能标定模型预测主要破坏情况;(8)以初始IＲI、累积破坏情况及场地因素预测平整度(IＲI);(9)在给定可靠度水平的情况下评估试验性设计的结果;(10)如果试验性设计不满足性能标准的要求调整设计然后重复4～9步，直到满足要求。