重载沥青路面的结构设计探析

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【摘 要】重载沥青路面的结构设计要求是抗压、耐久、行车安全舒适。但是目前的公路沥青路面在重载压力下普遍出现裂缝、车辙等损坏现象，为了解决沥青路面重载条件下出现的问题，本文分析了重载对沥青路面的影响，根据路面和路基层次的不同特点介绍推荐采用重载沥青路面的结构设计方法：全厚式路面结构设计。

【关键词】重载；沥青路面；全厚式路面结构设计

一、重载对沥青路面的影响

（1）重载作用下沥青路面疲劳特性。沥青路面受重载作用产生疲劳开裂，是沥青路面受损的主要原因，重载疲劳是因为沥青路面的施工材料和施工质量有一定的局部缺陷，导致不均匀混合料的薄弱位置，发生重载疲劳开裂现象。通过对沥青路面疲劳裂缝的观察，沥青路面的开裂从面向下发展，从而判断出沥青路面表面重载应力是造成沥青面层疲劳开裂的主要原因。（2）重载作用下沥青路面车辙特性。公路车辙的成因可以分为两方面：一种是沥青路面的压密变形，另一种是沥青路面的剪切变形。沥青路面的压密变形问题一般出现在路面铺设后初期投入使用阶段。沥青路面的剪切变形主要是因为重载压力条件下沥青混合料的上层受到了强大的剪应力的作用，使得路面的面层产生了塑性变形，出现了车辙损坏。所以，研究重载作用下沥青路面车辙的深度，对于防止沥青路面初期受重载造成车辙损坏的成因有很大的帮助。目前，计算车辙深度模型种类很多，shell方法，对于车辙深度的验算较为常用，但是具体计算车辙深度模型还需要根据实际需求进行选择。

二、重载作用下沥青路面的设计

（1）材料设计。沥青路面在重载压力下，行车车轮对路面产生很大的剪应力，这样就造成了沥青路面发生开裂、车辙。对于沥青路面的设计使用材料要充分考虑施工混合材料的抗剪强度。沥青路面的混合材料通常是采用马歇尔设计方法，马歇尔设计方法是通过混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是这种设计方法不能够正确的分析出沥青混合料的抗剪强度，所以对重载情况下，沥青路面的实际受力状态无法真实的反映出来。可以将沥青路面的受力情况进行模型试验，通过测量的数据，反映出沥青路面在重载条件下的受力情况。通过三轴试验方法，按抗剪强度进行沥青混合料的配比设计。（2）结构设计。目前我国高速公路的结构设计大部分采用半刚性基层沥青路面结构，这种结构路面对于车辆重载的抗压能力较弱，容易导致路面破损现象出现。为此，本文介绍推荐一种由法国规范规定的全厚式路面结构设计方法，按该方法设计的沥青混凝土路面结构，其厚度相比半刚性基层沥青路面结构略薄，同时能够降低路面因载重疲劳产生开裂现象发生，当需要修复时，只需要更换或加铺一层表面层即可，无需大的结构性重修或重造。这给路面的修复工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面结构设计是按照路面的功能合理的布置路面的层次结构，其特点是具有抗载重、抗疲劳、抗磨损、抗车辙、抗透水等。（3）全厚式路面结构设计。重载沥青路面多为全厚式路面结构设计。全厚式沥青混凝土路面结构一般由磨耗层、连接层、基层和底基层组成。磨耗层应具有防渗透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。连接层应具有抗车辙蠕变能力，能够有效的保护基层。基层和底基层为全厚式沥青混凝土路面的主要持力层，应具有良好的抗疲劳性能和很高的承载能力。支撑全厚式沥青路面结构稳定的另一个非常重要的因素是路面承台的稳定和强度。路面承台也即国内统称的路基和垫层。路面承台的变量参数，直接影响路面结构的计算结果，法国人根据地质、水文、路基填料、施工工艺水平，交通量等因素，将路面承台划分为多个等级，列表供查。全厚式沥青混凝土路面出现结构性破坏主要表现在两方面：一是沥青混凝土路面的疲劳裂缝破坏；二是路面承台发生的结构性车辙破坏。为保证全厚式沥青混凝土路面不出现上述破坏，需要对路面结构进行计算并满足两个条件：一是沥青层层底的水平拉应变εt，ad应小于允许极限值；二是路面承台表面的竖向压应变εz，ad应小于允许极限值。

三、结语

本文通过对重载运输条件下，沥青路面疲劳特性和车辙特性的初步分析，介绍了重载条件下沥青混合料的实验方法和法国规范采用的全厚式沥青路面设计方法，希望对国内的公路建设和设计起借鉴作用。

参 考 文 献

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