《公路瀝青路面設計要素分析.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在應用文檔-天天文庫。

1、公路瀝青路面設計要素分析瀝青材料具有良好的施工性和路用性，對車轍、開裂、溫縮等都具有較好的抵抗能力。同時，瀝青路面的行車噪聲小、耐老化、長期性能好等特點，使得其廣泛應用于我國公路的路面工程建設中。盡管瀝青路面具有較多優(yōu)點，但是在我國長期實踐應用中仍然發(fā)現(xiàn)其諸多的病害問題，例如水損害、路面開裂、局部沉陷、車轍等，這些病害的存在不僅僅有施工質(zhì)量和管理養(yǎng)護方面的問題，設計的方法和質(zhì)量也是關鍵影響因素[1-2]。本文探討目前我國公路瀝青路面設計的相關問題，針對設計理念、設計方法、設計指標等闡述目前存在的問題及改善措施，以提高設計人員對瀝青路面路用性能和力學性能的把握，通過改善路面設計質(zhì)

2、量以減少運營中的病害問題和大量不必要的管養(yǎng)成本。1瀝青路面設計理念4學海無涯1.1存在的問題。瀝青路面根據(jù)其結構受力特性可以分為剛性、柔性和半剛性路面，其中半剛性瀝青路面具有良好的強度、剛度和穩(wěn)定性，同時具有很好的抗壓和抗剪性能，通過在下層設置剛性的混凝土基層并在上層設置瀝青消耗層，因此具有很好的路用特性，在國內(nèi)外的設計實踐中應用最多。然而，我國近幾年貨物運輸荷載等級和運輸量都在不斷增加，道路處于車輛荷載反復作用的情形下，加上環(huán)境溫度等作用，半剛性瀝青路面也出現(xiàn)了諸多病害，如開裂、唧漿、破損、沉陷等。傳統(tǒng)的設計理念主要考慮路面結構安全性，將彎沉等設計指標控制在安全范圍內(nèi)，使得基

3、層拉應力低于路面開裂強度，設計使用年限往往是10~15年。但是因為實際運輸荷載的不確定性，如果出現(xiàn)微小的裂縫問題就很容易導致路面性能快速衰減，致使實際的路面使用壽命往往只有5~8年。在這方面，國外開始提高路面設計厚度，并采用長壽命路面設計理念。1.2解決對策。從國外實踐來看，1980年瀝青路面設計厚度往往只有12cm，20世紀初期路面厚度發(fā)展到18cm左右，到目前路面厚度已經(jīng)設計到18~30cm，長壽命瀝青路面設計理念就是提高路面設計厚度。大量研究證實[3]：瀝青路面存在極限拉彎應變值，在外界車輪荷載和溫度荷載作用下，拉彎應變值在該范圍之內(nèi)時，就不會產(chǎn)生疲勞開裂和破壞，而只要路

4、面厚度超過一定設計值，路面底部基層的拉彎應變就會低于上述疲勞極限而不會產(chǎn)生開裂。首先，直接接觸車輪壓力的是面層結構，往往需要采用高質(zhì)量的瀝青混凝土，不僅要求具有良好的抗車轍、抗剝蝕和抗?jié)B性能，還需要具有良好的材料品質(zhì)，使得不能出現(xiàn)初始缺陷和裂縫，因為車輪作用下該區(qū)域是高應力區(qū)，很容易發(fā)生各類病害。其次，中間層是保證路面剛度的，應該具有較高的彈性模量，同時車輪作用的剪切力主要作用在該面層上，需要具有良好的抗車轍性能。底部基層是荷載作用下整個路面層產(chǎn)生彎沉效應最大的區(qū)域，該區(qū)域需要具有良好的抗裂性和抗疲勞性能，因此可以設計采用高柔性抗疲勞瀝青混凝土，使得路面層不出現(xiàn)開裂，保障路面層

5、的使用壽命。長壽命瀝青路面的設計理念明確，通過增加路面層厚度并在不同區(qū)域設置對應性能的瀝青混凝土，從而使得整個路面層的使用壽命得到延長。在當前我國瀝青路面病害問題嚴重、車輛超載重載問題突出的情況下，大量的瀝青路面維修和更換會產(chǎn)生高昂的管理和養(yǎng)護成本，而引入長壽命瀝青路面的設計理念，可以改善這一現(xiàn)狀。2瀝青路面設計方法目前，國內(nèi)外瀝青路面設計的方法主要有經(jīng)驗法和力學-經(jīng)驗法。經(jīng)驗法就是基于試驗段的瀝青路面進行測試分析，從而建立路面、荷載、力學性能之間的經(jīng)驗關系，比較成熟的經(jīng)驗設計方法有CBR法和AASHTO法[4]，以AASHTO方法為例，其設計基礎就是通過試驗路段數(shù)據(jù)觀測和分析

6、建立了路面性能-荷載-路面結構的關系，通過PSI（服務能力指數(shù)）確定路面的狀況，為設計提供標準。我國瀝青路面設計則是在借鑒國外經(jīng)驗方法基礎上結合我國瀝青路面試驗數(shù)據(jù)修正模型，總體上也是經(jīng)驗法。經(jīng)驗法的缺陷就是隨著環(huán)境的變化而不能適用，而實際上環(huán)境對于路面的長期使用性能影響非常顯著。力學-經(jīng)驗法則是根據(jù)荷載和環(huán)境參量確定路面結構性能的反應量，建立力學反應量與結構破損模式之間的關系，從而形成路面性能模型進行瀝青路面設計。力學-經(jīng)驗法將路面結構視為多層線性彈性體系，各層材料用彈性模量和泊松比表征，設計的主要目的是通過力學分析確定瀝青底面層水平拉應變和道路表面的壓應變，具有兩個設計表征

7、指標：底面層拉應力和道路表4學海無涯面永久變形（車轍深度）。力學-經(jīng)驗法目前越來越多被推廣使用，但是由于路面的力學特性和實際使用性能之間缺乏明確的定量關系，根據(jù)力學分析結果直接推算路面層的受力性能缺乏合理性，這使得很多力學參數(shù)的設計控制指標不盡合理?？偨Y而言，經(jīng)驗法缺乏理論基礎也不具有廣泛適用性，對于特殊環(huán)境和變化的瀝青路面層構造，需要大量的試驗進行修正才能獲得較為準確的設計控制指標；力學-經(jīng)驗法具有理論基礎，但是目前的體系沒有建立全面的力學關系，且瀝青路面使用性能是復雜的，通過若干個力學指