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路面设计的目标是通过合理的设计方法使得道路在设计使用年限内能够提供安全、舒适、快捷的服务。然而，目前我国高速公路沥青路面普遍存在着初、早期破坏，且主要破坏型式同上个世纪90年代以前轻交通状况下相比已发生了一定的变化。过去，沥青路面损坏主要包括龟裂、车辙、低温开裂等，这也是路面设计时重点控制的损坏类型。但是，随着路面结构强度的提高和路面损坏期的提前，这些传统损坏出现得越来越少，有些已经不再出现，而目前出现的损坏，不论是其形态还是原因都十分不同。所以，按照传统理论来加强路面结构是没有效果的，甚至有时还适得其反。
一、公路沥青路面结构设计的影响因素
在柔性基层、半刚性基层上，进行相应厚度沥青混合料的铺筑，这种面层路面结构为沥青路面。沥青路面设计中应严格遵循施工要求及当地地质、水文及气候等情况进行施工，同时与当地实践经验密切结合，确保路面结构设计具有经济性与合理性，进而对交通荷载及环境因素进行有效承受，在预定使用期限内对各级公路的承载能力、耐久性、舒适性及安全性要求加以满足。按照当地实际情况与规范要求与各种材料的具体特性，在设计过程中面层选用沥青混凝土材料，选用水泥煤灰碎石、水泥稳定碎石、天然砂砾等材料作为基层与底基层施工材料。
1、平整度
根据公路养护技术规范，不的道路等级对平整度有不同的要求。但本次调查结果表明：各路段的平整度与结构层组合与施工组织状况有关。由于选择路段路面结构使用了沥青贯入式，沥青贯入式是一种多孔隙结构，整体性较差，在行车荷载的重复作用下被再压实，导致纵向出现不平整现象。同时施工时各层纵向平整度的严格控制对路面表面平整度控制有十分重要的意义。
2、车辙
沥青路面车辙是高等级公路重要病害之一。国外设计方法中AⅠ法以控制土基顶面压应变为指标，shell设计方法则通过分层总和法直接从沥青面层厚度及面层材料诸方面控制车辙。我国还没有采用车辙指标，作为设计控制值，而是通过材料动稳定度或其它指标达到减少车辙的目的。对半刚性基层沥青路面，由于土基顶面压应力较小，在重复荷载作用下土基产生的再压实的剪切流动引起的。在调查路段，沥青贯入式结构由于其级配较差，在重复荷载作用下极易产生剪切流动和再压实，同时其高温稳定性较差，调查路段车辙量较大。
3、抗滑能力
沥青路面抗滑性能评价方法主要是测定面层的摩擦系数和纹理（构造）深度。沥青面层纹理深度与矿料的抗磨能力（磨光值指标）和沥青混合料高温时的内摩阻力和粘聚力有关。纹理深度达到要求必须合理选定矿料级配、沥青材料满足高等级道路石油沥青技术标准。
二、公路沥青路面结构设计的应用
作为整个公路工程建设的重要组成部分，路面设计是否合理将直接影响到公路工程施工的整体质量。路面结构设计中其核心参数为路面材料的回弹模量、劈裂强度等，这些参数的选用将对路面设计的成败造成直接的影响，为此必须严格遵循相关设计要求，进行各个参数的选用。
1、设计指标。设计指标是以弯沉值为控制指标，弯拉应力进行验算校核。整体强度的设计控制指标用路表容许弯沉值来设计，确定设计弯沉指标。对于高速公路、一二级公路、沥青面层等必须进行层底的抗拉验算，沥青混合面料层的城市道路还需进行抗剪验算。
2、参数的选取和确定。计算分析中的标准轴载采用上述理论基础中的BZZ-100为标准值，换算公式采用林绣贤《轴载换算公式的研究》成果中表述的以轴载比表达的公式进行轴载换算，该公式的提出是以弯沉等效和底层拉应力等效为基本原则，以多层弹性理论为基础，分析轴载和弯沉、拉应力之间的关系，并结合实际的实测情况（弯沉、疲劳试验、直槽测试等）进行对比、验证而提出的。表征材料刚度和强度的指标分别是材料模量和抗拉应力，弯沉值、拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算，抗拉强度由圆柱的劈裂试验确定，静态抗压回弹模量通过抗拉强度来确定。完善设计控制指标。针对出现的一些设计指标问题，相关的研究已经非常成熟，可以通过引进相关控制指标来完善设计。例如，车辙问题，相关研究表明，路基垂直压应变与重复荷载作用次数的关系可以控制车辙问题；水平拉应变可以很恰当的反映沥青表层开裂的问题。另外，多考虑温度、湿度等环境因素和经济因素的影响，引入相应的控制指标。通过建立设计控制指标体系，来不断完善设计。
3、面层剪应力与抗剪强度。选用沥青路面，可以有效提升面层的剪应力，但将严重影响面层的抗剪强度。如选用较大空隙的级配沥青混合料，并将水泥浆渗透到空隙内形成的半刚性面层材料时，可以有效降低低温中的胀缩系数，并避免温度缩裂等情况的出现，同时在高温中可以有效提升其凝聚力，进而起到高温剪切抵抗的作用，并能对面层材料的作用进行充分发挥，由此可见，沥青路面的应用有利于减少面层厚度、剪应力降低及提升抗车辙能力等。
4、路表弯沉指标。经过长时间的研究，维姆（Hveem）于1955年发表了《路面弯沉和疲劳破坏》一文，这篇被Monismith誉为路面领域内最重要的论文阐述了路面弯沉和路面疲劳损坏间的关系，对后来采用分析方法预测路面疲劳开裂的研究产生了非常重要的影响。路表弯沉遂成为路面设计的一个重要指标，受到各国研究人员的青睐，甚至得到了不恰当的延拓。在我国的沥青路面规范中路表弯沉也成为路面设计的一个关键性控制指标。路表弯沉指标主要具有以下优点：
（1） 弯沉指标的突出优点是其直观性和可操作性，它建立在大量实测数据统计回归的基础上，对于交通不太繁重，结构层较薄情况（控制沉陷为主）是较适用的，但对繁重交通，路面结构较厚情况（控制疲劳和开裂为主）下其适用性降低；
（2） 在路面结构单一的中、轻交通时代，该指标既可表征路面结构的整体变形，也可用于表征路面结构的整体刚度。
三、结束语
综上所述，沥青路面设计是一项复杂的过程，为了确保沥青路面设计质量，杜绝后续引发相关问题的产生，就必须做到各项程序选择层层把关，严格控制。我国的沥青路面设计方法虽有长足的发展和不断完善，但是在设计指标运用控制、参数选取、及时更新方面仍然需要进一步完善，减少设计的随意性和盲目性，通过不断的总结设计经验来完善设计、指导施工。
参考文献：
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[4] 陈祥. 大厚度半刚性基层沥青路面结构计算及其层间处理技术研究[D]. 长沙理工大学 2006
关键词：重载交通；沥青路面；设计
中图分类号：S611
文献标识码：A 文章编号：
一、重载作用对沥青路面的影响
1重载交通参数分析
N =∑c1c2n(P)。其中,P为轴重;N为轴载作用次数;n为系数。通过分析不同路面结构下轴载换算系数与轴载的关系,发现轴载换算系数n主要与轴载有关,利用回归分析,忽略不同路面结构对轴载换算系数所造成的误差,可以得到基于弯沉、弯拉以及车辙等效的轴载换算系数n的取值范围。考虑超载,弯沉等效时n=5.0~5.8,线性分析结果n=5.0,非线性分析结果n=5.5;弯拉等效时,一般半刚性基层路面n≈8.0,考虑超载时n≈9.0;车辙等效时,n=4. 0~4. 5。此结果与国内外其他对轴载换算关系的研究成果基本一致。
由以上分析可知,n的取值远大于规范规定的数值,这就说明在较短的时间内可以达到路面设计的累积标准轴次,所以路面的使用寿命大大减少。超载100%时,高速公路、一级公路的路面结构只能使用1. 40年,二级公路的路面结构只能使用1. 20年,三级公路的路面结构只能使用0. 70年。所以必须采取措施,减少影响,延长重载交通下沥青路面的使用寿命。
2重载对设计指标体系的影响
根据分析，在标准轴载作用下，应用现行规范设计指标体系进行沥青路面结构厚度计算时，路表弯沉指标起控制作用，整体性结构层(包括面层和基层)的层底拉应力验算指标在厚度设计时一般不起作用。但路表弯沉指标同时存在明显的缺陷。与其利用它来控制路面破坏，不如采用整体性结构层层底的拉应力和土基顶面容许压应变来控制更为合理。但是，路表弯沉设计准则在我国柔性路面设计中已使用多年，它具有量测方便的优点，在一定程度上也反映了土基顶面压应变。大量的计算分析表明，路表弯沉和土基顶面压应变之间具有良好的相关关系。通过相关关系可以由路表弯沉推算到土基顶面压应变，把土基顶面压应变准则和路表弯沉结合起来，就可以同时利用上基顶面压应变准则较合理和路表弯沉量测方便的优点。因此，建议仍将路表弯沉作为一个设计指标。
3重载对沥青路面结构的影响
重载交通沥青路面结构，轴载增大时，路面结构的力学响应那些发生了变化，在设计中我们将怎么在满足疲劳寿命与设计指标的要求，下面我们先分析当轴载增大，主要对设计指标弯沉与基层底拉应力的影响。
表1轴载对设计指标的影响
图2弯沉与轴重的关系
图3基层底拉应力与轴重的关系
图4沥青层底拉应变与轴重的关系
图5基层顶压应变与轴重的关系
上面的图表我们发现，当轴载为100KN增大到160KN时，路面的弯沉从30增大到45，基层底的弯拉应力从0.11MPa增大到0.17MPa，青层底拉应变增大到90με。，基层顶压应变从130增大到260με，也就是说，在重载作用下，路面结构的整体刚度下降，基层的疲劳寿命降低，路面结构永久变形增大。经过上面的病害调查，重载下路面的车辙严重。
二、重载作用下沥青路面的设计
1设计步骤
根据现行沥青混凝土设计规范，可归纳出重载沥青路面设计步骤为:
(l)交通资料的收集。交通资料包括:初始年日平均交通量和交通组成、轴载谱、超载方式和超载规律、历年交通量及交通组成、方向分配系数、车道分配系数、轴载年平均增长率等，在此基础上判断是否适用于重载路面设计方法。若适用，利用本报告研究结果进行轴载换算及使用年限内累计标准轴次的计算，最后计算设计弯沉。
(2)收集沿线地质、土质及筑路材料状况，并结合原有沥青道路路面的使用及破坏情况，选择适合于重载道路的筑路材料并初拟路面结构。试验测定各结构层材料的抗压回弹模量、劈裂强度等设计参数。
(3)根据设计弯沉值计算路面厚度，并进行半刚性基层、底基层容许弯拉应力、极限弯拉应力验算及土基顶面容许压应变验算。若不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，然后重新进行计算。
2材料设计
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。
3结构设计
根据以前的室内疲劳方程和力学设计程序，无论沥青结构层多厚，结构都会必然产生疲劳开裂、车辙。而最新的理论发现当沥青层超过一定厚度时，良好施工的路面结构不会产生源于层底的疲劳开裂和结构性车辙。当标准轴次超过一定次数后，沥青层厚度无须增加。也就是说，沥青层的厚度使层底拉应变小于一定的值以后，沥青路面的下部将可以无限期地使用下去。所以永久性路面的最大特点是确保路面各类损坏控制在路面表面层顶部很薄的范围内，如自上向下温度疲劳开裂、车辙、表面磨耗、沥青老化都努力限制在磨耗层内，防止出现中面层以下的结构性损坏，表面层的损坏只需通过预防性养护得以补救。 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。
4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。
5厚度设计
国外的沥青路面设计一般以沥青混凝土面层的弯拉应力作为设计控制指标，同时以基层底面拉应力和路标弯沉作为验算指标，如 Shell 设计法、AI 设计法等，这些方法比较符合国外的全厚式结构或粒料基层结构的特点。我国沥青路面设计规范以路面设计弯沉为主要控制指标，对高等级路面的面层和半刚性基层验算其层底拉应力。但根据有关研究，在目前半刚性基层应用十分普遍的情况下，基层的层底拉应力可以比较好反映荷载对结构的疲劳损耗要求，而且在进行高等级的路面结构设计时，往往是路标弯沉值符合要求，而基层底面拉应力验算不能通过，因此基层底面拉应力指标更具有控制意义。根据国内外经验，在重载沥青路面设计中，一般采用增加沥青面层厚度、改变沥青面层强度、增加半刚性基层厚度以及土基增强等方法。
4 结语
随着交通运输业的快速发展，道路交通呈现出交通量大、轴载加大、轮胎压力增加、车速提高等现象，这加剧了路面的疲劳损伤，并带来一系列的早期破坏，严重影响了道路正常的使用寿命。因此，为保证路面的服务水平和长期性能，在道路设计中对交通参数进行合理处理，设计出适宜重载交通的路面结构和材料形式就显得尤为重要。通过对本文的学习研究，可对提高重载交通条件下沥青路面的承载能力、延长路面使用寿命具有一定的参考意义。
参考文献：
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【关键词】沥青路面 结构设计 分析
沥青路面早期损害，除个别是由于路基的原因引起的不均匀沉陷外，绝大部分是由于沥青面层本身引起的：坑槽、泛油、车辙、网裂、松散等。因此，沥青的层面的设计是至关重要的。在进行路面结构设计时同时，必须确定路面结构的材料参数，路面结构的材料参数主要包括路面结构层的几何参数、力学参数，如泊松比、模量等，以确保路面结构设计合理。
一、交通荷载
1.轮压和标准轴载
利用气压表对车辆现场测试，发现货车压力普遍超过0.7MPa，对于轴载超过10t 的轮胎，胎压一般在0.8～1.1MPa 范围内，而且随着轴重增加，胎压也增大。交通部公路科研所《重载交通沥青路面轴载换算研究总报告》表明，根据实际接地面积计算出来的轮胎接地压力与轮胎内压并不相等。当轮胎内压较低时，接地压力比轮胎内压高；当轮胎内压较高时，接地压力低于轮胎内压。随着轮胎荷载的提高，在轮胎内压大于0.7MPa 时，试验的各级荷载作用下的轮胎内压均比接地压力大。轮胎内压与接地压力的差值和轮胎的刚度有关，而轮胎刚度与轮胎的材料和其构造有关，在路面结构设计中，为安全起见，一般以轮胎内压代替接地压力。
由于作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准车载，其他各种车载按照一定的原则换算成标准轴载。而标准轴载一般要求对路面的响应较大、同时又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。为了统一设计标准和便于交通管理，各个国家对标准轴载均有明确的规定。我国根据公路运输运营车辆的实际，公路与城市道路有关路面设计规范中均以100kN作为设计标准轴重。
2. 车道系数
轮迹横向分布系数应用到路面设计以前，还应分析一下荷载作用下，轮迹以外一定范围内的路面结构中所引起的不同程度的疲劳损坏。计算表明，对于国内典型沥青路面结构，在轮迹外50cm 距离内，该荷载产生的破坏作用，最大相当于增加10%作用次数的影响，更远距离处则可以不计；对于刚性路面板，相邻条带上的荷载要为该条带计算值最大增加6%的影响。可见轮迹范围外虽有影响但并不大。
根据典型路段轮迹横向分布的规律，可把轮迹横向分布系数划分为五个类别，可相应地列出各个类别的轮迹横向分布系数值。双向单车道1.0，双向两车道0.6～0.7，双向四车道0.4～0.5，双向六车道0.3～0.4，双向八车道0.25～0.35。
二、土基回弹模量
回弹模量能较好地反映地基所具有的部分弹性性质，所以，在以弹性半空间体地基模型表征土基的受力特性时，可以用回弹模量表示土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。我国公路水泥混凝土路面、沥青路面设计方法中，都以回弹模量E作为地基的刚度指标，为了模拟车轮印迹的作用，通常都以圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量。
路基回弹模量E0 的确定方法大致有以下几种：
1. 应用直径30.4cm 的刚性承载板在现有道路的土基顶面进行试验经修正后确定；
2.应用落锤式弯沉仪（FwD）进行现场试验，然后根据试验确定的FWD 测定的回弹模量与承载板测定的回弹量回归公式换算；
3.根据室内或现场CBR 试验结果，利用CBR 与回弹模量的相关关系推算；
4.根据路基顶面的回弹弯沉推算；
5.根据路基土的稠度与压实度，利用事先得到的回弹模量与稠度（或相对含水量）和压实度的关系式确定。
由第1与第2 方法得到的土基回弹模量与实际比较吻合，但需要根据土基不利季节含水量进行修正；第3种方法是国外经常采用的方法之一；其他方法可以间接推算土基回弹模量，但事先应进行一系列试验，得到所需的关系式，而且，推算的回弹模量的准确度和精度均较差。
三.路面结构层设计参数
路面结构由不同的材料逐层铺筑而成，不同的材料有不同的力学强度特性和相应的结构设计参数，路面力学计算理论一般建立在弹性力学基础上，除结构参数外，还有路面结构的材料类数、材料的计算参数包括模量和泊松比。泊松比一般比较稳定，在路面设计时一般对特定的材料选用一定的泊松比，如土基和无黏结材料的泊松比取0.35、无机结合料稳定材料的泊松比取0.25、沥青混凝土材料的泊松比取0.25、水泥混凝土材料的泊松比取0.15 等。
1.无机结合料稳定材料无侧限抗压回弹模量
无机结合料稳定材料（包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土） 的无侧限抗压强度是按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件，试件高：直径=1：1的圆柱体、养生时间为设计龄期、侧向没有围压时，通过逐级加载和卸载试验计算得到抗压回弹模量。
无机结合稳定材料室内制件与现场制件设计参数比值随材料不同及施工条件而异。一般情况下，现场制件的模量与强度均比室内制件低，其降低的幅度不等，抗压强度降低幅度较小为10%～20%，抗压模量下降30%～40%，劈裂强度下降20%～60%，劈裂模量下降50%左右。无机结合料稳定材料的设计参数是根据大量试验结果取95%的保证率后（均值-1.645×标准差）得到代表值。在进行拉应力验算时，半刚性基层材料的疲劳方程由劈裂疲劳试验得到，半刚性基层材料的容许拉应力按下式计算：
σA=σSP/KS
式中：KS ――结构系数，对无机结合料稳定粒料KS=0.35e0.11/Ac；
对无机结合料稳定细粒土KS=0.45e0.11/Ac。
2.沥青材料的设计参数
沥青混凝土的抗压试验采用圆柱体试件，试件成型采用静压法、轮碾法、搓揉法和旋转压实成型法，试件的密度应符合马歇尔标准击实密度100%，用于抗压强度试验的试件个数不少于3个，用于抗压回弹试验的试件个数不少于3～6个。
沥青混凝土的劈裂试验既可以为沥青路面设计提供设计参数，也可以评价沥青混凝土的低温特性。我国沥青混凝土路面的设计参数采用静参数，采用的试验温度为15℃ ，试验加载速率为50mm/min，计算时相应的泊松比采用0.30。试件采用马歇尔击实成型的方法、轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件。采用马歇尔击实成型的试件尺寸要求直径101.6mm，高为63.5mm；轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件的尺寸要求直径为100mm 或150mm，高为40mm。
沥青混凝土材料的设计参数也是根据室内大量试验结果取95%的保证率后（均值一1.645×标准差）得到其代表值。再考虑现场大规模施工、质量变化较大的情况，将代表值给予适当的折减得到推荐值。
四.结语
要想提高沥青混凝土路面质量，降低病害的发生机率，必须深入了解路面结构设计各个参数的试验原理、参数自身的特性及在结构设计中的控制作用，对于路面的设计、施工和管理都有很重要的意义。
参考文献：
关键词：公路，沥青路面，破坏，原因，防治，措施
前言：沥青路面的早期破坏是指在沥青路面使用前期，即在沥青路面设计寿命的前期发生的过早的各种形成的破坏。论文参考网。随着公路交通事业的迅速发展，交通量的不断增长，交通车辆吨位的增长，荷载等级的提高及车辆超载等对沥青路面的破坏日益严重，并极大的影响公路使用质量和公路使用寿命，影响交通运输上网发展，分析沥青路面早期破坏的原因，提出预防破坏的措施方法，对公路质量及公路运输是有重要意义。
（一）沥青路面早期破坏原因
（1）结构设计不合理。沥青面层结构选用不当，混合料类型不合理，根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗水。
（2）油路补强段的路面厚度考虑不足。路面改造过程中，为充分利用老路并节约土地及投资，利用旧路的线位及结构层，按照公路补强设计的一般要求和科学态度，宜先对所用的路段状况进行客观评估，根据旧路的状况（特别是强度弯沉指标）确定利用旧路的方案及补强厚度，但实际上，一些设计单位往往没有认真细致的调查，大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事，结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值，造成新路强度不足，早期破坏严重。
（3）岩石路段石质类型确定有误，在路基设计中，由于没有足够的地质钻探资料，仅靠地表情况判断石质类型，容易出错。如有的公路，原设计为石方路段，仅用15㎝水稳砂砾做整平层，未设置半刚性基层。实际开挖后，路基为泥质页岩及风化岩，施工单位照图施工后，由于雨水渗入，导致泥质页岩及风化岩软化，沥青路面结构强度不足，出现大面积风裂。
（4）路面厚度设计问题。论文参考网。路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。
（二）施工质量问题可能造成沥青路面早期损坏
（1）土基尤其是是粘性土路基施工中，要加强对土的粉碎和翻晒，尽量保证碾压路段土体含水量的均匀，力求土体固结后路基模量不出现大的差异，要防止对过干的土（低于重型击实标准最佳含水量3%）采取超压方式进行压实。
（2）目前，我国高等级公路路堤普遍比较高，而施工周期又相对较短，这对路基沉降非常不利，施工中，应优先安排高填土路段路基施工，并尽量快速施工，让路基完成后有尽量长的时间固结，桥梁工程的台背填土往往是高填土路段。也要尽早施工，不能有“重桥轻路”的思想。
（3）使用石灰材料的基层（如二灰碎石基层等）既要对购进石灰的品质把关，更要防止石灰的活性损失。活性损失越多，其基层强度就越低。因此，施工控制中，石灰消解时间的确定和对消石灰的保管（特别是雨季保管）应纳入施工管理的重要内容。
（4）我国目前对半刚性基层（如二灰碎石或水泥或水泥稳定碎石基层）内在质量控制的主要方法是密实度检查，后期强度则主要通过弯沉检测量为确定。基层集料级配控制往往在实际施工时被忽视，二灰碎石或水泥稳定碎石基层均属于嵌挤密实型结构，其集料级配对基层强度形成有很大影响。若级配不连续或结构内级配不均匀，在剪应力作用下，局部易碎裂，造成松散，甚至损坏整个路面。
（5）基层养护不到位也易造成路面早期损坏。我国现行路面结构设计多在半刚性基层加铺沥青面层，基层完成后采用洒水车配以人工铺助洒水来进行养生，受主、客观因素的影响，这种养生方法常常不到位，目前机械化程度较高，基层施工速度较快，因为洒小汽车配备不足，或施工取水困难，或气侯干燥等，路基养生工作往往不到位。洒水车或施工车辆轮胎通过造成基层顶面产生浮灰或表面松散。“保湿养生法”或许是解决这一问题的有效途径。
（6）沥青混合料的品质无疑是沥青路面良好使用性能的重要保证，施工中对沥青面层集料的相对稳定、沥青拌和楼的粗量系统及矿粉控制、沥青混合料的拌和和碾压温度混合料的表面离析等予以足够的重视。
（三）车辙原因分析
车辙的形成原因主要是沥青混合料以及交通条件环境系统的影响，车辙变形主要来源于沥青混合料的粘滞流动和一定的压实作用，沥青混合料在高温下由于车轮反复碾压，产生机横向剪流动造成车辙，另外施工中用油偏高，沥青稠度偏高，矿料级配中细了过高，矿粉掺量过大也会产生车辙。论文参考网。
（四）养护方面
沥青路面的质量好坏，与设计，施工有着很主要的关系，同时与养护也有着重要联系，沥青路面设计施工的再好，如养护不当，也会对路面造成损坏，当沥青路面出现沉降裂缝、车辙、坑槽等破坏时，应及时发现分析成因，采用适当的方法进行处理，修复以免损坏进一步的蔓延。
二、路面病害的防治措施
（一）优化设计
提高长期使用性能的重点应该从优化结构组合设计，按每一条路的实际情况得到的数据去设计路面面层，这样的数据才能更合理、更适合。对各油面层沥青混合料进行优化设计，矿质混合料设计时应采用骨架密实结构，最佳沥青用量应根据不同层油面层需要的功能谨慎选定。为提高沥青路面的高温稳定性，黑龙港流域施工采用的沥青用量应按最佳沥青用量OAC的±0.3%选用，中、下油面层宜取低限。重载道路或高速公路沥青路面建议对中、上面层使用沥青进行SBS改性。
（二）原材料质量控制
（1）沥青应选用具有良好的高低温性能、抗老化性能、含蜡量低，高粘度的优质国产或进口沥青。在条件许可的情况下，可在沥青中掺和各种类型的改性剂，以提高基性能指标。
（2）集料选用的骨料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性能好的集料。
（3）混合料的级配确定沥青混合料的高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性，路面表面特性的耐久性是两对矛盾，相互制约，照顾了某一方面性能，可能会降低另一方面性能。
（4）混合料配合比设计，实际上是在各种路用性能之间搞平衡或最优设计，根据当地的气侯条件和交通性况做具体分析，尽量互相兼顾，当然为提高沥青路面使用性能还可以考虑以下两个途径：第一是改善矿料级配，采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）：第二是改善沥青结合料，采用改性沥青。
（三）路基的强度
首先压实度是反映路基强度的重要指标，也是提高路基强度和稳定性的最经济、最有效的技术措施，施工中必须严格检测控制，使其达到规定值。填土层的厚度对压实度有直接的影响，每层的松铺厚度不应大于30㎝。必须严格控制路基的填筑工艺，确保路基强度。
（四）施工过程中质量的控制
（1）沥青的选用十分关键，要挑选符合规范各项要求的沥青，特别是沥青针入度、软化点、延度指标必须严格把关。由于近些年的气侯偏暖，因此，沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青。此外，透层油，粘层油沥青应采用与沥青混凝土用同一种沥青，特别是油石比的选择应考虑粘层油，透层油返油时对其影响。
（2）在沥青混合料配合比设计上要特别重视
（3）沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行，合理安排工期，避开不利天气施工。
（4）摊铺机应选用熟练的摊铺机操作手，并选择两台前后错开同时施工，而少采用伞断面摊铺机，在摊铺过程中，应尽量避免停机，注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。]
结束语
路面早期破损已为沥青路面的主要危害之一，各级交通管理部门都应引起足够的重视。并根据其成因从路面设计，原材料进场到具体施工，有针对性采取一系列预防和改善措施。同时，必须建立健全质量保证体系，从管理部门、设计部门到施工部门，层层重视，层层控制，层层落实。只有这样，才能从根本上减少对沥青路面的早期破损现象的确发生，使公路建设质量全面提高，更上新台阶。
参考文献
[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社.
[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2008,5.
关键词：排水沥青路面；研究；应用；规范
中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：
引言：
国外对透水性沥青混合料己研究多年，我国对此研究尚处于起步阶段，虽然近年来对此已有许多相关的论文，但除个别工程外，我国目前尚未正式使用透水性沥青混合料，主要就是因为透水性沥青混合料的材料选择、级配及施工工艺尚无完整的规范或指标。但从我国公路发展现状和透水性沥青混合料的材料特点及气候、环境等方面考虑，在我国开展透水性沥青混合料的研究己迫在眉睫。
1.排水沥青路面的定义
排水沥青( drainage asphalt )路面，又称透水沥青( porous asphalt )路面，针对表面层来说又称多孔隙沥青磨耗层( PAWC, porous asphalt wearing course )，开级配磨耗层( OGFC，open-graded friction course )等，指压实后空隙率在20%左右，能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架－空隙结构的开级配沥青混合料。
2.排水沥青路面的特性
透水性沥青混凝土具有传统沥青铺面所没有的优点
1）透水性沥青可以防湿滑：
透水性沥青因可迅速排泄雨水并预防湿滑，故其可确保行车安全。可有效降低湿路面之喷溅及路面反光之晕眩。
2）透水性沥青可降低噪音：
由于轮胎及车首间之气体被下压至表面孔隙，故滚动阻力及噪音皆有效降低，同时节省耗油量及轮胎的磨损。雨天时，透水性沥青道路表面干爽，能提供比传统湿滑路面较高且均匀之路面磨擦力，高速行驶时亦然，因而雨天行车无路面打滑之虞。
3）透水性沥青可延长使年限：
有稳定而坚固的沥青铺面，其极佳之之沥青黏着力，可提供高抗张及抗压强度，此可降低路面变形的风险。
4）透水性沥青容易铺筑：
拌合温度与传统之非透水性沥青混凝土之拌合温度一样，约在150~170℃；至于另一款所谓的HABD透水沥青，其拌合温度为110℃，因粒料极易硬化之故，使铺筑十分困难，容易产生不均匀之铺面。透水沥青反之，用人工铺筑极为容易，而且路面均匀而平滑。
5）透水性沥青可降低成本：
透水性沥青较传统非透水沥青混凝土更坚实。于相同厚度的条件下，传统非透水性沥青每平方公尺需要80公斤的沥青混凝土，而透水性沥青每平方公尺则须要65~70公斤即可。
3. 排水沥青路面国内外应用概况
排水性沥青混合料起源于欧洲，1960年德国首次使用此种路面。80年代在法国、英国、意大利等国家得以较大面积推广。欧洲通常使用的厚度为40～50mm，主要是为了减少噪音，减轻雨天的溅水，提高抗滑能力。在美国，该种面层称为OGFC，它本来是60年代几个洲用作混合料封层发展起来的，后来又吸收了欧洲的经验，大部分用作薄层表面层以获得良好抗滑性能，铺筑厚度在13～19mm。 日本从80年代后期开始这方面的试验研究。虽然起步较晚，但发展较快，目前已形成较为完善的排水性沥青混合料设计方法，应该说，日本是研究和应用排水沥青路面最成功的国家之一。
我国对这类路面的研究起自20世纪90年代初期。国内部分高校和研究所先后在收集国外资料的基础上做了一些尝试性工作，工程应用很少，我国上海、河北、黑龙江、广东等地修了一些小规模的试验路，但由于使用普通沥青，性能很差未获得成功。
由于我国尚没有对排水沥青路面设计、施工和质量评价建立规范和标准，加之排水沥青路面的诸多问题在国际上也尚处于认识发展阶段，这使得这种在国外被称作具有“顶级路面性能”的新型路面结构在国内迟迟不能推广。 2001年～2004年，交通部公路科学研究院与东南大学等单位合作完成了交通部西部项目《山区公路沥青面层排水技术研究》课题。该课题初步解决了我国应用排水沥青路面的主要技术问题，包括材料性能与设计、结构设计、施工技术、路面安全特性等，在重庆渝邻高速修筑了长3km的实体工程，试验了不同空隙率、不同改性沥青的多种排水性沥青路面。该课题成果经交通部科教司鉴定，总体上达到国际先进水平，为排水沥青路面在我国的应用奠定了基础。 2005~2006年，交通部公路科学研究所承担了江苏省交通科学研究计划项目《排水性沥青路面应用技术研究》。根据本项目研究成果，在盐通高速成功地铺筑了16.8km的排水性沥青路面，这条试验路也是目前我国南方高温多雨地区第一条大规模的排水性沥青路面实体工程，取得了丰富的研究成果。2008年，江苏省又在宁杭高速公路二期修筑了全长20.9km的排水沥青路面，目前使用效果良好。 近年来，我国高速公路建设发展迅速，里程逐年增长，路网日趋完善。如何提高路面的使用品质，如何向社会提供更安全、更舒适、更快捷的公路交通，已成为我国交通部门追求的新目标。可以预测，排水沥青路面将适应这一趋势，在我国得到更广泛的应用。
4.工程应用中的相关注意事项
我国尚没有对排水沥青路面设计、施工和质量评价建立规范和标准，故我们需在工程应用中摸索前进。由于其独特性，排水沥青路面在工程应用中除了符合现有相关规范，还应注意以下几点：
1）混合料技术要求
有别于其他沥青混合料，排水性沥青混合料压实成形后空隙率在20%左右，±20℃沥青混合料的飞散损失率应不大于10%，渗水系数应不小于900mL/15s。
2）排水性沥青路面结构设计
排水性沥青路面由排水面层、基层、垫层等多层结构组成。排水面层厚度一般宜为40～50mm，空隙率在20%左右。
排水性沥青路面结构形式
3）排水性沥青路面排水设计
为充分发挥排水功能，不透水层表面应确保横坡和平整度，应设置通道等能迅速将水排出的设施。
边沟排水处理示意图
5.结束语
不管从国际路面使用趋势，还是国内实际情况出发，沥青排水路面的推广及应用已经迫在眉睫。当沥青排水路面技术在国内成熟推广应用，路面的使用品质将极大的提高，公路交通也将变得更安全、舒适、快捷。
参考文献：
【关键字】：半刚性路面；沥青公路；早期波坏；病害防治
目前我国半刚性公路路面的早期破坏很严重。造成这种情况的主要原因包括超载、交通事故、有害化学物品的污染、异常气候、设计、施工、材料的选取以及对其的不合理养护等等。其中最主要的原因是对路面结构的设计不够合理。在我国现行的设计规范下，如果设计10t负荷的承载力，超载负荷达到16t时，相当于10t负荷的车压过半刚性路面42.9次，沥青路面7.7次。当前，我国高等公路半刚性基层沥青路面占据绝大多数，所以很有必要对路面的早期破坏进行研究。
1 半刚性路面早期的破坏形式和原因
半刚性基层上铺筑沥青的路面就是半刚性路面。半刚性路面的早期破坏形式主要有水损坏、裂缝、路面变形、路表损坏等。其中水损坏包括松散、冻胀和坑槽等；裂缝有横向裂缝、网裂以及纵向裂缝等；路面变形的形式有车辙、拥抱、沉陷等；路表损坏形式有剥落和泛油等。路面早期破坏最为关键的因素是半刚性基层本身。原因体现在以下几个方面。
⑴刚性路面不可能避免开裂。因为在半刚性基层中，半刚性材料具有干裂收缩、温度收缩的特性，容易造成路面开裂，由此也会引起沥青路面裂缝的产生，无法完全避免。
⑵半刚性路面的排水性能很差。半刚性材料透水性差，对水很敏感，由于降水或者人为原因，沥青层面进水避免不了，水从沥青面层到达半刚性基层后不能及时的排走，造成在沥青面层和半刚性基层之间聚集、滞留的局面。在车辆荷载的作用下会产生巨大的动水压力，冲刷基层表面，长期下去会造成基层与面层的断裂，导致基层的受压能力下降。同时由于部分水分也可能由基层向下渗入，进而软化土基，使得路面各个结构都受到水的破坏，导致路面的整体承载能力下降，造成各种路面病害。
⑶半刚性基层没有自我愈合的能力，破坏之后修补十分困难，只能重建。
⑷路面设计方面的原因。我国沥青路面的发展研究是近10年来随高速公路建设发展起来的，对其设计问题方向还需要研究。《公路沥青路面设计规范》(JTJ014--97)也需要结合工程实践进行不断的改进与完善，也应当根据各地区的气候、水文等情况对路面结构设计进行试验研究并且通过实际的铺筑试验路，来积累相关经验。但是，近年来公路建设发展迅速，设计施工时间仓促，对设计的调查以及研究力度底，导致沥青路面设计的合理性不强，直接是公路遭到早期破坏。其中设计时主要存在以下几个问题。
1．路面结构设计合理性低。如基层厚度达不到规格要求，面层分层及材料配合比设计不符合规范，面层厚度不合理。
2．设计中路面、基层以及底基层的排水设计考虑不周全。
3．路面所处地段的实际土质和水文勘察的情况与实际严重不符，致使路面设计参数严重不符合实际。
4．对公路的地基设计不合理，致使地基沉降不能够达到允许的工后沉降等。
2 半刚性路面早期破坏的防治措施
针对以上所叙述的半刚性路面的早期破坏形式，采取的措施主要包括：增加沥青路面的厚度；提升公路的排水性能，防治水破坏；选用干燥、温度收缩系数小的材料铺筑半刚性基层；加强沥青路面的抗裂设计；采取预切裂缝以及预开裂的措施；设计应力吸收层用来减小路面应力。除此之外，还需要采取以下措施。
1．提高路面承载力，以此适应超重车的现象，主要是通过增加下面层的厚度来实现的，建议下面层厚度在10cm以上。
2．沥青混凝土面层内适当铺设土工合成材料，这样不但可以提高面层的抗裂、防渗性能，还能提高基层或路基承载能力，提高面层抗疲劳强度，以及增强抗车辙和抗鼓包能力，与此同时也能够降低弯沉值。
3．在粘层使用高性能的粘结材料，增强路面的层间结合，这样使路面具有好的防水能力，又提高了路面的整体强度。在高速公路工程上，粘层可采用改性沥青或者橡胶乳液预处理等新技术。
4．为防止水对路面的损坏，必须加强路面结构的防渗以及排水功能的设计。实际情况中，无法避免雨水透入沥青面层，关键问题是，一旦雨水透入沥青层后，如何将其及时排出使其不滞留在路面结构层内，如果是在多雨潮湿地区这个步骤尤其重要。除了在路面结构层中采取设置防水层、在路面各层间设置粘油层、在半刚性基层顶面设封层等措施来利于层间粘结和防水，还要在路面的半刚性基层间以及面层设置级配碎石排水层。
5．采取一定措施提高沥青面层的压实度，并且严格控制沥青混合料空隙率，以此来增强沥青混凝土面层的不透水性能。
6．相关部门加强对施工质量的监督控制。要组织相关技术人员对原材料检验和混合料配合比进行试验，进一步完善沥青混合料摊铺、拌和以及压实工艺。与此同时，公路管理部门要加强对超限、超载运输现象的家督力度，严格限制超载、超限车在公路上形式。
7．研究和探索先进的路面结构，并将这些先进的路面结构应用于实际工程之中，如采用SMA面层或者改性沥青，来提高路面的抗磨耗能力和抗永久变形能力；为了增强公路路面的抗车辙能力和抗疲劳性能，在路面结构的下面层以及中面层采用FAC—20结构；通过采用大粒径碎石，改善基层的类型，使路面的反射裂缝等大大减少。
8．对一些先进的路面设计成果进行推广和使用。如目前对高性能沥青路面的研究成果中就有新的发现，即使用性能作为基础的沥青分等的方法，用新试验设备、新指标的试验方案检测沥青；使用体积配合比法对混合料进行设计。
9．在对沥青路面设计，要积极参照国外比较成功的路面设计理论以及实际情况。国外公路大多数采用永久性路面结构，这种结构的路面层的不透水、抗车辙以及抗磨耗的能力很强，公路路面中间层也有好的耐久性能，路面基层的抗疲劳以及耐久能力也很强。所以，实际工程中，可通过增加路面结构的总厚度来降低拉应变能力或者提高基层的沥青含量等措施来提高路面结构的抗疲劳能力。
3 结论
目前我国高级公路路面基本上都是半刚性的，但是路面容易出现各种病害，使道路的服务水平大大降低，也造成比较严重的经济损失。以上讨论中，首先从半刚性路面的早期破坏形式着手，分析了半刚性路面早期破坏的原因，进而提出了解决半刚性路面早期破坏的措施，要做以下工作：对已经提出的沥青和沥青混合料的性能指标以及标准做标做准进一步验证和完善；研究新的沥青和沥青混合料的新型改性剂和改性工艺；加大对新型沥青路面结构与铺筑工艺的研究，进一步提高沥青路面的使用品质；研究改善沥青混合料设计方法，使其在不同环境下满足沥青路面的使用要求；对沥青路面使用性能的评价与预测方法进行进一步的研究和完善，在此基础上提出比较合理的维修养护方式。
参考文献
[1]张飞;杨弃疾 浅谈沥青路面早期破坏原因及预防措施[期刊论文]-交通标准化 2005(09)
[2]许彬;李光 半刚性基层裂缝分析与防治 2007
[3]沙爱民 半刚性基层的材料特性[期刊论文]-中国公路学报 2008(01)
[4]沈金安;李福普;陈景 高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策 2004
关键词 沥青混合料;抗疲劳性能;控制应力弯曲疲劳试验;评价指标;性能分析
中图分类号U416.2 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0043-02
0 引言
沥青混合料疲劳性能是指其在特定荷载环境与气候环境条件下抵抗重复加载作用而不产生破裂的能力。疲劳损坏是沥青混凝土路面最主要的破坏形式之一。为了保证沥青路面具有良好的使用性和耐久性,世界各国沥青路面设计方法均以路面疲劳特性作为基本设计原则,国内外研究和评价沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多,其中控制应力弯曲疲劳试验是研究沥青混合料抗疲劳性能的最有效方法。
本文介绍控制应力弯曲疲劳试验,并采用该试验方法对AC-13沥青混合料的抗疲劳性能进行评价,提出沥青混合料抗疲劳性能的评价指标,分析AC-13沥青混合料其抗疲劳性能变化规律。
1 沥青混合料抗疲劳评价方法概述
国内外研究沥青混合料抗疲劳性能的方法有很多种,综合目前已有的研究成果,沥青路面疲劳特性试验方法主要包括:1)现场试验法;2)试槽法;3)试板试验法(也称为试块法);4) 试件法;5)槽口弯曲疲劳试验等。
如此繁多的试验方法,如何选择。本论文从试验的可操作性、试验结果的可直接应用性及国内对抗疲劳性能的相关规定要求考虑,采用控制应力简支梁弯曲疲劳试验法进行应力控制的疲劳试验,研究沥青混合料的疲劳性能,为沥青混合料的设计与施工提供指导。
2 简支梁弯曲疲劳试验原理
本文采用中点加载简支梁弯曲试验法,加载模式为控制应力方式。控制应力的疲劳试验是在重复加载的疲劳试验过程中,保持应力不变,疲劳破坏是以试件的疲劳断裂作为准则,达到疲劳破坏的荷载作用次数为疲劳寿命。
这种加载方式下疲劳寿命公式一般为:
Nf=k(σf /σ) n
式中:
Nf为疲劳寿命,采用试件破坏时的加载次数;
k,n为试验常数,其值取决于试验条件,加载方式和材料特性等,n 也称为坡度系数;
σ为每次施加于试件的常量应力的最大幅度,MPa;
σf为沥青混合料的弯拉强度。
3 沥青混合料抗疲劳性能评价
采用控制应力弯曲疲劳试验对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能评价,AC-13确定沥青混合料抗疲劳性能。
3.1 试验材料
3.1.1 集料
粗集料采用石灰岩碎石,细集料采用石灰岩机制砂,经过试验测试,所采用的集料均满足相关技术要求。
3.1.2 沥青
采用Shell Pen60/80沥青,对沥青按JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求的性能指标检测,经检测沥青性能指标满足相关技术要求。
3.2 沥青混合料配合比设计
分别对AC-13沥青混合料进行配合比设计,确定沥青混合料的集料用量比例和最佳油石比。
3.2.1 矿料级配设计
矿料级配设计采用马歇尔设计方法,设计时充分考虑到JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,确定的AC-13沥青混合料的集料用量比例为:
10~15mm碎石:5~10mm碎石:机制砂= 35%:23%:42%
3.2.2 最佳油石比确定
按照JTG F40―2004《公路沥青路面施工技术规范》规定的沥青混合料最佳油石比确定方法,确定AC-13沥青混合料的最佳油石比为为5.0%。
3.3 抗疲劳试验结果及分析
3.3.1 Pen60/80的AC-13沥青混合料疲劳试验结果
采用PLS疲劳试验机以控制应力简支梁弯曲疲劳试验对Pen60/80的AC-13型沥青混合料抗疲劳性能进行评价。
试件尺寸:采用车辙成型仪成型300mm×300mm×50mm的板状试件,然后沿碾压成型方向切割出240mm×50mm×50mm的小梁试件。
试验条件:试验温度15℃,加载频率10Hz,跨径20cm,采用应力控制三点弯曲试验,根据不同应力比下的疲劳破坏数据,绘制加载次数和变形曲线。
AC-13沥青混合料小梁弯曲强度试验结果平均破坏荷载为2.63kN,抗弯拉强度为6.312 MPa;
AC-13沥青混合料的小梁疲劳试验结果如下:
疲劳作用次数:212、347、2188、3447、19935;
相应应力比:0.6、0.5、0.3、0.2;
相应对数:2.326、2.540、3.340、3.537、4.300。
AC-13沥青混合料的小梁疲劳弯曲疲劳方程如下:
疲劳方程:y = -0.1945x + 1.0241R2= 0.9633
疲劳方程参数及相关系数 :k=10.57n=0.1945R2= 0.9633
以疲劳次数的对数为横坐标,应力比为纵坐标,绘制AC-13沥青混合料的疲劳曲线图如下图1。
3.3.2 试验数据分析及结论
1) AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求。疲劳次数都随着应力水平的增加而呈现明显下降趋势,说明车辆轮载的增加,对路面耐久性的破坏很明显,因此进行路面结构设计时,应充分考虑拟建道路的交通组成特点,尤其是对于重载车辆的破坏作用要有较准确的判断,防止路面由于超载而使疲劳寿命大大降低。
2)疲劳方程的参数k值可以称为疲劳扩大系数,k值越大,说明疲劳寿命越长, n可以称为速度系数,该值越大,说明疲劳次数随着应力水平的增加衰减的速度越快,耐久性能良好的混合料的疲劳方程一般具有k值较大,n值较小的特点。
4 结论
通过研究现有的沥青混合料疲劳试验方法,本论文采用现象学法中的控制应力简支梁弯曲疲劳试验法,对AC-13沥青混合料进行抗疲劳性能进行评价,AC-13沥青混合料的疲劳次数服从标准疲劳方程模式,满足疲劳性能要求,提出应将疲劳破坏试验、指标作为路面结构设计的依据。
参考文献
[1]公路沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052―2000.北京: 人民交通出版社,2000.
[2]公路沥青路面施工技术规范 JTJ F400―2004.北京:人 民交通出版社,2004.
[3]公路沥青路面设计规范 JTJ D50―2006.北京:人民交通 出版社,2006.
[4]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.人民交通出版社, 2001.
关键词:柔性基层；半刚性基层；重载适应性
Abstract: the paper to pavement mechanics for computing tools BISAR3.0 software, analysis standard axle load, overload, overload 100% 50% of cases of the two different the mechanical response of the asphalt pavement, the contrast of the way the table deflection, pavement structure all levels (surface, basic level, subbase) mechanical properties. The results show that the asphalt pavement and flexible grassroots semi-rigid base of the asphalt pavement overloaded adaptability differences. Only for the rational optimized combination, can realize the two complementary advantages of pavement structure.
Keywords: flexible grassroots; Semi-rigid base; Overloaded adaptability
中图分类号：U416.217文献标识码：A 文章编号：
1概述
近年来，我国车辆的超载、超限情况十分普遍，重载(这里重载是指单轴轴载大于 130kN 或双轴轴载大于 220kN 的轴载) 日益显著增加。调查表明，规范规定的轴载换算公式已不适用。本文采用交通部公路科学研究所《重载沥青路面设计规范研究报告》里的科研成果，当计算标准轴载、超载50％、超载100％的情形时，荷载接地压力分别采用0.707MPa、0.84MPa、1.0MPa，与之相对应的三种作用半径分别为10.65cm、12.50cm、15.47cm。
目前，在我国高等级公路中，沥青路面占 80%-90%，其中约90%以上采用半刚性基层。由于半刚性基层自身不可克服的缺点：温缩、干缩变形大，易开裂，并最终形成反射裂缝，在行车荷载、水、温度梯度的综合作用下，使得路面结构产生松散、唧浆、车辙等病害，极易导致路面结构的破坏。特别是在车辆重型化日益严重的今天，更加暴露了半刚性基层路面的这种缺点，使得路面使用性能和寿命均达不到理想水平。而柔性基层如级配碎石、沥青稳定碎石等，属于粘弹性材料，韧性好，有一定自愈能力，但是变形和弯沉较大，其面层层底容易产生疲劳开裂，虽然可以采取增加沥青面层厚度来延长裂缝扩展时间的措施，但这样一来投资成本较高，而且也会加重沥青面层出现车辙的可能性。下面就以力学的方法来探讨这两种路面结构在不同荷载条件下的力学响应。
2路面结构设计及计算
2.1理论基础
对路面结构进行计算和分析是基于弹性层状体系理论，荷载图式采用与双轮组相当的两个圆形均布荷载，其圆心距假定为三倍荷载圆半径。双圆均布荷载中心点的坐标分别为(0，0，0)和(3δ，0，0) (δ为荷载半径)。轴载是采用之前提到的标准轴载、超载50％、超载100％的情形。
2.2路面结构
本文所考虑的柔性基层和半刚性基层沥青路面沥青路面的具体结构及参数如表2-1和表2-2所示，结构层总厚度均为70cm。
表2-1柔性基层沥青路面结构
层位 材料 厚度（cm） 弹性模量（Mpa） 泊松比
上面层 沥青混凝土 4 1500 0.25
下面层 8 800 0.25
基层 级配碎石 38 300 0.30
底基层 级配砂砾 20 200 0.35
土基 25 0.35
表2-2半刚性基层沥青路面结构
层位 材料 厚度（cm） 弹性模量（Mpa） 泊松比
上面层 沥青混凝土 4 1400 0.25
中面层 5 1200 0.25
下面层 6 700 0.25
基层 水泥砂砾 35 1500 0.25
底基层 石灰土 20 750 0.30
土基 25 0.35
3计算结果分析
3.1路表弯沉分析
弯沉是表征路面总体刚度的指标，在荷载相同、土基支承相同的条件下，弯沉越小，则总体刚度越大，抗变形能力越大。图3-1为柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面路表弯沉随荷载增长的变化情况。
图3-1路表弯沉
由图3-1可以看出，随着轴载的增长，柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面弯沉变形也会逐渐变大，这说明路表弯沉对车辆轴载变化较为敏感，而柔性路面的弯沉增长率大于半刚性基层沥青路面，说明柔性基层沥青路面的路表弯沉对车辆轴载变化更为敏感。
3.2下面层层底受力分析
图3-2为两种路面结构分别在不同荷载作用下下面层层底的力学响应及其分布规律。从图中可知，柔性基层沥青路面的下面层层底所受的水平应力均为正值，可见其下面层在车辆荷载作用下处于受弯拉状态。当车辆超限严重时，很容易造成沥青面层的拉裂破坏。而半刚性基层沥青路面的下面层层底所受的水平应力均为负值，说明在车辆超载很严重时，半刚性基层沥青路面的面层也不会产生拉裂破坏。
图3-2 下面层层底最大拉应力（MPa）
3.3基层和底基层层底受力分析
柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面的基层和底基层层底主要受拉应力，图3-3、图3-4分别为两种路面结构的基层、底基层层底最大拉应力随轴载增长的变化规律。随着荷载的增加， 柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面基层、底基层层底的最大拉应力都在增大，变化趋势大致相同。从两图可以看出，半刚性基层沥青路面的基层和底基层底面的最大拉应力要比柔性基层沥青路面的大，而且随着轴载的增加最大拉应力增大较明显，可见严重超限运输车辆会使半刚性基层沥青路面的基层和底基层的抗拉强度不足，提前在层底产生拉裂破坏，并反射到面层，形成面层的反射裂缝早期破坏。而柔性基层沥青路面的基层和底基层的板体性较差、强度低，故其最大拉应力随轴载增加的变化较小。因此，半刚性基层沥青路面的基层及底基层的最大拉应力的变化对车辆轴载变化更加敏感。根据之前的学习，我们知道结构的疲劳寿命由结构的拉应力所决定的。所以，半刚性基层沥青路面在超载车辆数量较多、频繁作用时，极易引起疲劳拉裂破坏，严重影响其使用寿命。
图3-3 基层层底最大拉应力（MPa）
图3-4 底基层层底最大拉应力（MPa）
由图3-3和图3-4的比较可以看出，半刚性基层沥青路面底基层层底拉应力大于基层层底拉应力，这也验证了对于设置半刚性下基层（即底基层）的路面结构，通常极限状态首先发生在下基层底部，产生初始裂缝，然后向上使得基层拉应力增大而引起基层裂缝，最后扩展到沥青面层。
4结论
（1）通过路表弯沉的比较，柔性基层和半刚性基层沥青路面在车辆轴载变化的条件下，柔性基层沥青路面表现的更为敏感。
（2）在相同的交通荷载的作用下， 柔性基层和半刚性基层沥青路面呈现不同的破坏状态。柔性路面的破坏主要是沥青面层的疲劳拉裂破坏和路面整体的功能性车辙沉陷；半刚性路面的破坏主要是因基层及底基层的拉裂破坏而促使面层形成反射裂缝破坏。
（3）鉴于这两种路面结构的特点，今后的研究方向在于充分发挥它们各自的优势，进行优化组合设计。
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