重载沥青路面结构设计探讨

摘要:近年来，重载、超载车辆的明显增加，对于重载车辆比例较大的重载沥青道路，现有的路面设计方法已不能满足要求。本文以某沥青路面工程设计为例，从重载作用下的交通特性出发，对重载沥青路面结构的设计方法进行了探讨，可供设计人员参考。

关键词:沥青；路面；弯沉值；设计

中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：

近年来，随着地区经济的快速发展，道路建设也进入了新的发展期，不但交通量增长快，而且轴载量也显著增大，道路运输中重载交通(汽车超载超限)现象越来越严重。这种情况也造成了沥青路面结构的过早破坏，缩短了沥青路面的预期使用寿命，降低了沥青路面的服务功能，增加了路面在运营养护过程中的费用。交通状况的这些显著变化也给沥青路面设计带来了严峻考验。

1 道路行驶车辆检测内容及结果分析

1.1 交通量监测

2010年11月对某沥青路面路段进行了72h连续交通量及交通轴载的测量监测，其结果为断面总交通量为18520辆，其中6轴车所占比例最多达到了69.5%，小汽车、2轴车次之。

1.2 整车超载情况

(1)轴载超限峰值

根据72h连续交通量及交通轴载的测量获得轴载超载峰值，见表1。

表1

(2)轴载超载率及超载谱(见表2，图1、2)。

表2 轴载超载率

图1轴载超载率

图2轴载超载谱

2 轴载换算方法的基本理论

因为对路面实际作用的车辆种类繁多，所以必须将不同的车辆按照一定的原则进行换算。路面设计在进行轴载换算时，应遵循的原则是：不同类型轴载在同一路面结构上重复作用不同次数后，使道路表面弯沉值或底层拉应力达到同一极限状态；对某一种交通组成，不论以何种轴载标准进行换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。

根据该路段行驶车辆的实际情况，将各种车型按照非超载和超载两种情况，使用不同的方法进行换算。

1)对于非超载的车型，依照轴载换算方法进行换算。

数据来源为连续72h的测量。各轴型实际作用次数与当量轴次数之间的关系见表3～5。

表3 单轴实际作用次数与当量轴次数对比

表4 二联轴实际作用次数与当量轴次数对比

表5 三联轴实际作用次数与当量轴次数对比

该路段断面日交通量为6173辆/d，而换算成当量标准轴载次数为28597次/d。

2)对于超载车辆，超载相当于额定轴载累计数的增加。通过实测结果和理论计算发现，对于高等级半刚性基层沥青路面，按轴载换算方法换算后，轴载累计数大于按规范中公式计算的轴载累计数，而更符合于(P1/P)4.35×(1+m)。根据超载车辆的检测结果该路段的超载率m=0.12。

调整后的轴载换算公式为：

式中：N为标准轴载的当量次数，次/d；n1为被换算车型的各种轴载作用次数，次/d；P为标准轴载；Pi为被换算车型的各种轴载，kN；C1为轴数系数；C2为轮组系数；m为超载率。

通过上述调整后的公式，对未超载以及超载的各种车型进行不同的轴载换算，最后得到未超载车辆与超载车辆1d中(24h)累计标准轴载的当量轴次N=50398次。

3 路面设计

3.1 累计当量轴次计算

(1)考虑超载车辆对路面的影响

根据推算出的累计标准轴载的当量轴次，考虑高等级路面设计的使用年限为15年，结合该沥青路面路段的交通量发展，交通平均增长率定为4%，依照方法计算累计当量轴次，最后得到Ne=128918755次。

(2)未考虑超载车辆对路面的影响

未考虑超载车辆影响，按规范的常规计算方法最后得到Ne=73151506次。

3.2 路面弯沉值的计算

依照弯沉公式计算。

经计算，求得在考虑超载车辆作用下路面设计弯沉值为14.3(0.01mm)，未考虑超载车辆作用下常规计算的路面设计弯沉值为16.04(0.01mm)。

3.3 道路结构设计

参考分析实际观测的交通量和车辆轴载数据，为正在修建另一条沥青路面工程的路面结构提供计算依据，其中设计标准轴载为BZZ-100，设计年限为15年。按新建路面设计。土基回弹模量为40MPa。具体计算结果如下。

(1)不考虑超载车辆对路面影响

1)新建路面结构厚度计算参数(见表6)

表6 路面结构厚度计算参数

公路等级为一级公路；新建路面的层数为6；标准轴载为BZZ-100；路面设计弯沉值为16.04(0.01mm)；路面设计层层位为4；设计层最小厚度为18cm。

2)按设计弯沉值计算设计层厚度

LD=16.04(0.01mm)；H(4)=18cm；LS=16(0.01mm)。

由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS≤LD，故弯沉计算满足要求。

3)路面设计层厚度

因为H(4)=18cm(仅考虑弯沉)，所以在不考虑超载车辆对路面影响的情况下，路面各层位结构厚度见表6。

(2)考虑超载车辆对路面影响

1)新建路面结构厚度计算参数(见表7)

表7 路面结构厚度计算参数

公路等级为一级公路；新建路面的层数为6；标准轴载为BZZ-100；路面设计弯沉值为14.03(0.01mm)；路面设计层层位为4；设计层最小厚度为20cm。

2)按设计弯沉值计算设计层厚度

LD=14.03(0.01mm)；H(4)=20cm；LS=14(0.01mm)。

由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS≤LD，故弯沉计算满足要求。

3)路面设计层厚度

因为H(4)=20cm(仅考虑弯沉)，所以在考虑超载车辆对路面影响的情况下，路面各层位结构厚度见表7。

4 结语

总之，重载沥青路面结构设计十分复杂。在进行路面结构设计时，需要对路面结构的整体理解和整体把握。只有在不断总结、借鉴其他先进思想的基础上，根据自己区域的实际情况(气候、交通、资源、技术)，因地制宜，才能得出具有一定适用性的沥青路面结构。

参考文献

[1] 裘萌萌.重载交通沥青路面设计方法探讨[J].中国水运(下半月),2008年05期

[2] 郭炜.重载沥青路面轴载换算方法[J].内蒙古公路与运输,2009年04期