沥青路面结构设计论文范文精选

高速公路对我国的社会发展与经济建设而言功不可没，多年来其施工技术始终是人们关注的焦点。作为高等级公路，高速公路只有结合路基状况、气象地理信息、沿线环境与交通运输需求等情况，才能更好地开展沥青路面的结构设计，满足国民的公路施工需求。现阶段的高速公路的沥青路面结构组合设计方案中，确保沥青路面的稳定性是重要目标。通常，高速公路的沥青路面结构设计以《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)为依据和参考，其中的设计要点中主要考虑沥青面层类型的选择方案，包括抗滑表层选择方案、基层材料类型选择方案、路面排水设计、透层封层作业等。高速公路的沥青路面结构施工则以《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）为依据。在路面结构施工中，透层作业的目的在于提高高速公路的路面沥青层与非沥青基层之间的结合效果，主要是在级配砾石或碎石等粒料类基层上喷洒液化沥青，使得液态沥青逐步渗透至基层空隙或基层松散集料中，形成特性显著的薄沥青层。本文将主要就透层技术的应用展开简要分析，以推动高速公路的透层技术设计施工。

1沥青路面结构的透层技术应用功效

①合理连接沥青路面的不同施工结构层。按照高速公路路面结构设计，各结构层之间的接触面应为安全性连接系统。因此，借助沥青透层的应用，原本粘结力不强的内部结构沥青层与非沥青层之间将建立更紧密的结合，极大地改善了路面各结构层的整体性，也可有力避免各结构层之间出现的滑移安全隐患。②液体沥青的在结构表层出现程度不一的渗入作用后，将直接填充基层结构中的孔隙或集料间隙，使得各空隙直接封闭，避免雨水渗入存留加重基层侵蚀软化，可有效提升基层结构的稳定性。③高速公路的半刚性基层常要经碾压、洒水养生等处理，其间可致大量粉尘飞扬，可能加重细集料与粗骨料之间的不结合问题。透层的应用能够稳定浮尘，并加强粉尘与粗骨料层间的结合，降低软弱结构层的出现。④沥青透层的应用，可在基层均匀铺就防尘保护沥青层，在提高基层表面强度的同时增加抗摩擦力，避免基层结构的开裂等事故发生。

2高速公路的沥青透层施工技术应用关键要点

（1）设施准备透层施工要按工艺要求来准备合理的施工设备，提前备好试验检测仪器、液态沥青调制设备、洒布设备等物品，并对所有设施设备进行试用检验，确保设备的性能良好。（2）材料选择常规以透层油为透层材料，液体石油沥青、煤沥青、乳化沥青等都能作为透层材料，透层油的选择需参考基层类型，同时还应掌握不同透层油的性能优缺点。液体石油沥青即汽油、柴油、煤油等石油产品，经必要处理并混合沥青材料而成，属于目前沥青路面应用最广的透层油。大量理论研究与工程实践证实，只有混合沥青与石油两种化学物质才能发挥更好的渗透效果，渗透深度越大则沥青路面的生命周期越长。乳化沥青顾名思义就是固态沥青经高温乳化后形成，整个生产过程涉及更多化学原理与机械操作，因而更加复杂。煤沥青在日常工程中并不多见，原因在于煤沥青毒性较重。总的来看，三种透层油的渗透效果由高到低排位依次为：煤沥青、液体石油沥青、乳化沥青。（3）浇洒操作高速公路的路基施工完成后，路面沥青透层可选在基层上表面养护水分变干后，以计算机实现沥青机对接。当然，基层上表面的养护水分不能过于蒸发干燥，否则还需认真清扫和擦拭表面。公路路基若短时间内完成，需要积极完成异物清扫并淋洒水分进行湿润，等水分晾干后再予以透层施工。透层浇洒工作前，各种建筑构造物应要求施工人员加强安全保护。沥青路面的沥青透层洒布后，理想状态就是保持液态物质不随意流淌，且应直至渗透基层深处。

3沥青路面的透层技术应用实例分析

3.1工程实例基本情况。某高速公路第二标段全长23Km，其中公路施工工程量设计为：上面层为改性沥青马蹄脂施工；中面层为改性沥青混凝土施工；下面层为沥青混凝土施工；底基层为水泥稳定碎石施工，并设计有低剂量的水泥碎石处治层。该路段路基以整体、分离式相互结合来完成设计施工，整体路基26m宽，分离路基单幅宽13m。整条高速公路的设计车速达到100km/h。在某施工桩号处，要求在20cm水泥稳定碎石基层上表面顶面组织开展透层技术施工。该工程中所用到的沥青透层材料中，以高渗透乳化沥青作透层油，经过实验测定，该透层油完全满足JTGF40-2004规范中的质量要求。下表即为技术指标：3.2沥青路面透层施工的方法要求。（1）施工前的准备工作完成各材料的入场试验，严格落实材料的达标合规；完成施工设施设备以及机械装置的检查保养与试运行，确保配件充足、性能良好，认真确认沥青洒布车的整体情况，标定喷洒量；完成水泥稳定碎石基层上表面的清洗，先用竹帚整体清扫，后用鼓风机吹尽浮灰，最后以高压水完成冲洗。（2）透层乳化沥青的喷洒喷洒前应指定专人测定乳化沥青用量，调用智能型沥青洒布车完成一次性液态沥青的浇洒，并以人工方式补喷遗漏点，控制喷洒量，一旦出现过量情况则需要以碎石屑或砂灰粉吸油并做好碾压；喷洒透层油后注意加强现场检查，避免有车辆等机械设备行动所造成的油皮现象，而对透层油渗透深度不达标处，还需积极采取措施进行整改。（3）加强行动管制提高透层稳定性透层施工完成后的养护成型期间，现场应实施严格的行动管制，特别要求车辆与行人不得入内破坏。行动管制需要施工人员与项目管理的经理部门进行沟通并紧急协商出台行动管制方案，重点限制交通，以确保施工养护成型时间足够。施工方应在现场增设断道通知，并设反光标志进行标识。3.3沥青路面透层技术应用的质量检查检验标准。

4结束语

1沥青路面结构组合类型选择时需遵循的原则

1．1综合排水设计的原则在对沥青路面结构进行优化时，要做好路面排水设计，这样可以延长路面的耐久性，也可以增强路面的承载能力。南方地区，由于夏季雨水比较多，如果路面排水设计存在漏洞，很容易造成路面积水问题。另外，设计人员还要合理布局道路周围的排水设施，需要充分考虑路面结构组合设计。另外，在进行路面改建施工时，也需要结合实际，对道路排水系统进行更改，提高路面的防渗性以及路基的承载能力，使沥青路面结构组合设计更加优质。

1．2增加路面结构层功能性的原则沥青路面是道路施工中常见的类型，沥青这种材料的性能比较强，在设计其层面结构时，要注意提高路面的抗滑性以及耐磨性，还要提高路面结构的抗剪性以及抗拉能力。由于道路暴露在外界环境中，所以自然气候因素以及车载作用力对其质量影响比较大，如果面层材料的强度不高，粘结力不强，则会影响路面的整体质量，还会影响其功能的发挥。面层的等级越高，其承受车载的能力则越强。在城市快速路以及一级公路设计中，由于交通量比较大，所以设计人员需要增强路面结构层的功能，要选择优质的施工材料，提高混凝土面层的质量。沥青结构层一般是由细粒式沥青混凝土作为表面层，中、粗粒式沥青混凝土作为中下面层构成，既可有效防水又可保证强度，所以，优化路面结构层设计，应注意确保路面的刚度以及稳定性。

2沥青路面结构组合类型之间的影响

2．1各结构层荷载应用分布特点路面在投入使用后，其各个结构层会受到荷载作用力的影响，而且荷载的大小随道路结构层的深度而递减，在不同的层面中，需要应用不同的施工材料，这些材料的强度会随道路结构层的深度而减小。所以，在设计路面结构层时，需要以强度自上而下的递减方式进行组合，这种组合类型在沥青路面设计中应用较为广泛，而且收到了较好的效果。在对路面基层进行施工时，要充分利用施工材料，按照就近的原则多利用当地材料，这样有助于降低工程造价。在对沥青路面的组成材料以及构件进行重新组合时，要分析材料强度随深度的变化规律，当路面结构层之间的模量相差较大时，要注意控制结构层间的拉应力，如果其差值超过材料的承受范围，则可能出现沥青路面结构层断裂的问题。根据以往设计经验，土基与基层的模量之比需要控制在0．08～0．40之间，而基层与面层回弹模量之比需要控制在0．3，道路设计人员，在对沥青路面结构组合进行优化时，要避免出现拉应力过大的问题，要根据不同的结构层，选择不同的材料，只有掌握好各结构层材料变化规律，才能设计出最佳的组合方案。

2．2各结构层特性以及相互影响沥青路面结构是由多种材料构成，在不同的层面上，需要应用不同的施工材料，这样材料的强度以及影响有一定差异。在组合的过程中，要注意其相互之间的影响，消除各结构层特性的不利因素，并采用有限的措施，对结构层组合类型进行限制。在沥青混凝土道路工程中，经常会用到石灰以及水泥这类材料，其受温度影响比较大，如果施工工艺存在漏洞，会导致路面出现大量的裂缝现象，所以，设计人员需要采取有效的措施降低基层材料的收缩问题，可以增加细料含量，还可以增大结合料的剂量，从而降低反射裂缝出现的概率。设计人员可以适当增加面层厚度、设置沥青碎石缓冲层、设置应力消散层或吸收层等;在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎(砾)石等粗颗粒材料。必要时可在路基顶面设土工布隔离层，以防止相互掺杂而污染基层，或导致过大变形而使面层损坏。层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。沥青面层与半刚性基层或粒料层之间应设置透层沥青，根据施工条件如多层沥青层次能否连续施工、施工期内是否多雨等采取相应的层间结合措施。

3结语

道路设计是道路工程中的重要工作，随着我国城市建设速度的加快，道路建设工程越来越多，人们对道路的质量要求也越来越高，只有合理优化沥青路面结构组合，才能保证道路的使用功能，才能更好的满通量增加对路面质量的要求。

摘要：通过对江苏、安徽、浙江三省高等级公路若干线段及沪宁高速公路无锡试验段的调查、测试和分析，提出了高等级公路半刚性基层沥青路面典型结构图式及其注意事项，对半刚性基层沥青路面的结构设计具有较好的参考价值。

关键词：半刚性基层沥青路面结构设计

1概述

我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。

在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。

由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。

2国内外研究概况

2.1国外国道主干线基层的结构特点

摘要：本文在调研现状半刚性沥青路面早期破坏现象的基础上，分析半刚性基层沥青路面的破坏机理及原因。分析现行半刚性沥青路面设计理论的不足，并提出改进设计方法。

关键词：半刚性基层沥青路面结构设计 破坏机理

半刚性沥青混凝土路面是由半刚性材料底基层半刚性材料基层和沥青面层构成的路面结构形式。其特点是路面强度高、稳定性好且刚性大，已成为城市道路和公路路面结构的主要形式。客观认识半刚性基层沥青路面的早期破坏现象，分析其原因，研究对策是当前必须面临的问题。

1. 半刚性基层沥青路面的早期破坏及原因分析

半刚性基层的早期破坏首先跟基层材料不同地区的性质差异性、材料自身的温度敏感性、干湿缩裂性等相关，同时施工过程质量达不到设计或规范要求，抢赶工期养护不足，也是引起建成后路面早期破坏的原因之一。对结构设计方面也存在一定问题，主要表现：相关规范规定模糊，设计习惯上不重视基层和底基层材料的组成设计；设计过程对使用期超载超限估计不足；规范设计控制指标的不完善。

沥青路面结构设计规范对目前高速重载条件下的适用性及改进方法考虑不多，设计指标的确定仍是值得商榷。设计方法虽然采用了多个控制指标，但由于材料参数的选取比较宽泛，导致实际起控制作用的指标一般仅为一个，对路面结构组合设计的指导性较差。往往材料强度能够满足规范的要求，但路面的非正常损坏依然非常普遍。

2. 半刚性基层沥青路面设计分析

2.1 半刚性沥青路面设计理论

摘要:文章围绕路面结构从设计、施工和养护等环节对我国高速公路沥青路面水损坏问题进行分析研究,分析了各个环节存在的问题,以及它们对沥青路面水损坏的影响。论述了沥青路面水损坏问题的本质是沥青与集料在静、动水压力作用下的持续粘附能力。沥青混合料水损坏的作用机理是沥青对集料的粘附理论,包括力学理论、化学反应理论、表面能理论和分子定向理论。文章还分析了可能的沥青路面水损坏室内、外试验研究方法。

关键词:沥青路面;水损坏;路面结构;持续粘附能力;表面能理论;分子定向理论

中图分类号:U416

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0186-03

一、沥青路面水损坏的特性

沥青路面水损坏是一个普遍存在的问题,也决不是一个过时的话题,特别是在中国南方地区。沥青路面水损坏问题的本质是沥青与集料在静、动水压力作用下的持续粘附能力,这也是该问题的核心。沥青混合料水损坏的作用机理,主要依据是沥青对集料的粘附理论,包括力学理论、化学反应理论、表面能理论和分子定向理论。

(一)沥青特性

摘 要：保证并延长路面使用寿命，对确保道路行车的通畅性、安全性，节省道路养护维修费用，以及提高公路项目全生命周期总效益有着重大的积极作用。文章针对沥青路面提出采用长寿命设计理念，以期延长沥青路面使用寿命；首先简述了长寿命沥青路面设计的本质与目标，然后从路面结构、结构层材料、路面厚度等方面入手，对长寿命沥青路面设计进行了具体分析。

关键词：长寿命沥青路面；结构设计；材料设计；厚度设计

随着社会经济快速发展，我国公路建设项目越来越多，沥青路面质量日益受到关注。设计是沥青路面施工的“排头兵”，是否科学合理，直接关系着沥青路面质量的优劣。为延长沥青路面使用寿命，减少养护维修费用，提出长寿命沥青路面设计。

1 长寿命沥青路面设计的本质与目标

1.1 本质

长寿命路面设计是一种新的路面设计理念。进行设计时，依然采用传统的设计理论，只在沥青层底部的弯拉疲劳应变和路基顶面压应变上做了些许调整。关于长寿命路面设计，各国对其有着不同的说法，但本质上没有区别，都可以将其本质具体表述为：沥青路面的设计使用寿命在50年以上，是一种沥青面厚度较高的柔性路面，在沥青底层开裂、车辙等质量病害防治上有着一定优势。需要定期对路面进行表面铣刨、罩面修复，就可以保证路面在设计的使用寿命期间不需进行大结构性修剪。从某一种程度上看，长寿命沥青路面设计是路面损坏模式的转变，通过长寿命路面设计，使路面损坏模式从原来的“自下而上”转变成为“自上而下”，能有效的消除传统路面存在的质量病害，利于延长并保证沥青路面使用寿命。

1.2 目标

根据以往沥青路面工程实践表明，长寿命沥青路面设计的目标主要在于三个方面：一是路面表层发生路面破坏，可以快速修复；二是不允许出现结构性破坏，如结构性损坏裂缝等；三是通过定期路面养护、修复、更换等方式，可以延长路面使用寿命，基本超过50年。

1沥青路面水损坏的特性

沥青混合料水损坏的作用机理，主要依据是沥青对集料的粘附理论，包括力学理论、化学反应理论、表面能理论和分子定向理论。

1.1沥青特性沥青一般带负电荷，由于含有少量羧酸和亚枫而呈弱酸性；而集料的岩性决定了集料表面电荷的性质和酸碱特性。所以，按照化学反应理论，沥青对集料的粘附性决定于集料的岩性。

1.2集料特性某些集料过分坚硬致密，破碎后表面光滑不利于沥青粘附。潮湿的集料与沥青的粘附性大大降低。滞留在混合料内部的水分夏季遇高温会变为水蒸汽，使沥青膜从集料表面撑开。而有些吸水率稍大的集料，只要施工时彻底干燥，沥青将会被吸入集料内部一部分，反而有良好的水稳定性。集料中含有泥土对沥青混合料得水稳定性的影响很大，土壤都带有负电荷，它是强亲水物质。单从材料本身的角度而言，水渗入路面中的途径还是很多的。

因此，在改善沥青对集料粘附性的同时，对路面结构和排水进行研究改善显然是十分必要的，国内、外对透水基层、抗滑密实的上封层和排水设施等进行了研究与应用，这是疏导的方法。

2影响沥青路面水损坏的路面结构因素分析

路面结构组合和路面排水设计合理时，路面排水通畅，路面结构内部基本无积水或不至于产生动水压力，有利于沥青混合料的水稳定性，反之则不利于沥青混合料的水稳定性。

2.1路面结构组合设计

【摘要】本文首先分析重载交通沥青路面设计存在的问题，系统提出了适用于重载交通标准轴载、轴载换算方法和设计方法，对于延长重载交通沥青路面使用寿命、降低运营养护费用具有十分重要的意义。

【关键词】重载交通；沥青路面；轴载换算；设计方法

当前许多沥青路面在通车时间不长就出现裂缝、车辙等早期损坏，而车辆严重超载是造成早期破坏的重要原因。为此，有必要深入研究重载交通沥青路面结构设计。本文先从重载沥青路面设计存在的问题入手，研究了重载沥青路面标准轴载、轴载换算方法，并提出适用于重载道路的沥青路面设计。

1 重载交通沥青路面设计存在的问题

我国现行路面设计方法均以常规荷载为依据，仅适用于轴重 以下的情况，而大于 时尚未提及，将现行方法用于超载路面设计，从工程结构的安全性而言是不能容许的。目前沥青路面的设计存在以下差异：

（1）轴载等效换算。规范规定，轴载等效换算公式适用 以下轴载。（2）设计标准。普通沥青路面以路表弯沉为设计指标，以层底拉应力为验算指标，并没有车辙指标。（3）材料性质。当轴载很大时，材料非线性的影响非常显著。

2 重载交通沥青路面标准轴载

2.1 重载交通标准轴重

摘要：本文通过对国外永久性沥青路面所作研究的分析，结合本国高速公路的发展情况，以期将永久性沥青路面更好的应用与我国的高速公路中。

关键词：高速公路；永久性沥青路面

1引言

随着我国高速公路里程数的不断增长，政府及相关部门在高速公路养护上投入的资金也越来越多，而这其中由于沥青路面使用寿命过短而造成的大修大补更是占用了大部分的养护资金。国外研究认为，只要路面不发生结构性破坏，就可以长久的使用下去。也就是说，只要维修养护及时，沥青路面可以长期使用。永久性沥青路面就是在这样的背景下应运而生。因此，如何能够将永久性沥青路面与我国高速公路有机结合就是本文的研究目的。

2我国高速公路发展现状

高等级公路成为我国经济增长和社会发展的重要条件，我国长久以来在公路建设方面投入的大量的财力。我国公路总量规模实现跨越式增长，到2010年底，全国公路通车总里程达到398.4万公里，从改革开放之初的世界第7位跃居第2位；高速公路从无到有达7.4万公里，居世界第2位。“五纵七横”国道干线网络全部建成，规模效益逐步显现。随着经济的发展，交通量、荷载急剧增长，其中重载交通量增幅很大，给我国的沥青路面带来了很大压力。

3永久性沥青路面定义

长寿命路面的设计理念最初是由欧洲国家发展提出的，欧洲称之为永久性沥青路面或耐久性沥青路面（Long-Life Asphalt Pavements,Extended Life Pavements, Long-Lasting Pavements）。美国沥青路面联盟（APA）对长寿命路面设计理念进行了发展，提出了永久性路面（Perpetual Pavement）这一概念。美国APA的定义：永久性路面是一种设计和修筑良好的沥青路面，使用寿命可超过50年，期间不需要对主要结构进行修复或者改造，仅仅需要对产生在路面顶部的损坏进行周期性维护。欧洲国家公路研究实验室论坛的长寿命路面工作组（ELLPAG）的定义：长寿命路面是一种持久的结构，可以被看成一种不会由于交通荷载、环境状况、施工质量或材料退化的影响而在路基和基层产生任何形式结构损坏的路面。欧美虽然对永久性路面定义和名称有所不同，但是基本设计理念是一样，即要求路面结构在足够长的设计年限内路用性能、耐久性较好，不会发生结构性损坏。根据现阶段的国情，永久性沥青路面必须吸收国外成熟先进的设计思想，给出我们自己的永久性沥青路面定义，明确什么是永久性沥青路面，永久性沥青路面应满足那些要求等。

【摘要】针对半刚性基层沥青路面车辙破坏，通过以半刚性基层沥青路面结构力学计算为基础的沥青面层应力应变分布规律的分析，得出了沥青面层的永久变形主要由两部分组成；确定了基于抗车辙性能的上、下面层的合理分界位置；提出了沥青面层的功能要求和沥青混合料的性能要求。另外，本文也为具有良好高温稳定性的沥青混合料的级配设计，提供了一些实用性建议，验证了变I级配设计方法的可行性。

【关键词】沥青路面；车辙； 路面结构分析；材料组成设计；变I法

0 引言

由于车辆渠道化行驶，重载车辆和轮胎压力增加，我国高等级公路沥青路面大都产生了轻重不一的车辙。车辙的出现不仅影响了路面的平整度、舒适度、而且危及行车安全。车辙是路面结构层在一定的车辆荷载作用下产生的不可恢复的塑性变形的累计。在半刚性基层沥青路面总的永久变形中，沥青面层的贡献达到80%以上。车辙的影响深度在路表下10cm范围内。车辙形成的原因，总的来说，是由于沥青混合料的抗剪强度特别是在高温情况下抗剪切强度不足所致。

1 沥青面层应力应变分析

1.1 计算理论和结构参数的选取

弹性层状体系理论和相应的计算机程序的发展为分析路面应力应变状态提供了手段。在传递车辆荷载时，路面各层的作用大小是相对的，在一定的环境和交通条件下，路面内应力应变状态取决于：①材料力学性质（动态模量、 回弹模量）；②各层结构厚度；③结构形式（材料层次相对位置，各层刚度的相对性等）。应力应变分析时，根据弹性层状体系理论，把路面结构层简化为四层体系，主要考虑主承力结构层：沥青面层、基层、底基层和路基，用基于多层弹性层状体系理论专为道路设计而编制的Bisar程序计算分析标准荷载作用下路面结构内的应力应变大小，分布规律及影响因素。

计算图式如图1所示。其中荷载为标准轴载，既考虑垂直荷载，又考虑水平荷载，水平荷载系数取f=0.02；层间采用完全连续状态。