瀝青路面結構設計
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瀝青路面結構設計范文第1篇
一、重載對瀝青路面的影響
（1）重載作用下瀝青路面疲勞特性。瀝青路面受重載作用產生疲勞開裂，是瀝青路面受損的主要原因，重載疲勞是因為瀝青路面的施工材料和施工質量有一定的局部缺陷，導致不均勻混合料的薄弱位置，發生重載疲勞開裂現象。通過對瀝青路面疲勞裂縫的觀察，瀝青路面的開裂從面向下發展，從而判斷出瀝青路面表面重載應力是造成瀝青面層疲勞開裂的主要原因。（2）重載作用下瀝青路面車轍特性。公路車轍的成因可以分為兩方面：一種是瀝青路面的壓密變形，另一種是瀝青路面的剪切變形。瀝青路面的壓密變形問題一般出現在路面鋪設后初期投入使用階段。瀝青路面的剪切變形主要是因為重載壓力條件下瀝青混合料的上層受到了強大的剪應力的作用，使得路面的面層產生了塑性變形，出現了車轍損壞。所以，研究重載作用下瀝青路面車轍的深度，對于防止瀝青路面初期受重載造成車轍損壞的成因有很大的幫助。目前，計算車轍深度模型種類很多，shell方法，對于車轍深度的驗算較為常用，但是具體計算車轍深度模型還需要根據實際需求進行選擇。
二、重載作用下瀝青路面的設計
（1）材料設計。瀝青路面在重載壓力下，行車車輪對路面產生很大的剪應力，這樣就造成了瀝青路面發生開裂、車轍。對于瀝青路面的設計使用材料要充分考慮施工混合材料的抗剪強度。瀝青路面的混合材料通常是采用馬歇爾設計方法，馬歇爾設計方法是通過混合料的密度、流值、空隙率等做出材料的混合比，但是這種設計方法不能夠正確的分析出瀝青混合料的抗剪強度，所以對重載情況下，瀝青路面的實際受力狀態無法真實的反映出來。可以將瀝青路面的受力情況進行模型試驗，通過測量的數據，反映出瀝青路面在重載條件下的受力情況。通過三軸試驗方法，按抗剪強度進行瀝青混合料的配比設計。（2）結構設計。目前我國高速公路的結構設計大部分采用半剛性基層瀝青路面結構，這種結構路面對于車輛重載的抗壓能力較弱，容易導致路面破損現象出現。為此，本文介紹推薦一種由法國規范規定的全厚式路面結構設計方法，按該方法設計的瀝青混凝土路面結構，其厚度相比半剛性基層瀝青路面結構略薄，同時能夠降低路面因載重疲勞產生開裂現象發生，當需要修復時，只需要更換或加鋪一層表面層即可，無需大的結構性重修或重造。這給路面的修復工作降低了工作量和工程成本。全厚式路面結構設計是按照路面的功能合理的布置路面的層次結構，其特點是具有抗載重、抗疲勞、抗磨損、抗車轍、抗透水等。（3）全厚式路面結構設計。重載瀝青路面多為全厚式路面結構設計。全厚式瀝青混凝土路面結構一般由磨耗層、連接層、基層和底基層組成。磨耗層應具有防滲透、防雨雪、抗滑耐磨的性能。連接層應具有抗車轍蠕變能力，能夠有效的保護基層。基層和底基層為全厚式瀝青混凝土路面的主要持力層，應具有良好的抗疲勞性能和很高的承載能力。支撐全厚式瀝青路面結構穩定的另一個非常重要的因素是路面承臺的穩定和強度。路面承臺也即國內統稱的路基和墊層。路面承臺的變量參數，直接影響路面結構的計算結果，法國人根據地質、水文、路基填料、施工工藝水平，交通量等因素，將路面承臺劃分為多個等級，列表供查。全厚式瀝青混凝土路面出現結構性破壞主要表現在兩方面：一是瀝青混凝土路面的疲勞裂縫破壞；二是路面承臺發生的結構性車轍破壞。為保證全厚式瀝青混凝土路面不出現上述破壞，需要對路面結構進行計算并滿足兩個條件：一是瀝青層層底的水平拉應變εt，ad應小于允許極限值；二是路面承臺表面的豎向壓應變εz，ad應小于允許極限值。
三、結語
本文通過對重載運輸條件下，瀝青路面疲勞特性和車轍特性的初步分析，介紹了重載條件下瀝青混合料的實驗方法和法國規范采用的全厚式瀝青路面設計方法，希望對國內的公路建設和設計起借鑒作用。
參 考 文 獻
[1]王斌等．重載下瀝青路面早期主要病害成因及維護方法[J]．魅力中國．2010（2）
[2]張勇．重載瀝青路面結構應力分析與優化方法探討[J]．北京工業大學．2009
[3]高平等．瀝青路面車轍病害成因及防治對策景[J]．交通標準化．2010（17）
瀝青路面結構設計范文第2篇
【關鍵詞】公路工程；瀝青路面；結構設計；影響因素；應用
路面設計的目標是通過合理的設計方法使得道路在設計使用年限內能夠提供安全、舒適、快捷的服務。然而，目前我國高速公路瀝青路面普遍存在著初、早期破壞，且主要破壞型式同上個世紀90年代以前輕交通狀況下相比已發生了一定的變化。過去，瀝青路面損壞主要包括龜裂、車轍、低溫開裂等，這也是路面設計時重點控制的損壞類型。但是，隨著路面結構強度的提高和路面損壞期的提前，這些傳統損壞出現得越來越少，有些已經不再出現，而目前出現的損壞，不論是其形態還是原因都十分不同。所以，按照傳統理論來加強路面結構是沒有效果的，甚至有時還適得其反。
一、公路瀝青路面結構設計的影響因素
在柔性基層、半剛性基層上，進行相應厚度瀝青混合料的鋪筑，這種面層路面結構為瀝青路面。瀝青路面設計中應嚴格遵循施工要求及當地地質、水文及氣候等情況進行施工，同時與當地實踐經驗密切結合，確保路面結構設計具有經濟性與合理性，進而對交通荷載及環境因素進行有效承受，在預定使用期限內對各級公路的承載能力、耐久性、舒適性及安全性要求加以滿足。按照當地實際情況與規范要求與各種材料的具體特性，在設計過程中面層選用瀝青混凝土材料，選用水泥煤灰碎石、水泥穩定碎石、天然砂礫等材料作為基層與底基層施工材料。
1、平整度
根據公路養護技術規范，不的道路等級對平整度有不同的要求。但本次調查結果表明：各路段的平整度與結構層組合與施工組織狀況有關。由于選擇路段路面結構使用了瀝青貫入式，瀝青貫入式是一種多孔隙結構，整體性較差，在行車荷載的重復作用下被再壓實，導致縱向出現不平整現象。同時施工時各層縱向平整度的嚴格控制對路面表面平整度控制有十分重要的意義。
2、車轍
瀝青路面車轍是高等級公路重要病害之一。國外設計方法中AⅠ法以控制土基頂面壓應變為指標，shell設計方法則通過分層總和法直接從瀝青面層厚度及面層材料諸方面控制車轍。我國還沒有采用車轍指標，作為設計控制值，而是通過材料動穩定度或其它指標達到減少車轍的目的。對半剛性基層瀝青路面，由于土基頂面壓應力較小，在重復荷載作用下土基產生的再壓實的剪切流動引起的。在調查路段，瀝青貫入式結構由于其級配較差，在重復荷載作用下極易產生剪切流動和再壓實，同時其高溫穩定性較差，調查路段車轍量較大。
3、抗滑能力
瀝青路面抗滑性能評價方法主要是測定面層的摩擦系數和紋理（構造）深度。瀝青面層紋理深度與礦料的抗磨能力（磨光值指標）和瀝青混合料高溫時的內摩阻力和粘聚力有關。紋理深度達到要求必須合理選定礦料級配、瀝青材料滿足高等級道路石油瀝青技術標準。
二、公路瀝青路面結構設計的應用
作為整個公路工程建設的重要組成部分，路面設計是否合理將直接影響到公路工程施工的整體質量。路面結構設計中其核心參數為路面材料的回彈模量、劈裂強度等，這些參數的選用將對路面設計的成敗造成直接的影響，為此必須嚴格遵循相關設計要求，進行各個參數的選用。
1、設計指標。設計指標是以彎沉值為控制指標，彎拉應力進行驗算校核。整體強度的設計控制指標用路表容許彎沉值來設計，確定設計彎沉指標。對于高速公路、一二級公路、瀝青面層等必須進行層底的抗拉驗算，瀝青混合面料層的城市道路還需進行抗剪驗算。
2、參數的選取和確定。計算分析中的標準軸載采用上述理論基礎中的BZZ-100為標準值，換算公式采用林繡賢《軸載換算公式的研究》成果中表述的以軸載比表達的公式進行軸載換算，該公式的提出是以彎沉等效和底層拉應力等效為基本原則，以多層彈性理論為基礎，分析軸載和彎沉、拉應力之間的關系，并結合實際的實測情況（彎沉、疲勞試驗、直槽測試等）進行對比、驗證而提出的。表征材料剛度和強度的指標分別是材料模量和抗拉應力，彎沉值、拉應力指標均用靜態抗壓回彈模量計算，抗拉強度由圓柱的劈裂試驗確定，靜態抗壓回彈模量通過抗拉強度來確定。完善設計控制指標。針對出現的一些設計指標問題，相關的研究已經非常成熟，可以通過引進相關控制指標來完善設計。例如，車轍問題，相關研究表明，路基垂直壓應變與重復荷載作用次數的關系可以控制車轍問題；水平拉應變可以很恰當的反映瀝青表層開裂的問題。另外，多考慮溫度、濕度等環境因素和經濟因素的影響，引入相應的控制指標。通過建立設計控制指標體系，來不斷完善設計。
3、面層剪應力與抗剪強度。選用瀝青路面，可以有效提升面層的剪應力，但將嚴重影響面層的抗剪強度。如選用較大空隙的級配瀝青混合料，并將水泥漿滲透到空隙內形成的半剛性面層材料時，可以有效降低低溫中的脹縮系數，并避免溫度縮裂等情況的出現，同時在高溫中可以有效提升其凝聚力，進而起到高溫剪切抵抗的作用，并能對面層材料的作用進行充分發揮，由此可見，瀝青路面的應用有利于減少面層厚度、剪應力降低及提升抗車轍能力等。
4、路表彎沉指標。經過長時間的研究，維姆（Hveem）于1955年發表了《路面彎沉和疲勞破壞》一文，這篇被Monismith譽為路面領域內最重要的論文闡述了路面彎沉和路面疲勞損壞間的關系，對后來采用分析方法預測路面疲勞開裂的研究產生了非常重要的影響。路表彎沉遂成為路面設計的一個重要指標，受到各國研究人員的青睞，甚至得到了不恰當的延拓。在我國的瀝青路面規范中路表彎沉也成為路面設計的一個關鍵性控制指標。路表彎沉指標主要具有以下優點：
（1） 彎沉指標的突出優點是其直觀性和可操作性，它建立在大量實測數據統計回歸的基礎上，對于交通不太繁重，結構層較薄情況（控制沉陷為主）是較適用的，但對繁重交通，路面結構較厚情況（控制疲勞和開裂為主）下其適用性降低；
（2） 在路面結構單一的中、輕交通時代，該指標既可表征路面結構的整體變形，也可用于表征路面結構的整體剛度。
三、結束語
綜上所述，瀝青路面設計是一項復雜的過程，為了確保瀝青路面設計質量，杜絕后續引發相關問題的產生，就必須做到各項程序選擇層層把關，嚴格控制。我國的瀝青路面設計方法雖有長足的發展和不斷完善，但是在設計指標運用控制、參數選取、及時更新方面仍然需要進一步完善，減少設計的隨意性和盲目性，通過不斷的總結設計經驗來完善設計、指導施工。
參考文獻：
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[4] 陳祥. 大厚度半剛性基層瀝青路面結構計算及其層間處理技術研究[D]. 長沙理工大學 2006
瀝青路面結構設計范文第3篇
關鍵詞：高寒地區；瀝青路面；病害；結構設計
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
引言
瀝青混凝土路面所出現的裂縫，通常是在行車荷載的作用下所產生的拉應力所造成的。半剛性的基層底部都存在著抗拉強度，當拉應力大于抗拉強度的時候，就會導致基層地步開裂。基底裂縫會隨著行車荷載的反復作用而引起瀝青面層開裂。隨著西部大開發戰略的推進，公路鋪設成為戰略實施的關鍵但是由于復雜的地質水文以及氣候條件的影響，在高寒地區鋪設瀝青路面面臨著開裂等病害的考驗，限制公路的安全運行。因此，只有對高寒地區的獨特氣候原因有一個適當的把握，根據實際情況，設計出適合的瀝青道路，為人們的出行提供方便。
瀝青混凝土路面所形成的裂縫種類
（一）車轍
青海省太陽輻射強，溫度升高快，局部時間段路面溫度較高，使路面變軟。在車輪碾壓反復作用下，荷載產生的剪應力超過瀝青混合料的抗剪強度，使內部材料流動，產生橫向位移發生，通常集中在輪跡處。
車轍形成的最初原因是壓密及瀝青高溫下的流動，最后導致骨架的失穩。由于青海省地處高海拔地區，特殊的氣候條件，使得太陽輻射強，溫度升高快，局部時間段路面溫度較高，易產生車轍病害。
（二）泛油
由于受到交通荷載的因素的影響，在輪跡處的粗集料被碾壓變細，各個層位的自由瀝青由于受到集料的碾壓而不斷的上浮，在路面的上面層，尤其是面層的瀝青含量增大，在自由瀝青含量較多的路段，就會出現泛油的現象。
（三）縱向裂縫
引起這些縱向裂縫主要原因與公路改建時利用老路拓寬部分與原有路基的銜接不良、壓實不足有關，公路經多年運營，拓寬部分路基產生工后輕微沉降，導致路面縱向拉裂；公路中線處的縱向裂縫主要為路面分幅施工銜接不良造成。
龜網裂
路面網裂也是青海省干旱高寒地區瀝青路面的主要破壞形式之一。青海省干旱高寒地區嚴酷的氣候變化。青海省干旱高寒地區的年均氣溫較低、晝夜溫差大，由于瀝青路面結構的基層和面層材料的膨脹系數不同，而導致路面出現網狀裂紋，加之少量的雨、雪水的間斷式浸入，有的還帶入一些塵土、雜物等，在較長時間內多次反復的裂紋、裂縫收縮、擴張，就形成了龜網裂。
高寒地區瀝青路面的施工
（一）鋪設面層的材料和質量控制
1.瀝青。瀝青混凝土中所使用的瀝青是一種改性聚化物瀝青，它是一種SBR類乳膠，施工現場中的所有瀝青都會受到嚴格的質量監管，根據我國有關公路瀝青工程和瀝青混凝土質量監管的有關規定，對瀝青的各項指標進行一一檢查，并使檢測標準達到國家有關規定。
2.粗集料。選擇用機械設備打碎的石頭用作粗集料，這些碎石的壓碎值一定要控制在27%以下。其中軟石的含量控制在5%以下，泥的含量控制在1%以下。假設用機械設備打碎的石頭原料是含有酸性的巖石，那么在使用前要對其進行處理，經常使用的方法是用水灰漿對其處理，或是在瀝青中摻入防止剝離的藥劑等措施。
3.細集料。要選用一些干凈、干燥、無雜質的砂石作為細集料、在我國比較干旱的地區一般都有天然豐富的砂石資源，其中細砂、中砂、粗砂在這片區域的分布較廣。如果在天然砂石直徑小于0.075mm的顆粒含量大于3%，那么在施工之前就要用水洗砂工藝。同時，為了使瀝青混凝土更符合要求，砂石的選擇標準應該是2.3～3.0的中砂。
（二）路面施工中對下承層的質量控制
為了防止反射裂縫的出現，在保證路面基層設計厚度一級頂面標高的同時，還要灑水碾壓至符合規定的密實度，以確保基層表面平整度，同時還要做好半剛性基層的養護工作。基層頂要灑布透層，灑布量為0.9～1.0Lm2，瀝青各層之間要灑布粘層，灑布量為0.3～0.5Lm2。對于橋涵頂面作瀝青面層時，要徹底清除橋涵頂的水泥浮漿和松動處，橋面防水層要做好，特別要注意的是，瀝青的灑布量一定要達到標準，確保起到防水作用。
（三）瀝青混凝土路面的鋪筑
鋪筑階段主要工序是：瀝青混凝土混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓。
1.瀝青混合料的拌合和運輸控制。在混合料拌和過程中要從混合料級配、瀝青用量、拌合溫度和時間等方面進行全方位的控制，以提高混合料的攤鋪效果，瀝青混合料拌和時，要控制好溫度和拌和時間。盡可能低的拌和溫度及最短的拌和時間可降低瀝青結合料的氧化和揮發成分的損耗，保證瀝青的質量。瀝青混合料在運輸過程中，必須將其充分覆蓋，以防止瀝青在高溫時受陽光、空擴展卡所造成的氧化及瀝青混合料溫度的降低。
2.瀝青混合料的攤鋪控制。攤鋪寬度和平整度。根據鋪設路面的寬度可利用熨平板的伸長調整攤鋪寬度。在設定攤角寬度時應盡量減少縱向接縫，使全斷面一次鋪成。部分加寬路段，可采用兩臺攤鋪機排成梯形聯合作業。在設置縱向接縫時，縱向接縫宜與車道標線一致。為了控制攤鋪時的平整度，攤鋪機熨平板的自動找平裝置需要有一個準確的基準面。攤鋪作業混合料溫度過低將導致攤鋪銷鋪作業困難，碾壓時達不到較好的密實度和平整度。而實際運輸過程中，混合料的溫度不可避免要降低，正常情況下，攤鋪時的溫度不得低于110-130℃也不得高于165℃。
3.攤鋪速度。攤鋪瀝青混合料中面層采用走浮動式基準梁來控制攤鋪厚度與縱斷面高程，并隨時用水準儀跟蹤檢測松鋪高程及壓實后的高程。瀝青混合料必須勻速、連續不斷地攤鋪。根據所采用的瀝青拌合樓生產能力及瀝青攤鋪機的機械性能來確定攤鋪機的攤鋪速度。
4.瀝青混合料的碾壓控制。攤鋪成型后及時進行碾壓，碾壓前技術人員要認真檢查，發現有局部離析及邊緣不規則時要進行人工修補。輕型雙鋼輪壓路機先穩壓一遍，穩壓時尤其注意起步及停車的速度。碾壓時力求速度均衡、行走要直、工作面長度不要大于50m.穩壓完成后即可進行復壓，復壓完畢后用輪胎壓路機進行終壓。碾壓過程中技術人員要隨時檢查，發現有缺陷及時處理。瀝青混合料壓實以試驗段確定的碾壓組合及程序進行，壓實分初壓、復壓和終壓三個階段。
5.碾壓溫度。碾壓時應根據施工規范要求來確定碾壓溫度。初壓溫度對壓實質量影響最大，施工時應嚴格控制。
6.碾壓長度。施工過程中，應根據瀝青混合料的溫降特性，在保證下一碾壓帶初壓溫度的同時確定碾壓長度。
7.碾壓速度和碾壓遍數。在碾壓過程中，碾壓速度與碾壓遍數這兩個參數相互制約，若碾壓速度不定期快，則達到碾壓質量所需碾壓遍數也應相應增加。
8.施工縫的處理。瀝青路面施工縫處理的好壞對平整度有一定的影響，通常連續攤鋪路段平整度較好，而接縫處較差。因此，接縫水平是制約平整度的重要因素之一。處理好接縫的關鍵是切除接頭，用3m直尺檢查端部平整度，以攤鋪層面直尺脫離點為界限，用切割機切縫挖除。新鋪接縫處采用斜向碾壓法，適當結合人工找平，可消除接縫處的不平整，使前后兩路段平順銜接。
一、青海高寒地區瀝青施工設計優化方案
（一）優化瀝青路面結構防治裂縫的設計方案
在進行瀝青路面設計時，應該根據青海高寒地區的交通流量以及運輸工具特點，對公路的路面結構組合進行科學的設計，保證交通承載能力以及防滑等功能外，優化防止裂縫設計方案設計方案如下:在公路的上層采用道路專用的增強纖維摻量為0.1%的改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料，這樣就可以減小水泥穩定砂礫半剛性基層的厚度，同時增加6cm的瀝青穩定過渡層這樣就可以增加瀝青路面的整體剛度和穩定性，有效的防治裂縫的產生。這樣設計不僅可以保證瀝青路面的質量，而且經濟效益極高，極大的減輕了高寒地區工程造價負擔.
（二）優化瀝青混合料配合比設計
采用馬歇爾試驗的方法，優化瀝青混合料配合比的設計，通過參照國內外同類道路材料選擇以及施工經驗，按照目標配合比、生產配合比設計階段以及生產配合比驗證階段，進行通過反復的設計試驗，確定瀝青混合材料的品種、瀝青用量以及礦料的級配，最后針對設計好的瀝青混合料，進行水穩定性檢驗。
結束語
由于在青海高寒地區，受到當地環境條件的影響，比如光照充足、溫度較低、輻射強等因素，使得瀝青路面經常出現各種病害，老化、開裂時有發生，對于公路的質量造成嚴重的損傷，從而到公路的安全性造成影響。特別是在冬季，瀝青混泥土路面很容易受到低溫的影響而導致路面裂縫出現。當然，從綜合的角度而言，形成道路裂縫是多種因素所導致的結果，因此，只有在認識到裂縫形成的主要因素的同時，采取相應的控制措施才能有效的防止裂縫的出現。
參考文獻：
[1]朱暉.雙層橡膠瀝青碎石表面處治結構在高寒陰濕地區的應用分析[J].公路交通科技(應用技術版)，2013，12:92-95.
瀝青路面結構設計范文第4篇
摘要：通過多年的實踐以及總結, 瀝青穩定基層路面結構設計在國內外的研究中都有很大的成就。對我國瀝青穩定基層路面結構設計進行探討，對解決我國高等級道路多種問題，具有很大的理論和現實意義。
關鍵詞：瀝青；基層路面結構；綜述
20世紀70年代之前，半剛性基層瀝青路面的使用相當普遍，由于半剛性基層瀝青路面存在缺點，限制了其使用和發展。后來，全厚式和柔性基層瀝青路面迅速發展，成為主流。在公路運行車輛的時候，路面結構就是進行直接與車輛接觸的部位, 路面結構是否耐久、是否抗滑和平整都直接影響著車輛能否高速并且安全的運行,對交通運輸的經濟和社會效益有著直接的影響。在路面設計理論已經有百年歷史，經歷了“古典法-經驗法-力學法”這樣的過程，目前世界上大多采用經驗法和力學法兩種方法。本文通過對國內外瀝青路面結構設計進行分析,說明對瀝青穩定基層路面結構設計進行研究的必要和可行性。
一、對國內外瀝青穩定基層路面結構設計區別的探討
主要包括對設計思想、設計壽命和指標設計的不同。
第一，設計思想。根據國外瀝青穩定基層路面結構設計的理念，瀝青路面至少能夠使用幾十年，因此應該采用比較厚的柔性路面，減少層底開裂和結構性車轍。那么即便是基層路面出現表面損壞，達到不可容忍的水平的時候，最經濟、實用并且有效的方法，就是磨掉損壞的頂層，重鋪瀝青，此時表面材料還可以實現再利用。我國就不同，我國現行半剛性瀝青穩定基層路面結構設計的思想，基礎是把基層做為承重層，只要出現了彎沉超過標準，也就是說路面發生了結構性破壞，那么也就是說基層也發生了破壞。
第二，設計壽命。國外瀝青穩定基層路面結構設計的使用年限取值在設計年限長短和考慮方式上都不同。在英國，年限為20年或者是40年，一般年限假定為40年，前提是要保證路面養護和維修。在德國，一般為20年，但通常只謹慎的取10年，反應了這個民族的特點。在澳大利亞，一般年限為20—25年。在日本，年限為10年，但是實際使用往往超過20—30年。在美國，由于氣候和管理水平的不同，所以不做具體規定，實際上一般是10—20年。在我國，一般為15年，許多使用幾年都會出現大的問題。
第三，指標設計。在國外，一般使用回路評價指標、彎沉指標和檢驗施工均勻性指標。主要采用力學設計方法設計，標準是土基頂面垂直壓和層底彎拉應變，指標設計思想基本相同。我國一般采用基層層底拉應力以及路表彎沉，一般情況下，各層的拉應力又基本上起不了控制作用，唯一指標似乎成了表面彎沉。導致了彎沉過小，半剛性基層強度過大，道路開裂極其嚴重，排水困難十足，對路面造成很大的損壞。
二、目前瀝青穩定基層路面結構設計綜述
（一）目前國外瀝青穩定基層路面結構設計綜述
主要是經驗法和力學-經驗法。經驗法是指對實驗和使用道路的觀察，測量，研究荷載、路面性能和結構的關系，著名的有CBR（承載比）法和AASHTO（柔性路面設計法）。而力學-經驗法主要包括Shell設計法和美國地瀝青協會（AI）法。力學-經驗法分析路面結構在載荷以及環境下的力學響應，利用其與各種損壞模式之間性能模型，進行瀝青穩定基層路面結構設計。
在英國，主要是柔性基層瀝青路面設計，它的瀝青穩定基層路面，是由粒料底和瀝青面層青穩定基層組成的。英國TRL(Transport Research Laborator)機構，根據多年研究，提出新的HD26結構設計曲線，提高設計年限為40年，最小瀝青厚度不得低過20cm。
法國一般采用半剛性的基層瀝青路面，主要有兩種設計方法，一種是組合結構，另一種是復合式結構。在德國，有與法國相似的半剛性基層瀝青路面的結構，柔性基層瀝青路面結構正是級配碎石和瀝青混凝土的組合。后來由于美國全厚式路面結構的經驗，德國用薄的結構層替代厚碎石層。將路面結構形式分為三層，分別是瀝青、承重和瀝青聯層。
在日本，主要采用CBR法計算厚度，典型結構是集面層、級配碎石下基層、瀝青穩定基層、未篩碎石底基層為一體，對于交通量小道路而言，瀝青可以直接鋪筑于級配碎石，然而對于交通量大道路，基層是瀝青穩定材料。在美國，20世紀五六十年代的時候，就提出了AASHTO（柔性路面設計法），當時共有四種基層，包括碎石、水泥處治、礫石和瀝青處治基層。
目前，美國主要以柔性基層瀝青路面為基本路面結構，半剛性只在印第安出現，是比較少見的路面結構，盡管有些路面結構仍使用半剛性材料，但是只是作為地基層。美國的柔性基層瀝青穩定基層路面結構設計形式種類很多，主打全厚式和下臥粒料基層。70年代后基本上舍棄了半剛性，而新建道路基本上全厚式和厚瀝下臥粒料基層成主要瀝青穩定基層路面結構設計形式。還有一種比較特殊的長壽命瀝青路面。它是在20世紀末期基于年限總費原則而提出的，已經成為了世界各國路面研究熱點。
（二）目前國內瀝青穩定基層路面結構設計綜述
我國的瀝青穩定基層路面結構設計主要采用的是力學-經驗法，這種路面結構主要采用了SHELL的設計方法，將路面看作多層彈性體系。以泊松和彈性模具為表面特征，可以根據查表、實測以及室內試驗求得。早期研究表明，我國曾使用柔性路面設計，石灰或者柔性材料為主，但是隨著社會發展，已經不能適應國內瀝青路面狀況，據悉，最近的幾個實體工程、結構和正在建高等級公路的表明, 半剛性基層才我國瀝青路面的最合適的結構, 造成很大的經濟損失。同時,不同設計人員結構組合差別比較大,一條路,不同設計單位結構相差也比較大。因此, 要根據實際情況，結合設計以及施工的經驗, 提出各個適合地區特性的結構,不要定向思維，盲目不知變通，對路面結構設計知識和方法也要更新很進步。
此外，也有研究表明，柔性基層才是王道。在大粒徑瀝青穩定碎石柔性基層方面，我國也是碩果累累，首先，開始了其設計指標和標準探討，對指標影響因素進行了分析。其次是利用馬歇爾和GTM法設計其混合料，并作出了比較。再者是證明其低溫抗裂性要優于半剛性基層瀝青路面。然后研究了其抗疲勞性能，預估了其疲勞壽命。最后，證明了其抵抗反射裂縫以及高溫穩定性能等。
瀝青穩定基層路面結構設計是涉及面廣,相當值得研究的問題，我們需要不斷的進行深入研究，總結其中的經驗，糾正不足之處，才能逐步完善，使其更好的為我國現代化貢獻。
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瀝青路面結構設計范文第5篇
【Abstract】 Based on the structure design on composite asphalt concrete overlay, the design principles of asphalt concrete overlay was put forward, and the design pattern standards were determined. "According to mechanical calculation with finite element method, and referring to Design Standard on Cement Concrete Pavement"(JTG D40―2002), a reasonable thickness of asphalt concrete overlay was recommended, which can provide reference for the application and design of asphalt concrete overlay projects.
【關鍵詞】舊水泥混凝土路面；瀝青加鋪層；結構設計；最佳厚度
【Key words】old cement concrete pavement; asphalt overlay; structure design; optimal thickness
中圖分類號：U416.216 文獻標志碼：B 文章編號：1000-033X(2012)03-0054-03
0 引言
在原有水泥路面加鋪瀝青混凝土罩面層，形成復合路面結構，不僅可以利用原有水泥路面的強度提供穩定、堅實的基層，而且瀝青加鋪層可以提供摩阻系數高、平整度好的表面層，是一種充分利用舊路面來改善路面使用性能的路面修復技術［1］。但水泥混凝土路面與瀝青混合料面層的模量相差較大，在溫度應力和車輪荷載重復作用下，容易產生反射裂縫［2］。目前，針對反射裂縫問題，實際工程中多采用較厚加鋪層方案。通過增加瀝青層厚度來防止反射裂縫的措施，雖然設計和施工簡單，但成本較高，而且效果不明顯［3］。因此，選擇合理的加鋪層厚度來延緩甚至消除反射裂縫，是瀝青混凝土加鋪層設計值得研究的問題。
1 加鋪層結構設計原則
根據氣候特點及水泥混凝土加鋪瀝青層應力、材料的特殊性，對水泥混凝土加鋪瀝青路面結構方案設計提出以下原則。
（1） 舊路加鋪改造設計應盡可能采用較薄的路面結構，減少對沿線交通設施的影響；減少橋梁恒載的增加；減少對天橋凈空的影響；減少對軟弱地基及高填方不均勻沉降的影響；減少路線縱坡的頻繁變化，以免造成路面縱向不平整和降低行車舒適性。
（2） 路面結構方案應便于施工與施工組織，確保交通暢通與安全。盡可能采用機械化作業，減少人工作業環節，提高勞動效率與施工速度，確保施工質量、施工進度與人員安全。
（3） 提高路面的結構承載能力，進行補強層設計，彌補原路基及路面結構薄弱的先天不足。綜合考慮交通量的大小與軸重的差別，同時考慮超載、超限、超重車輛對路面結構的影響。
（4） 在滿足技術要求（交通量和使用性能）的條件下，選擇技術先進、安全可靠、經濟合理、方便施工的結構方案。
（5） 對新技術、新材料、新工藝應慎重采用，先修筑試驗路，取得經驗后再推廣應用。
（6） 路面結構方案應遵從環境保護的有關規定，合理安排瀝青混合料的拌和站位置，妥善處理舊水泥混凝土破碎塊廢料及廢棄瀝青混合料，減少對環境的影響。
（7） 路面結構內部防排水設計應按照“防排結合”的原則進行，將路面結構與防排水進行綜合設計，盡量防止雨水滲入路面結構與路基內部，便于排除可能滲入路面結構內部的雨水。
2 加鋪層結構設計模式
加鋪層設計模式可以分為改善加鋪罩面層模式、采用中間夾層加鋪體系和增設補強層模式［4］。對于功能性罩面模式，主要是在路面結構具有足夠承載力的情況下維修并恢復表面功能層，一般根據原路面狀況采取直接罩面的方式；對于設置中間夾層（層間處理）加鋪模式，其主要作用是改善和吸收溫度和荷載耦合作用下的層間應力峰值，緩解吸收水平和豎向變形，從而起到防止裂縫擴展的作用，同時它還具有防水、隔離等作用，在此基礎上加鋪瀝青層，可恢復路面使用性能和延長原有路面使用壽命；增設補強層模式是在原有水泥路面結構承載力不足的情況下，對結構加鋪補強層、瀝青層，使其恢復、并爭取達到設計要求，具體模式如圖1所示。
依據不同公路等級、設計年限、舊路狀況及交通量條件，加鋪面層可選擇采用加鋪一層、加鋪兩層兩種形式。當舊路路況等級為中且交通量中等時，加鋪面層結構可設計為單層改性瀝青路面；當舊路路況等級差且為重交通路段時，高等級道路的加鋪面層結構可設計為雙層AC類路面。加鋪面層結構形式見表1。
3 加鋪結構厚度研究
3.1 面層厚度對應力的影響
為了分析行車荷載作用下瀝青面層厚度對應力的影響，采用ANSYS軟件沿道路長度方向剖分，截取一縱斷面，以行車方向作為x軸方向，道路橫斷面作為y方向，以深度方向為z向，建立有限元模型［5］。采用三層彈性模型，做以下假設。主要計算參數見表2。
（1） 基層材料、水泥混凝土板材料及瀝青面層材料都為均勻、連續、各向同性的連續彈性材料。
（2） 道路表面作用溫度荷載，溫度傳遞均滿足熱傳導定律。不考慮路面溫度場的橫向效應，且近似認為復合式路面溫度場是穩態傳播。
（3） 忽略瀝青材料和水泥混凝土材料導熱系數受溫度變化的影響。
應力分析時采用標準軸載，軸重100 kN，輪壓0.7 MPa，荷載作用于板邊貼縫（圖2）。當瀝青加鋪層厚度按4 cm的增量從4 cm增加到24 cm時，板邊貼縫處加鋪層應力變化情況見表3。
結果表明：隨著瀝青面層厚度的增加，應力s■、s■、s■、s■、t■均減小，其中罩面層厚度對s■影響最大，尤其是在初期。當罩面層由4 cm增加到12 cm時，加鋪層厚度平均每增加1 cm，應力s■減小0.03 MPa，降低效果明顯。但當罩面層厚度由12 cm增加到24 cm時，加鋪層厚度平均每增加1 cm，應力s■減小0.01 MPa，速度減慢。因此，增加瀝青加鋪層的厚度對降低應力、防止反射裂縫起到了一定作用，但由于技術、經濟等方面的原因，加鋪層的厚度不可能無限制地增大，而是存在一個合理厚度范圍。當罩面層厚度大于12 cm后，增加瀝青混凝土加鋪層厚度，對防止反射裂縫效果有限，經濟性差。
3.2 規范對加鋪厚度的規定分析
瀝青混凝土加鋪層厚度設計方法是按經驗選定瀝青加鋪層后，根據中國《公路水泥混凝土路面設計規范》
（JTG D40―2002）［6］要求，控制水泥混凝土下面層的車輛荷載疲勞彎拉應力s■和溫度疲勞彎拉應力s■之和不超過水泥混凝土板的彎拉強度為標準，即
g■(s■+s■)≤f■（1）
式中：g■――可靠度系數，依據所選目標可靠度及變異水平等級確定；
s■――行車荷載疲勞應力（MPa）；
s■――溫度梯度疲勞應力（MPa）；
f■――水泥混凝土彎拉強度標準值（MPa）。
規范設計出來的厚度是10 cm，主要是考慮到減緩反射裂縫的需要，而增加瀝青加鋪層厚度對于減緩反射裂縫的作用非常有限，通常情況下靠增加加鋪層厚度來消除反射裂縫不經濟，更不現實。
3.3 加鋪層厚度推薦標準
根據加鋪道路典型結構，采用模型參數如下：普通混凝土面層，厚度23 cm，板長4 m，縱縫為設拉桿平縫，橫縫采用未設傳力桿假縫。經交通調查分析得知，設計車道標準軸載日作用次數為7 000，建成通車10年。經調查評定，路面損壞狀況和接縫傳荷能力的分級標準為優良，無板底脫空。舊混凝土路面結構參數調查結果：彎拉強度實測標準值為4.51 MPa，彎拉彈性模量標準值為29 GPa，基層頂面回彈模量標準值為100 MPa。
擬加鋪瀝青混凝土面層來改善路面使用性能，按照規范的方法分別進行加鋪層為4、5、6 cm的設計。當加鋪層厚度為4 cm時，綜合疲勞應力為4.71 MPa；當加鋪層厚度為5 cm時，綜合疲勞應力為4.56 MPa；當加鋪層厚度為6 cm時，綜合疲勞應力為4.42 MPa。由此計算結果可以看出，6 cm厚的瀝青加鋪層完全滿足此舊路荷載的承受要求。
通過以上理論分析和實例驗證可知，《公路水泥混凝土路面設計規范》（JTG D40―2002）對瀝青加鋪層最小厚度的規定偏大，當采用不同的層間材料防治反射裂縫時，可以設計較薄的瀝青加鋪層。因此推薦設計年限內應力吸收層之上的瀝青加鋪層最小厚度，如表4所示。
在研究加鋪瀝青面層最小厚度的基礎上，根據國內外的經驗，推薦雙層罩面層厚度在6～14 cm之間，加鋪結構一般采用單層、雙層形式，特殊情況可加鋪三層。當計算所得的瀝青加鋪層厚度超過14 cm時，應當考慮在舊水泥路面上增設一定厚度的半剛性基層。
4 結語
從設計原則、設計模式和面層厚度三個方面，對復合路面瀝青面層的結構設計進行了系統研究。
（1） 推薦不同工況下的瀝青面層結構設計模式標
準：不同公路等級、設計年限、舊路狀況及交通量的舊水泥混凝土路面，加鋪面層可選擇采用加鋪一層、兩層兩種結構形式。
（2） 推薦加鋪層結構加鋪厚度：低等級公路瀝青加鋪面層最小厚度為4～6 cm，高等級為6～7 cm；加鋪層面層厚度為6～14 cm；當瀝青加鋪層厚度超過14 cm時，應當考慮在舊水泥路面上增設一定厚度的半剛性基層。
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