浅谈长寿命路面

摘要：介绍了国外长寿命沥青路面的设计理念，并对国外一些已有的长寿命路面的结构设计理念，路面结构组合，材料设计要求，路面的损坏形式进行了分析，揭示了长寿命路面具有区别于传统路面的结构特性,及具有优良的路用性能。同时对我国半刚性基层长寿命路面结构与国外柔性基层路面做了简单的比较分析。

关键词：长寿命路面 结构设计 材料设计 设计理念

一、前言

长寿命沥青路面(Long-Life Asphalt Pavement)又称为永久性沥青路面(Perpetual Asphalt Pavement)。20世纪末以来,永久性沥青路面成为世界各国沥青路面最为热门的研究内容，在美国、欧洲、加拿大、澳大利亚甚至南非都在广泛研究。

真正意义上的“长寿命路面”的概念是：设计的沥青路面至少能够使用30~40年以上,采用较厚的沥青层,路面损坏仅限于沥青路面顶部,只需定期进行表面洗刨、罩面修复,沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。

二、长寿命路面损坏形式及其性能维护

大量调查与计算分析发现,施工良好的长寿命路面在使用中出现的主要损坏是纵向开裂,包括轮迹带的单条纵缝,或两轮迹带上均有纵缝,甚至在轮迹带上出现多条纵向裂缝,裂缝从表面向下扩展,车辙则主要发生在沥青层上部。

为了对长寿命路面进行适时的养护和维修,保证各种形式的损坏仅在磨耗层内发生而不向下扩展,一旦这些损坏达到预定的水平,应及时铣刨旧路表层再加铺新料,国外一般10年左右对出现纵向裂缝的沥青路面进行表面功能修复【1】。

三、长寿命路面结构功能要求及其材料设计

长寿命路面的设计理念代表了国外高等级公路路面结构选择和设计的新趋势。这种路面结构能有效地减少水损害.使路面结构的受力相协调,在重交通条件下具有较长的使用寿命,有利于采用统一的沥青材料保证路面质量。

当前研究成果支持:设计较厚的沥青层,能使精心施工的沥青路面损坏仅发生在表面层。长寿命沥青路面主要的破坏型式是一般始于面层车辙和自上而下的裂缝【2】。车辙主要是由于路面结构处于反复剪切应力的状况下而产生的塑性蠕变累积,反应到表面,由沥青层、级配碎石层、土基中产生,中面层是重点。当沥青面层厚度小于180 mm时,较大的交通量引起的土基应变对车辙的产生有着较大的影响。

当前各国的沥青路面结构设计方法大多都没有考虑路面结构各层在抵抗疲劳、车辙和温缩裂缝中所起的作用。在道路的服务期内,各结构层有其各自的特性。根据大量调查与力学分析,研究认为长寿命路面应根据路面受力特性,对各结构层分层设计。

设计长寿命路面的一个重要方面就是沥青混合料基层设计必须使底面的弯拉应变低于材料的疲劳极限,即当使应变小于该临界应变水平时,基层不会出现疲劳破坏。

四、长寿命路面结构设计标准

长寿命沥青路面结构设计一般不考虑交通量，设计标准为控制沥青层层底弯拉应变小于极限应变值，路基土垂直压应变小于200με。所采用的荷载为在道路上行驶所能预测的最大荷载的实际车辆荷载，并考虑一定量的超载下的荷载【3】。极限应变值现在还没有统一，一般非改性为60~70με，改性沥青可以提高到100με。

五、我国半刚性基层长寿命路面的特点

由于国外长寿命沥青路面设计指标是建立在全厚式或柔性结构路面基础上而提出的，而我国目前采用的路面结构形式多为半刚性基层结构，故不宜采用该指标来指导我国半刚性基层长寿命沥青路面的设计，有研究对比分析我国典型半刚性结构与国外典型柔性基层路面结构力学响应特点【4】，得出以下结论：

（1）半刚性基层结构沥青结构层均在路表之下，均处于受压状态，直至半刚性基层底部出现最大拉应力，因此，半刚性基层长寿命沥青路面设计时，为防止半刚性材料过早的出现疲劳开裂，应取半刚性层底拉应力作为设计验算指标。

（2）半刚性结构沥青结构层内水平方向的最大拉应变并未如柔性结构一样出现在沥青层底部，沥青层底出现的拉应变较小，远小于混合料的疲劳极限，因此，建议采用沥青结构层内最大拉应变作为控制指标，防止半刚性路面沥青结构层过早的出现疲劳开裂。

（3）土基顶面压应变受结构层类型影响较大，半刚性结构土基顶面压应变较柔性结构小，其值较容易满足国外长寿命路面设计要求，因此，为结构安全起见，建议采用较低于200με的控制指标作为半刚性结构基顶容许压应变，具体范围仍待研究。

六、结语

长寿命路面是道路建设发展的一个必然方向。随着路面设计施工技术的进步、交通量的增加、轴载的加重和频繁维修带来的费用等一系列问题的产生,使得人们越发认识到在重交通地段修建长寿命路面的必要性,通过对世界各国长寿命路面研究进行的全面分析,揭示了长寿命路面具有区别于传统路面的结构特性,且具有优良的路用性能, 在我国,对长寿命路面的研究才刚刚起步,寻求一个适应于我国现状的长寿命路面结构的路还很长。

参考文献：

[1]沈金安.国外沥青路面设计方法汇总[M].北京:人民交通出版社,2006

[2]聂忆华,张起森.全厚式沥青路面结构弯沉设计指针研究[J].公路交通科技,2007,24(2):5-10

[3]李福普,陈景,严二虎.新型沥青路面结构在我国的应用研究[J].公路交通科技技,2006,23(3):10-14

[4]冯治安,王选仓,李国胜等.长寿命路面典型结构研究、设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社,2007