沥青路面结构设计论文范文
时间：2023-03-08 00:19:57
沥青路面结构设计论文范文第1篇
关键词：半刚性基层沥青路面结构设计
1概述
我国90%以上的高等级公路沥青路面基层和底基层采用半刚性材料。半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。
在七·五期间，国家组织开展了“高等级公路半刚性基层、重交通道路沥青面层和抗滑表层的研究”的研究工作，对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性，沥青面层的开裂机理、车辙和疲劳、抗滑表层设计和应用、半刚性基层材料的强度特性和收缩特性，组成设计要求等进行了深入的研究工作，提出了较为完整的研究报告，为高等级公路半刚性基层沥青路面的设计和施工提供了理论依据和技术保证。
由于现行的《柔性路面设计规范》颁布于1986年，随着国家对交通运输业的日益重视和人们筑路经验的不断提高，一致认为1986年版的《柔性路面设计规范》已不能满足高等级公路半刚性基层沥青路面的需要。由于对半刚性基层认识不足，使得设计结果具有一定的盲目性，设计结果要么过分保守，要么因路面结构设计不当而产生早期破坏，造成很大的经济损失。因此，如何利用七·五国家攻关项目取得的成果，结合近十年来半刚性基层沥青路面的设计和施工经验，根据实际使用效果，提出适合本地区特点的路面结构，对路面结构设计方法的更新和路面实际使用效果的改善具有重要的意义。根据江苏、安徽、浙江高等级公路的实际，江苏在镇江、无锡、苏州、徐州、连云港共计4线10段进行调查，安徽在合肥、马鞍山、淮南三市调查了3线8段，浙江在嘉兴和杭州调查了2线5段共计9线23段。调查的路面结构具有一定的典型性。
2国内外研究概况
2.1国外国道主干线基层的结构特点
国外国道主干线基层结构有以下特点：
(1)多数采用结合料稳定的粒料(包括各种细粒土和中粒土)及稳定细粒土(如水泥土、石灰土等)只能用作底基层，有的国家只用作路基改善层。法国和西班牙在重交通的高速公路上，要求路面底基层也用结合料处治材料。
(2)使用最广泛的结合料是水泥和沥青，石灰使用得较少。此外，还使用当地的低活性慢凝材料和工业废渣，如粉煤灰、粒状矿渣等。
(3)有的国家用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度(面层+基层的上层)常大于20cm。
经过几十年的总结，国外在半刚性基层沥青路面结构组合上虽有所改进，但半刚性材料仍是常采用的基层和底基层材料。
2.2国外典型结构示例
国外沥青路面结构设计方法经过几十年的完善，已经提出了比较成熟的设计方法，并且许多国家提出了典型结构设计方法，表1给出了法国典型结构一个范例。
表1
土的等级
交通等级
PF1
PF2
PF3
To(750-2000)
7BB+7BB+25GC+25GC
7BB+7BB+25GC+20GC
7BB+7BB+25GC+25GC
T1(300-750)
8BB+25GC+25GC
8BB+25GC+20GC
8BB+20GC+20GC
T2(150-300)
6BB+25GC+22GC
6BB+22GC+20GC
6BB+20GC+18GC
T3(50-150)
6BB+22GC+20GC
6BB+18GC+18GC
6BB+15GC+15GC
注：(1)交通等级栏下括号内的数值指一个车道上的日交通量，以载重5t以上的车计；
(2)PF1，PF2和PF3指土的种类和土基的潮湿状态，PF1相当于一般的土基；
(3)BB指沥青混凝土，GC指水泥粒料；
(4)表中数字单位为cm。
一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青路面结构见表2。
一些国家在高等级公路上实际采用过的半刚性基层沥青结构表表2
国家
沥青层厚度(cm)
半刚性材料层厚度(cm)
备注
日本
20～30
水泥碎石，30～20
荷兰
20～26
水泥碎石，40～15
西德
30
贫混凝土，15
另有防冻层
英国
9.5～16.9
贫混凝土，15另
有底基层
瑞典
12.5
水泥粒料
南非
17.5
水泥砂砾，30
西班牙
8
水泥粒料
当前的规定
2.3其它高速公路路面结构
沥青路面典型结构设计表3
道路名称
长度
(km)
路面结构
面层(cm)
基层(cm)
底基层(cm)
广佛路
15.7
4中粒式
5细粒式
25水泥碎石或
31水泥石屑
25-28水泥土
沈大路
375
4中粒式
5细粒式
6沥青碎石
25水泥碎石
京津塘
142.5
5中粒式
6细粒式
12沥青碎石
25水泥碎石
30石灰土
京石
14
4中粒式
8沥青碎石
15二灰碎石
40石灰土
济青路
15-18开级配中粒式
38-40二灰碎石
42石灰土
正在建设的沪宁高速公路路面结构如表4。
表4
标段
结构
层
A1
B4
B5
B7
C1
C4
C5
C2
D1
D6
D7
D9
E1
E5
F1
F6
F7
G1
G2
G4
G5
G6
面层
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
16
AC
基层
30
LFA
30
LFA
25
LFA
25
LFA
40
LFA
38
LFA
30
LFA
20
LFA
18
LFA
20
LFA
20
LFA
底基层
30
LF
30
LFS
33
LS
33
LFS
18
LF
20
LFS
33
LFS
40
LFS
36
FS
40
LFS
40
LFD
注：AC-沥青面层(4cm中粒式，6cm粗粒式，6cm中粒式)；
LFA-二灰碎石，LF-二灰，LS-石灰土；
LFS-二灰土，LFD-二灰砂。
国内七·五期间修筑的主要几条试验路的结构、实体工程及正在建设的一些高等级公路的结构表明，半刚性基层是沥青路面最主要的结构类型，同时，不同设计人员所提出的结构组合相差较大，甚至，对同一条路，不同设计单位设计的路面结构相差也很大。因此，根据设计与施工经验提出的适应不同地区的典型结构具有一定的理论意义和实践意义。
3路面结构调查
典型结构调查要求选择的路线及路段具有典型性，公路等级要求是二级或二级以上的半刚性基层沥青路面，施工质量达到一定的水平，或者由专业队伍承担施工任务。施工质量检查比较严格，如有相应的试验路段，尽可能根据当时试验目的及原始测试数据进行跟踪调查。选择的调查路段使用年限应达到三年以上，并有一定的交通量。路段应包括不同的路基结构(即填控情况)不同的地带类型，不同的路面结构(含不同材料和不同厚度)，不同的使用状态(如完好，临界和破坏)和不同的交通量。被选择的路段的基层结构应符合《公路路面基层施工技术规范》的规定，即不是用稳定细粒土或悬浮式石灰土粒料做的基层。路段长度在100～500m之间。为此，浙江、江苏和安徽分别选择320国道嘉兴段，104国道萧山段，206国道淮南段，205国道马鞍山段，合蚌路，312国道镇江、无锡、苏州段，310国道新墟段、徐丰线进行全面的调查和测试。
根据选择路段的基本情况，本次典型结构调查路段选择具有以下特点：
(1)反映了不同地区，不同的道路修建水平；
(2)反映了不同地区，不同的路面结构组合类型；
(3)包括了表处，贯入式等一般二级公路采用的结构，也包括了高速公路采用的结构；(4)包括中间夹有级配碎石连结层的路面结构；
(5)反映了经济和地区水平的差异；
(6)包括了不同地区主要使用的半刚性基层材料。
3.1路段测试内容及测试方法
本次路况测试主要包括：外观、平整度、车辙、弯沉、摩擦系数及构造深度。外观测试是裂缝、松散、变形等破坏的定量描述；弯沉由标准黄河车(后轴重10t)及5.4m(或3.6m)弯沉仪测试；摩擦系数由摆式摩擦系数测定仪测试；构造深度由25ml标准砂(粒径0.15～0.3mm)摊铺得；平整度为3m直尺每100m路段连续测10尺所得统计结果；车辙是3m直尺在轮迹带上所测沉陷深度。
3.2数据采集方法
(1)合理性检验。由于实测数据存在偶然误差，因此，在进行误差分析之前，须去除观测数据中那些不合理的数据，代之以较合理的数据，进行合理性检验。
实际工作中常用3σ原则和戈氏准则，3σ原则较近似，戈氏准则较合理。
(2)代表值的确定。代表值是在最不利情况下可能取得的值：
97.7%的保证率，α取2.0；95%的保证率，α取1.645。
在后面计算中，代表值确定如下：弯沉取；平整度、车辙为；摩擦系数、构造深度为X=-1645S。
3.3路面使用品质分析
3.3.1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。
3.3.2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。
3.3.3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。
调查路段面层矿质材料为石灰岩，磨光值只有37左右，达不到高等级公路和大于42的要求。面层磨擦系数普遍较小，不满足抗滑性要求。
3.4路面结构强度分析
调查路段经过两年的弯沉及交通量实测，结果表明：不同调查路段由于承受的交通量不同，虽然路面结构相同，但强度系数不同。因此，只有根据强度系数才能判别路面结构是否达到使用寿命。同时，有些路段其路面结构组合及厚度明显不符合设计要求或施工质量较差，因此必须调整设计厚度及结构组合。
3.5沪宁高速公路无锡试验路综合调查
沪宁高速公路无锡试验路段是本次调查唯一针对高速公路特点的路面结构，通过近三年的运行和观察，对高速公路设计与施工提出了许多有益的结论。
(1)半刚性基层路段弯沉在(2.13～8.25)(1/100mm)范围，级配碎石段(X、XⅠ)弯沉为0.122mm和0.135mm，但在裂缝边缘弯沉值明显大于没有裂缝处的弯沉，裂缝边缘弯沉最大达20(1/100mm)。因此，在试验路段弯沉绝对值能满足高速公路强度要求，但必须注意裂缝对半刚性路面结构强度影响。
(2)路面平整度基本没有改变，并能满足要求。
(3)1994年夏季高温持续时间长，对沥青路面高温稳定性提出了严峻的考验。1994年观测结果表明，试验路段车辙较1993年基本没有变化。
(4)路表面在行车碾压作用下，行车带渗水很小或根本不渗水。
(5)从路面构造深度和摩擦系数二方面分析，面层摩擦系数较1993年减少约(9～14)，在1993年新铺路段，摩擦系数从65.4(LK-15A)，61.9(LH-20Ⅰ’)分别减少到35.4和32.0，减少约30。对同一级配来说，LH-20Ⅰ’玄武岩径一年行车碾压后的摩擦系数值比行车碾压二年后砂岩(LH-20Ⅰ’)的摩擦系数值还要小，说明玄武岩的抗摩擦能力小于砂岩。对LK-15A加铺层段，LK-15A段的摩擦系数LH-20Ⅰ’加铺层路段摩擦系数大。
(6)对比英国产摩擦系数仪，英国产摩擦仪测试结果较国产摩擦仪增大范围是：(16.6～23.65)平均约21.0，其回归关系式为
f上=1.13×f东+16.9。
式中：f上为上海测试值；f东为东南大学测试值。
(7)半刚性路面裂缝较为严重，经二年运行，裂缝间距宽约为70～90m，窄的约为15～25m。裂缝宽度在1～10mm之间。而在''''层的开裂是面层开裂的主要原因。
3.6调查路段综合结论
(1)本次调查涉及高速公路结构，一级公路、二级公路，因此，调查工作可靠，对提出典型结构具有指导意义。
(2)调查路段路面结构有许多贯入式结构。虽然这种结构整体稳定性不好，但调查结果表明，由半刚性材料引起的反射裂缝也相应减少。
(3)对高速公路路面结构，面层厚度12～16cm，基层底基层厚度50～60cm。
(4)对一级公路路面结构，面层厚度8～12cm，基层底基层总厚度40～55cm1。
(5)对二级公路路面结构，面层厚度6～10cm，基层底基层厚度35～45cm。
4土基等级划分
土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。合理划分土基等级，保证土基施工质量对路面弯沉控制有重要的意义。
《柔规》规定土基必须处于中湿状态以上，Eo的建议值根据土的相对含水量及土质确定。实际上，土基的回弹模量(Eo)值随土的特性、密实度、含水量、路基所处的干湿状态以及加荷方式和受力状态的变化而变化。土基回弹模量Eo值规定以30径刚性承载板在不利季节测定、在现场测定。柔性路面设计规范中的Eo建议表，就是根据全国各地旧路上不利季节在路面完好处，分层得出E1，E0，并在土基测点中心钻孔取土测ρd、WWP，同时用手钻在板旁取W校正，得出80cm范围内的平均值，整理得出EP的建议值。该表采用6g锤的液限值，现改用100g锤测定液限。
如果用相对含水量确定土基的回弹模量，对重型击实标准，可将原建议值提高30%。如华东地区中湿状态土基加强弹模量最小值23MPa。则高等级公路路基的回弹模量最小值为23×1.3=30MPa这再一次证明土基回弹模量低限取30MPa是合理的。如果路基回弹模量最小值达不到要求，要求采取某种处治方法进行处治。
第二种确定土基回弹模量的方法是通过压实度和土的稠度来计算土基的回弹模量。对比土的相对含水量与稠度的关系曲线，当Wc=1.0，0.75和0.50时，相当于地下水对路基湿度影响有关的临界高度的分界相对含水量W1、W2、W3，即当Wc＜0.5时，相当于过湿状态，Wc=0.5～0.75时，相当于潮湿状态，Wc=0.75～1.00时，相当于中湿状态，Wc＞1.00时，相当于处于干燥状态。
土基强度等级划分结果表明：必须使土基处中湿成干燥状态，否则要作适当处理。如果根据CBR确定土基回弹模量，则第三种方法根据室内试验，用E0=6.4CBR确定土基回弹模量值。
综上所述，土基强度等级划分为S1、S2、S3三个等级与各参数间相互关系见
表5
土基强度等级表5
土基强度等级
回弹模量范围(MPa)
承载比范围(CBR)
S1
30～45
4.5～7.0
S2
45～65
7.0～10.0
S3
＞65
＞10.0
5交通量等级的划分
影响一条公路的交通量的因素既多又复杂，每个因素的不确定性又较大。因此，不可能较准确地知道公路开放时的平均日交通量，也不可能较可靠地确定交通组成和各自的平均年增长率。其结果是实际交通量与路面结构设计时预估的交通量有很大差异。
5.1高等级公路交通量取值范围
高等级公路泛指二级汽车专用道以上的公路，二级汽车专用道第一年日平均当量次最小值一般为500，如以8%的增长率增长，15年累计作用次，对于小于该作用次数的公路将不作高等级公路处理。对高速公路而言，通行能力(混合交通)应大于25000辆/日，标准轴次一般为6000～8000辆/日，因而，若以5%的增长率增长，5年最大累计作用次数一般为15～1806次左右。
5.2划分办法及具体结果
交通等级划分将以累计标准轴载作用次数对容许弯沉的均等影响为依据进行划分。交通量等级划分结果见表6。
交通等级划分结果表6
等级
标准
T1
T2
T3
T4
累计标准轴次(次)
第一年日平均当
量轴次(次)
＜500
500～800
800～1200
＞1200
注：第一年日平均当量轴次由标准累计作用次数计算得，设计年限取为15年，增长率取为8%，
且以单车道计。
6典型结构图式
6.1典型结构推荐的基本原则
结合结合调查路段的路面结构和实际的使用状况，以及国内外半刚性基层沥青路面实体工程设计成果，半刚性基层沥青路面的承载能力主要依靠半刚性基层。因此承载能力改变时主要通过改变基层的厚度来实现。沥青面层的厚薄主要考虑道路等级(交通量)的影响，为此，可得出半刚性基层沥青路面典型结构沥青面层、基层、底基层厚度改变的基本原则。
(1)沥青面层总厚度控制在6～16cm。对相同交通等级，不同的路基等级，基层(或底基层)厚度不同，不同的交通等级，相同的土基等级改变沥青面层的厚度。
(2)基层(或底基层)厚度变化尽可能考虑施工因素，即施工作业次数最小。
(3)不同的交通等级，主要改变基层或底基层的厚度，并且综合考虑造价因素。
(4)材料选择应结合华东片区实际，基层采用二灰碎石和水泥稳定粒料，底基层则采用石灰土和二灰土(二灰)
(5)为减少面层开裂，推荐结构提出采用级配碎石过渡层。
6.2半刚性基层沥青路面典型结构
根据参数分析，推荐的基本原则及国内外路面结构设计原则，对半刚性基层沥青路面共推荐60种典型结构，供有关单位设计时直接选用，表7是其中之一。
重交通道路沥青路面典型结构图表7
交通量
土基强度
等级
T1
T2
T3
T4
S1
8～10AC
20LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
35LFS
12～14AC
20LFGA
37LFS
14～16AC
20LFGA
40LFS
S2
8～10AC
18LFGA
30LFS
10～12AC
20LFGA
30LFS
12～14AC
20LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
35LFS
S3
8～10AC
20LFGA
20LFS
10～12AC
18LFGA
30LFS
12～14AC
18LFGA
32LFS
14～16AC
20LFGA
32LFS
注：AC——沥青混凝土；LFGA——二灰碎石；LFS——二灰土。
6.3构推荐和验算的几点说明
(1)沥青面层厚度在8～15cm之间，这主要根据调查结果及我国道路建设的现状和水平。
(2)基层和底基层的厚度充分反映了结构的受力特性和结构层的经济合理性要求。
(3)推荐的底基层厚度在三种验算方法计算厚度之间，并反映了当前我国路面结构的现状和水平。
(4)基层采用二灰碎石或水泥稳定粒料。由材料的变形特性的分析(见第8节)可知，水泥稳定粒料干缩、温缩系数均大于二灰碎石，从减少开裂的角度以而言，建议优先选用二灰碎石。
(5)从施工最小工序数，公路投资最小的角度，尽可能通过改变底基层厚度
来满足结构强度要求。
7结论
本课题通过对3省9线22段及沪宁高速公路无锡试验段(11000m)的调查、测试、分析和总结，提出高等级公路半刚性基层沥青路面典型图及其它注意事项。
主要结论如下：
(1)详细、全面地分析了国内外高等级公路沥青路面采用半刚性材料作基层或底基层的经验，进一步说明在现阶段半刚性基层沥青路面仍是高等级公路路面的主要结构类型。
(2)调查路段结构及功能状况表明：沥青贯入式结构不宜作为高等级公路沥青路面的某一结构层，但沥青贯入式结构对减少反射裂缝有益；石灰岩不能用作高等级公路沥青路面上面层，否则不能保证抗滑要求；必须采用中粒式沥青混凝土作为沥青路面上面层，且其孔隙率应在3～6%的范围之内；裂缝问题是半刚性基层沥青路面十分重要的问题，它直接影响路面结构强度、使用性能及渗水状况；级配碎石有利于延缓反射裂缝的产生；南方地区，半刚性基层的收缩与温缩而形成的反射裂缝是沥青路面裂缝产生的主要原因。
(3)结合调查结果、室内试验及理论分析提出了土基模量分级及土基模量的三种确定方法，即野外承载板、CBR及现沥青路面设计规范取值放大30%。
(4)室内通过CBR试验及弹性模量试验，提出了CBR与E0的关系，即E0=6.4CBR
(5)根据调查结果及强度验算，提出了沥青路面典型结构图，选择典型结构时应根据土基、交通量状况及路面使用材料确定典型结构。
(6)对典型结构的实际使用提出了原则要求：沥青面层材料及基层、底基层材料要求，排水要求，路基高度要求具体设计或取值应根据当地情况确定。
沥青路面结构设计论文范文第2篇
【关键词】重载交通；沥青路面；轴载换算；设计方法
当前许多沥青路面在通车时间不长就出现裂缝、车辙等早期损坏，而车辆严重超载是造成早期破坏的重要原因。为此，有必要深入研究重载交通沥青路面结构设计。本文先从重载沥青路面设计存在的问题入手，研究了重载沥青路面标准轴载、轴载换算方法，并提出适用于重载道路的沥青路面设计。
1 重载交通沥青路面设计存在的问题
我国现行路面设计方法均以常规荷载为依据，仅适用于轴重 以下的情况，而大于 时尚未提及，将现行方法用于超载路面设计，从工程结构的安全性而言是不能容许的。目前沥青路面的设计存在以下差异：
（1）轴载等效换算。规范规定，轴载等效换算公式适用 以下轴载。（2）设计标准。普通沥青路面以路表弯沉为设计指标，以层底拉应力为验算指标，并没有车辙指标。（3）材料性质。当轴载很大时，材料非线性的影响非常显著。
2 重载交通沥青路面标准轴载
2.1 重载交通标准轴重
根据重载交通调查，大部分超载车辆在12～13t之间，双联轴一般超载达到20～30t，按单轴计算，轴重在10～15t范围内，所以建议设计标准轴重取13t。
2.2 重载交通沥青路面设计标准
对于超重载道路，其半刚性基层为承重层，多采用二灰碎石或水泥稳定碎石等材料。重载沥青路面上车辙也是主要的破坏形式。建议对于重载交通，采用沥青面层的车辙和土基顶面压应变作为预防车辙破坏的设计指标。
3 重载交通沥青路面轴载换算方法研究
3.1 轴载换算方法的基本原则
不同轴载作用次数的换算应遵循等效破坏原则，即同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳损坏。因此，以弯沉为设计指标时，应遵循弯沉等效原则。
3.2 以路表弯沉值为设计指标的轴载换算方法
路表弯沉随轴重的增加呈幂函数增长。假设轴重 作用下，路表弯沉分别为 ，可以得出：
（3.1）
现行规范可以得到设计弯沉值 的计算公式如下：
（3.2）
式中， 为公路等级系数， 为面层类型系数， 为基层类型系数。
式3.2为设计弯沉的寿命为 ，故可以得到不同轴载的设计弯沉值比为：
（3.3）
由式3.1得到不同轴载的设计弯沉值比为：
（3.4）
联立式3.3和式3.4得到：
（3.5）
式中 为弯沉等效轴载换算指数。当轴载大于 时，等效换算指数取 ；而小于 时，仍按规范取值为 。
4 重载交通沥青路面结构设计方法研究
对于超重载车辆较多的道路，按额定荷载进行路面设计，很难满足使用寿命的要求。若按最大超载设计，会使路面过厚而不经济。因此有必要在交通特性及轴载换算方法研究的基础上，系统地提出适合于重载道路的沥青路面设计方法。
4.1 设计指标
重载沥青路面设计应采用多指标体系，包括路表弯沉、整体性基层和底基层的层底拉应力。因此仍以设计弯沉值作为路面厚度设计的控制指标，以半刚性基层和底基层层底弯拉应力、土基顶面压应变和沥青面层的车辙作为检验指标，对最大轴载进行半刚性基层和底基层极限弯拉应力验算。设计弯沉仍采用下式：
（4.1）
4.2 交通参数
路面设计时，需采集交通量和轴载等数据，进行标准轴载作用次数计算。
（1）交通资料：设计使用期内设计车道的标准轴载累计作用次数 ，则有：
（4.2）
（2）使用期内年平均当量轴次增长率：首先估计一般车辆和重载车辆的增长率，来计算年平均当量轴次增长率 。
（3）标准轴载及轴载换算：对于 以下轴载，按照规范进行弯沉和弯拉应力等效轴载换算。对于 以上轴载，通过等效轴载换算公式：
（4.3）
土基顶面压应变等效轴载换算公式为：
（4.4）
弯拉应力等效轴载换算公式为：
（4.5）
车辙等效轴载换算公式为：
（4.6）
式中， 为标准轴载累计当量轴次， 为换算车型各级轴载作用次数， 为标准轴载， 为换算车型各级轴载， 和 为轴数系数， 和 为轮组系数。
4.4 重载沥青路面结构组合设计和厚度计算
需要测定土基回弹模量，对土基回弹模量乘以0.8～0.9的折减系数。通过对重载道交通特性、材料性能及使用状况分析，拟定几种结构组合供重载路面设计参考。利用弹性层状体系理论确定路面厚度，进行重载沥青路面设计。
重载路面推荐结构
4.5 设计步骤
根据前文的研究并参考规范，可归纳出重载沥青路面设计步骤为：
（1）交通资料的收集。交通资料包括：初始年日平均交通量和轴载谱、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，判断是否适用于重载路面设计方法。若适用，利用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）收集资料，并结合原有路面的使用及破坏情况，选择适于重载道路的材料并初拟路面结构。试验测定各结构层的抗压回弹模量、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和沥青面层车辙验算。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。
5 结论
我国现行路面设计方法是以常规荷载为依据的，对于超重载交通，规范尚未提及，以致造成路面结构的早期破坏。在重载沥青路面结构设计中，可采用多指标体系，包括路表弯沉、整体性基层和底基层的层底拉应力等。通过重载交通路面设计方法研究，延长路面的使用寿命，大大提高通行能力。
参考文献
[1] 刘颖.重载道路路面设计方法研究.[D].[硕士论文].西安：长安大学.2001
[2] 胡昌斌，黄晓明.重载交通沥青路面典型早期破损与成因分析.[J].福建建筑.2005
[3] 王新忠.重载交通沥青路面设计方法研究.[D].[硕士论文].西安：长安大学.2005
[4] 王冀蓉.重载长寿命沥青路面设计轴载分析.[D].[硕士论文].长沙：湖南大学.2007
[5] 符力国.重载交通沥青路面设计方法研究.[D].[硕士论文].西安：长安大学.2007
[6] 郑志龙.重载交通合理路面设计参数研究.[D].[硕士论文].西安：长安大学.2009
沥青路面结构设计论文范文第3篇
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：
[1]王斌等．重载下沥青路面早期主要病害成因及维护方法[J]．魅力中国．2010（2）
[2]张勇．重载沥青路面结构应力分析与优化方法探讨[J]．北京工业大学．2009
[3]谭炳超.浅谈重载沥青路面的设计[J].沿海企业与科技.
[4]许新权.基于APT的重载交通沥青路面结构研究「D].西安:长安大学硕士论文.2008.6
沥青路面结构设计论文范文第4篇
关键词：城市道路；水损害；机理分析；防治对策
中图分类号：U416.2 文献标识码：A
0.引言
目前，新建成的城市道路出现松散、坑槽等路面表面损坏的现象明显，这严重影响了驾驶者的行车舒适性与路面使用功能性。研究表明，水损害问题是造成城市沥青路面表面破坏的主要原因[1]。因此，本文结合笔者的从业经验对城市道路水损害原因及防治对策进行深入分析。
1.城市道路水损害产生的原因分析
1.1水损害产生的外因
城市道路路面结构直接与外界环境接触，如图1所示，来自外界环境的雨水、雪水等极易通过沥青道路表面的连通孔隙渗入到结构层内部，同时伴随着行车荷载产生的动水压力的反复冲刷作用，使沥青路面出现水损害的问题。
随着经济的发展，城市的交通量逐年增加，促进了行车荷载产生动水压力的冲刷及泵吸作用。过量的车辆尾气排放，使大气降水中的酸性物质增加[2]以及降雪后大量融雪剂的使用等因素，使沥青材料与集料间的粘附力降低并产生剥落、松散等城市道路水损害现象。
1.2水损害产生的内因
不合理的沥青混合料的级配设计、沥青混合料摊铺施工时产生的材料离析以及温度离析等因素导致的摊铺成型后沥青混合料空隙率过大，使外界水渗入路面结构内部的问题加剧；沥青材料与集料选择不当，出现材料间的粘附性不足，使沥青材料和集料遇水剥落；结构层自身的排水性能较差（如半刚性基层结构）、结构层内部的排水系统、防水结构功能设计不当或缺失等原因是城市道路路面结构出现水损害的内在因素。
2.城市道路水损害预防和治理对策分析
采取有效措施减轻并从根本上预防和治理城市道路水损害是十分重要的，对于城市道路的水损害预防和治理，主要应该从合理的结构设计与良好施工工艺两方面入手加以解决。
2.1合理选择原材料，提高沥青与集料间的粘附能力
要保证沥青材料与集料间的粘附力，首先应使集料表面有良好的清洁状况，必要时应对所使用的集料进行清洗，避免集料表面附着有灰尘，降低材料间的粘附性。
集料的物理性质对沥青与集料间的粘附能力起关键作用。研究证明，通常碱性集料与沥青的粘附能力明显优于中性和酸性石料[3]，如图2所示，在城市道路的建设中，用做沥青面层的石料通常有石灰岩、玄武岩、安山岩三种，玄武岩与石灰岩石料都与沥青材料有较好的粘附性，玄武岩材料硬度好常用在沥青道路上面层中，石灰岩硬度稍差常用在中、下面层中。安山岩碎石硬度虽然好，但与沥青的粘附性较差，当受料源供应的限制时，安山岩碎石可通过复合使用的方法，将其破碎成细集料与玄武岩材料组成复合集料在上面层中使用。
2.2合理选择结构类型与配合比设计方案
城市道路的沥青路面结构设计，应根据各层的功能要求合理选择沥青混合料类型。通常上面层应具有抗车辙、抗裂、抗水损害能力；中面层应具有抗车辙和结构稳定性的能力；下面层应具有抗疲劳的能力。由于上面层直接与车轮接触，同时受行车荷载、环境因素（温度、降水）等作用，因此，对上面层混合料的原材料的技术指标、级配设计等质量控制要更为严格。就防治水损害而言，上面层应采用密级配沥青混凝土，同时在沥青混合料设计中严格控制其设计空隙率指标，研究表明，设计空隙率不大于5%时，水基本无法深入沥青混合料面层，当空隙率达到8%时，路面渗水效果明显，但过小空隙率的沥青混合料高温稳定性能将变差。综上考虑，表面层沥青混合料的空隙率控制在3%～5%较为适宜[4]。另外，沥青路面的施工摊铺压实质量也将影响路面的抗水损害能力，如压实程度不均匀、混合料摊铺过程中的离析现象（摊铺离析、温度离析）等，都将使现场的空隙率与设计空隙率产生偏差，压实度不足将使沥青路面抗水损害能力下降，而压实过密则易使沥青路面高温稳定性能变差。
2.3控制及改善半刚性基层开裂现象
以水泥、石灰等稳定类材料为混合料作为基层或底基层在城市道路中应用广泛，但半刚性基层易开裂，受干湿作用明显，开裂后半刚性结构的强度及稳定性将被积水所弱化，严重影响使用寿命，因此，采取合理措施控制及改善半刚性基层开裂现象是必要的。
研究认为，半刚性基层的开裂是其本身的固有属性，无法从根本上消除，但可以通过相应的技术措施减少裂缝的产生[5]，具体措施有：
1）控制水泥剂量。过多的水泥剂量将使基层表面出现裂缝，通常认为水泥的剂量应不大于6%。
2）选用骨架-密实型结构。在工程应用中证明，骨架-密实型水泥稳定级配碎石具有良好的抗裂性能，同时还可以有效缓解路面的横向开裂现象。
3）采用土工合成材料以及应力吸收层等措施防止反射裂缝的产生。
2.4严格控制路面摊铺压实质量
如图3所示，除一些成规模的市政主干道路工程外，很多市政新建和养护工程施工地点相对分散，工程规模较小，单次摊铺使用沥青混合料数量较小且运距较远，这些因素都将影响路面摊铺压实质量，而路面摊铺质量不佳，压实度不足将引起道路的水损害。
为保证沥青路面摊铺后的压实度，无论新建工程或是养护工程，都应严格控制沥青混合料的到场温度以及摊铺中的沥青混合料温度，并配套相应的压实设备；同时应注意环境条件对摊铺的影响，如基层雨后潮湿未干不得摊铺，更不得冒雨摊铺等。在一些无法满足沥青混合料到场温度的施工工点，可在热拌沥青混合料中掺入温拌剂或直接采用低温沥青混合料的办法，以保证摊铺成型后的沥青混合料达到基本不渗水的要求。
3.结论
本文从产生机理以及防治对策两方面入手，对引起城市沥青道路表面破坏的水损害问题进行了详细介绍。科学的结构设计与良好施工工艺是预防和治理水损害的关键，合理的材料选择和规范的施工管理才是从根本上克服水损病害出现的途径。
参考文献
[1] 杨孟余、冯德成、沙爱民等.公路沥青路面施工技术规范.释义手册[M].人民交通出版社，2008.
[2] 葛文璇.城市道路和城市环境关系的研究[M].南京林业大学硕士论文，2004.
[3] 严家伋.道路建筑材料[M]，人民交通出版社，2008.
[4] 中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004[M].人民交通出版社，1996
沥青路面结构设计论文范文第5篇
Summary: Asphalt pavement water damage is the main condition in the wet-season of the early damage. So understanding the mechanism and putting forward controlling measure is important value to improve the performance and prolong the working-life of asphalt pavement. Through understanding the type of the water damage and anglicizing the reason, the main measures of controlling measure of asphalt pavement water damage can be summed up: reasonable combination of pavement structure,excellent pavement material choice,control construction quality and strengthen the Pavement Maintenance .
关键词：沥青路面；水损害；结构设计；施工质量；路面养护
Keywords: asphalt pavement, water damage, structural design, construction quality，pavement maintenance
中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：
一 引言
近年来，沥青混凝土路面因具有强度高、平整性能好、耐久性好等优点，广泛应用于我国各等级公路。但是，沥青路面发生早期破坏的情况屡见不鲜，以雨季出现的水损害最为常见。因此，深入了解沥青路面水损害机理，提出相应的水损害防治措施，对于提高沥青路面使用性能，延长路面使用寿命具有重要的意义。
二 沥青路面水损害类型及成因分析
（一） 沥青路面水损害类型
水损害的位置是局部的，多发生在透水较严重且排水又不畅的部位，主要表现为以下几种情况：路面坑洞、局部表面网裂和形变、唧浆、松散剥落、辙槽。
（二）沥青路面水损害成因分析
2.1 水损害的作用机理
水损害的作用机理，主要依据粘附理论。沥青与矿料之间的粘附性取决于两个条件:水和交通荷载。水是产生水损害的先决条件。沥青混合料一旦长时间处于水的包围中，水分很容易浸润到沥青与集料的界面，使集料和沥青间的粘结力变弱甚至失效，最终导致水损害。交通荷载是产生水损害的重要条件。一方面在交通荷载的反复作用下，沥青与矿料的界面上就要发生剪切作用、矿料间也要发生剪切作用，界面一旦造成剪切破坏，水分就很快浸入，使得粘结力丧失而产生水损害。另一方面在交通荷载的作用下，进入路面的水变为动水，动水不但加速水分浸入沥青和矿料界面，而且加速界面间的剪切破坏，使路面出现卿浆、松散、掉粒、坑槽等病害。因此，水损害的产生是在水和荷载的共同作用下，裹覆在集料表面沥青膜的粘聚强度和劲度的损失以及集料和沥青间的粘附作用变弱失效造成的[1-2]。
2.2 产生水损害的外因
沥青路面产生水损害的外因主要是降水量、交通量、交通组成以及行车速度。降水次数多、降水量大、延续时间长，自由水进入沥青面层的机会就多，产生水损害的可能就大。自由水渗透进沥青面层的量也越大，水损害就可能更严重。
车辆高速通过时，轮下的压力会将结构层中的水向下压挤，车轮驶离时又产生相当大的抽吸力，这两种力的瞬时先后作用能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面。压力和抽吸力的反复作用还会使沥青混凝土孔隙中的自由水往复运动并促使沥青首先从较大颗粒上剥落，面层向下变形并形成网裂或很快形成坑洞，逐渐使沥青混凝土强度大幅下降直至松散损坏。同时调查发现，雨量大、重载车辆多的路段出现水损害的情况较雨量少、重载车辆少的地区严重。
2.3产生水损害的内因
（1）沥青混合料空隙率过大
据研究，沥青路面的空隙率在8%（相当于设计空隙率4%、压实度96%）以下时，沥青层中的水在荷载的作用下一般不会产生动水压力，不容易造成水损害破坏。排水性混合料的路面空隙率大于15%时，一般都采用改性沥青，且水能够在空隙中自由流动，也不容易造成水损害破坏。而当路面实际空隙率在8%-15%的范围内时，水容易进入混合料内部，且在荷载作用下易产生较大的毛细压力成为动力水，造成沥青混合料的水损害破坏。
（2） 沥青混凝土的不均匀性大
由于矿料质量、施工技术要求和工程管理等多方面的原因，在面层表面随机分布着数量不一的薄弱点位。在降雨过程中，行车的压入和吸出作用使得薄弱点附近沥青混凝土产生沥青剥落，继而变得松散，并形成圆形积水坑洞而致破坏。
（3）沥青混凝土面层的裂缝
由于沥青混凝土的温缩系数与半刚性基层材料不同，在冬季大风降温过程中，沥青混凝土面层就会产生低温裂缝。降雨过程中，雨水会自由流入并充满裂缝直到面层底面并滞留在基层顶面，同时向缝的两侧扩散，在行车荷载的反复作用下，使得裂缝两侧碎裂损坏。
三 沥青路面水损害防治措施
虽然水损害根本原因是水的作用，但是在损坏过程中涉及到了路面设计、施工、养护等多个方面的作用，因此解决沥青路面的水损害问题，必须各方协调分工、共同协作。
（一）防治水损害沥青路面结构设计
1.1 防水路面结构设计
（1） 沥青面层设计
表面层在满足基本性能要求的基础上应突出空隙率小、抗渗水性能好、水稳定性好、低温抗开裂能力较高的特点，中面层重点要体现出良好的抗渗性和抗剪强度，底面层在保证基本性能要求的同时，重点要体现良好的抗弯拉强度和抗渗性能,故面层结构宜选择悬浮密实型的AC或Superpave沥青混合料。
（2） 防水基层设计
半刚性基层具有较高的抗压强度、回弹模量及一定的抗弯拉强度等优良的力学性能、较好的板体性及整体性得到了广泛的应用。但同时半刚性基层作为一种散粒体材料，很容易在温度变化及水分散失时产生很大的收缩变形，进而会形成基层的收缩裂缝并进而反射到面层，易造成水损害。因此，为避免或减少半刚性基层的不利因素，以防水为主要目的的路面结构设计主要考虑模量较低、弯拉性能以及收缩性能较好的沥青稳定碎石（ATB）。
采用沥青稳定碎石基层的沥青路面具有半刚性基层沥青路面所不具备的许多优越性：沥青稳定碎石基层沥青路面，由于面层和基层材料结构的相似性，路面结构受力、变形更加协调；设计优良的沥青稳定碎石基层混合料能保证一定的空隙率，使水分顺畅地通过基层排出，不会滞留在路面结构中造成路面的水损害；沥青混合料对于水分的变化不敏感，受水和冰冻影响较小，不存在因为干缩裂缝而导致面层出现反射裂缝；沥青稳定碎石基层可以同沥青面层一起构成全厚式沥青面层，从而使得整个沥青面层的修筑时间减少。
（二）防治沥青路面水损害材料设计
1.1 面层混合料设计
从水稳定性的角度出发，选择SiO2含量低、碱值高的集料，可与沥青有较好的粘附性，对防水起到很好的效果。
沥青中的沥青酸和酸酐等极性较大的成分，对于沥青的表面活性具有非常大的影响，沥青的酸性越大，则沥青与集料的粘附性越强，沥青混合料的水稳定性也越好。在普通沥青不能满足粘附性要求时，有必要选择使用改性沥青。
1.2沥青稳定碎石基层混合料设计
沥青稳定碎石排水层混合料结构上属于骨架空隙结构，由矿料骨架和沥青砂浆构成的一种多相分散体系，力学强度主要是矿料之间的内摩阻力和嵌挤力，以及沥青砂浆与矿料之间的粘结力。这种结构对粗集料的强度要求比较高，而且要求有棱角，接近立方体，细长扁平粒料很少，必须具有完全的破碎面。这样粗集料间可形成良好的嵌挤作用，达到了足够的嵌挤力与内摩阻力，使得矿料骨架具有高度的稳定性以及抵抗外力的能力。对行车造成的水损害有很好的防范作用。
1.3抗水损害路面合理结构
通过对结构层及各层材料的充分研究与试验路现实论证，得出防水损害路面合理结构：面层采用Superpave沥青混合料防水结构层，此种材料能够有效的阻止水分进入路面结构，很好的保护了结构内部不受水分的损害；基层结构采用沥青稳定碎石基层混合料排水结构，能够将进入结构内部的水分顺利排出，防止水分的长期浸泡造成路面损坏。通过铺筑试验路对比验证，此类结构可有效降低沥青路面早期水损害。
（三）防治沥青路面水损害施工措施
1.1 提高沥青路面压实度与平整度
沥青混合料温度过低是路面压实度不足以及出现路面内部存水的主要原因。避免雨天、夜间以及低温施工，现场不得出现摊铺机等运料车的现象，也不得出现多辆运料车现场长时间等待，以保证摊铺及碾压温度。采用轮胎压路机，以增加路面的密实性。
1.2 防止沥青路面混合料离析
在沥青混合料正式拌和时，应严格控制混合料的矿料级配，使其在规定的级配范围内，并接近标准配合比。混合料运输过程中，不论气温高低均应用棉被覆盖，防止混合料表面温度降低、结壳，造成温度离析。
（四）防治沥青路面水损害养护措施
雨季要巡视排水设施的状况，及时清理堵塞的边沟和排水设施。对已经发生的路基沉降、开裂、坑槽立即采取补救措施；对路面排水不畅的应迅速疏导。
路面的损坏往往是由点到面，由局部到较大面积，因此采取预防性养护手段，可以将路面的损坏控制在早期和初期。采用热拌沥青混合料或者冷补材料及时补坑。对渗水严重的路段立即采用微表处全面封水[3-4]。
四 结论
在分析沥青混凝土路面水损害的类型及成因的基础上，通过试验路验证，提出防止沥青混凝土路面水损害的防治措施：采用合理的路面结构及适宜的材料，严把施工质量关和加强道路竣工后的养护工作。只要做到以上几个环节，既能防止沥青路面早期水损害的出现，延长道路使用寿命，又可带来较大的经济和社会效益。
五 参考文献
［1］钟建新,罗志刚.沥青路面水损害的影响因素和发展过程[J]. 北方交通,2009(1):4～7.
［2］石晓莉.浅析沥青路面水损害及防治[J].青海交通科技,2008(5):16～17.
［3］李剑. 公路沥青路面早期水损坏防治措施研究[D]. 长安大学硕士学位论文,2001,3.
［4］钱彬,杨东冬.关于沥青路面水损害的分析及其治理措施[J]. 山西建筑,2008,34(20):289～291.
沥青路面结构设计论文范文第6篇
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：
[1]崔大伟，毛爱明. 沥青透水路面在高速公路上的应用. 《江苏交通工程》 2003第6期．
沥青路面结构设计论文范文第7篇
关键词:内环快速路；沥青路面；破损成因；修补措施
中图分类号： U416.217文献标识码：A 文章编号：
0.引言
重庆内环快速路1995年动工，2002年交付使用。分别由兰海高速公路南环至北环段，包茂高速公路南环至童家院子段，沪渝高速公路北环至东环段组成，全长78.44千米，立交匝道全长45.10千米，路基宽31.5米，双向六车道，全封闭全立交，设计时速80公里/小时。
2010年1月1日，随着重庆绕城高速公路建成通车,原属于高速公路封闭运营性质内环高速公路整体调整为城市快速道路，实行开放式通行，定名为“内环快速路”。目前，内环快速路已成为重庆主城区重要的城市主干道，而城市核心区的转型和重庆快速发展的城市交通又赋予了内环快速路新的诉求，由此承担着重大的交通压力。
1.重庆内环快速路沥青路面损坏的主要因素
内环快速路沥青路面病害的产生，除自身存在的技术因素外，主要还存在以下主要因素。
1.1 交通流量因素
近年来，重庆作为国家重要的现代制造业基地和西南地区综合交通枢纽，城乡综合实力和可持续发展能力日趋增强。内环快速路作为重要的城市基础设施，一直是截流、疏导过境交通的主干道，担负着主城区现状中长距离、跨行政区、跨组团出行和货运的重任。按照重庆市城乡总体规划的设想，重庆将实施“交通引导城市发展”及“交通促进区域协调发展”的城市发展理念和策略，快速路周边区域已融入城市。然而，受城市空间结构和地形特点约束，重庆主城区道路网仍存在系统不完善、级配不合理，流量分配不均衡等问题，促使快速路利用率极高。据交通管理部门的不完全统计，内环快速路通行量已由接管时的约16.1万pcu/d，聚增到现在的约48.8万pcu/d，远远超出设计流量水平。
1.2 超载超限因素
因物流需要，迄今为止内环快速路未实施货运车辆的限行，每天约有3.0万辆次各种超限超载货运车辆上路行驶，使之成为快速路交通事故第一杀手。这些车辆超限通行，不断冲击和渠化路面，严重破坏了道路及附属设施，引发沥青路面各结构层永久变形，形成线性凹槽、车辙、松散、拥包、裂缝、坑凼和伸缩缝破损等病害，缩短道路使用寿命。
1.3 交通事故因素
内环快速路不均衡通分布特点和开放式运营，各种交通事故频发，仅2011年就发生各类交通事故4056起，这些交通事故不仅造成人民群众的人身财产严重损失，也对内环快速路道路设施安全带来极大威胁。交通事故带来的路面冲击痕迹，尤其是各种油污流入路面渗入沥青，使沥青混合料强度逐渐丧失松散变形，叠加荷载作用极易诱发结构层不均匀沉降，逐渐形成坑凼、裂缝等多种病害。
1.4 水损害因素
重庆是典型的夏长酷热，秋凉阴雨气候。加之道路排水系统不完善，雨水、道路冲洗和绿化用水，都会经路面缝隙或破损处渗入，直接威胁基础结构层的稳定性，使沥青面层集料之间黏结变异软化直至破坏脱落，加之车辆荷载的反复作用，导致沥青路面整体强度和承载能力下降，出现病害。
1.5 设计因素
设计是工程建设的灵魂，是工程质量的龙头。重庆内环快速路建设之初，国家对于高速公路沥青路面设计标准和技术规范尚不健全存在瑕疵。竣工资料显示，内环快速路设计时，采用的是高速公路水泥砼结构设计规范，缺乏对运营多年后加铺沥青面层的前瞻性，而加铺沥青柔性面层与刚性水泥砼基层结合的不充分，也是目前造成快速路沥青路面破坏的重要原因。
2.内环快速路沥青路面破损的修补方法
针对内环快速路沥青路面病害，我们的养护工作，追求的不是暂时性平坦，而是长久性使用寿命和安全质量。应对出现病害体质路面，仅靠传统铣刨重铺的施工工艺，往往存在治标不治本的现象，无法从根本上解决各种病害。
在进行内环快速路沥青路面各种病害整治前，我们对路面沥青各项指标进行了详细分析，并根据路面结构类型、设计使用年限、气温等实际情况，采取了相应的修复措施。
2.1 裂缝
内环快速路沥青路面的温缩型裂缝和疲劳型裂缝往往伴随路面纵向裂缝和反射型裂缝、沉陷等病害。沥青粘弹性混合材料对温度变化较敏感，如果道路基层密实度不均匀，各结构层连接不牢固，路面不均匀沉陷，或面层分幅摊铺时，基层施工与面层接泊未妥善处理等，在荷载严重超标或极端气候条件下，沥青应力松驰赶不上温度应力增长，面层温度收缩和基层反射劲度急剧增大，超过混合料极限强度或极限拉伸应变就会引发各种类型裂缝。
在实际工作中，机械化热再生材料对功能性病害热补，专业灌缝机预防性封堵灌缝等较为先进的养护手段，能有效防止病害的发展。(1)对于轻微且无变形的裂缝，多采用灌缝机直接填实沥青填充料，用压力式方法进行处理和封层。(2)对于较大面积基层收缩引起的反射裂缝以及面层的温度收缩性裂缝，采用清除尘土后，用灌缝机热沥青或乳化沥青填缝，贯穿切割、开槽、凿打、出渣、高压除尘、冲洗、除潮、加热等工序。其中加热能使灌缝材料与路面形成热接触效应，增加路面与材料之间的粘接性，最后用灌缝机使用专用路面橡胶沥青灌缝胶，对开好的裂缝进行压力注射式填料浇灌，降温后开放交通。（3）对于因沥青材料性能缺失、路面结构设计瑕疵、施工质量欠佳、年久失修等原因出现的大范围裂缝区，如果各结构基础层强度没有超出技术规范限定值，采用机械化热再生材料技术进行加热、耙松、恢复沥青性能，喷洒乳化沥青，添加少量新料压实的方法取代铣刨、破碎等传统方式进行修补。
值得注意的是，在应用就地热再生材料进行大面积道路病害整治时，对于中央分隔带的绿化，施工前应对其进行洒水，并采取覆盖隔热材料等方式进行保护。
2.2 车辙
车辙是内环快速路最常见，也是较难彻底治理的沥青路面病害，车辙对车辆行驶舒适度和安全性均有较大影响。鉴于内环快速路特殊的交通模式，传统的铣刨摊铺工艺往往需要封道施工，造成交通堵塞，故对于小范围初期车辙病害，多采用早发现、早预防、早治理的方式进行机械化热再生材料处理。施工前，根据路面结构，针对问题层面细集料偏多，含有一定水泥砂浆成分的特点，对其进行先期治理，施工时除了再生混合料性能须满足《公路沥青路面施工技术规范》要求外，还适当提高面层级配，降低粗集料与细集料的比例，形成嵌挤式和密实型级配，并适当控制沥青用量，提高沥青混合料稳定性，满足路面实际使用需求，提升抗车辙能力，有效延缓车辙复发，延长养护周期。
对于较为严重的横向、纵向、水稳层不稳定等大范围车辙病害，仍采用封闭交通，半幅施工和传统的铣刨摊铺工艺进行治理，根据病害区域大小和形成的原因，对面层进行铣刨、清除，对病害基层进行处治，按与道路原结构相同的沥青混合料铺就，最后摊铺新型沥青面层。
2.3 沉陷
内环快速路沥青路面出现的道路沉陷，表现范围区域较少，对通行舒适度有一定的影响。针对一般沉陷，多采用在沉陷处粗略凿面，喷洒或涂刷粘层沥青，沥青混合料将沉陷部分填补，施与小型压路机压实平整。如果遇见因土基或基层结构遭到破坏，而引起的一定范畴路面沉陷，按照原有道路结构形式进行处理。对于因地质因素导致的一定范围的路面沉降，采取挖除沥青面层，在沉陷部分加铺基层，重新作压实处理，摊铺面层的方式进行处理。
2.4 松散
快速路沥青路面松散病害，主要由沥青老化、沥青混合物渗水剥离、结构层骨料与沥青粘接性下降而产生的结合不紧密、结构层整体发生变化，再经过荷载作用造成的。当然，也不排除加铺沥青面层施工过程中，使用的沥青稠度偏低、用量偏少或沥青加热时温度过高、矿料粘附力不足、嵌缝料不规格，或在雨季施工等因素。
对于由沥青面层所引起的较大范围松散，多采用将松散面层料进行清除，重铺沥青面层。对于轻微松散，采用喷洒热沥青封面的方法处治，以达到消除松散的病害的效果和目的。对于局部严重松散或沥青失去黏性造成的松散，多采用挖补法处理。
2.5 坑凼
内环快速路沥青路面坑凼，是由于路面松散深度加大、龟裂等破损或水损坏性，在重力荷载作用下不断扩展恶化而形成的一种常见的病害现象。从病理分析，根源在于道路原有基层强度不足，局部基层强度和密水性缺陷，或施工过程中作业面积尘清理不干净、水侵蚀严重，混凝土层填充粗料或粗料多于细料，造成空隙率达不到设计要求。它严重影响路面平整度和美观度，对行车安全造成威胁，如果不及时修补，还会造成道路各结构层损坏。
对于坑凼的修补，多采用矩形呈阶梯状切割清凿至水稳层，清渣后进行填补沥青混合料，要求新填补部分碾压后略高于原有路面，待重力荷载压实稳定后保持与原路面相平。施工时新旧路面结合良好，开凿处槽边密封，增强抗水损能力，整体性能未有大的改变，填补用混合料级配类型，须与原路面结构层次相一致。
2.6伸缩缝
内环快速路桥梁伸缩缝破损，除各结构层出现病害情况外，路面积尘使伸缩缝堵塞，缝隙填充橡胶条未及时清掏，都将导致伸缩缝功能减弱破损。伸缩缝破损严重时会产生较强的颠簸性冲击，直接影响到行车的安全和舒适性，影响桥面铺装系和桥梁上部结构设施安全。
对于桥梁伸缩缝破损病害的整治前提，是必须保证和满足桥梁使用年限和行车舒适。一般采用切缝开槽、确定安装缝隙宽度、清理预留槽、拆除原伸缩缝、将基底清理干净，用泡沫将缝隙填实，埋筋部位钢构件进行植筋、焊接，浇筑及振捣专用快凝快硬干混砂浆“修复王”，进行1小时养护后，开放交通的方式进行修复。
2.7水损害
内环快速路沥青路面水损害修复和预防的目的，在于通过对路面的各种表面病害进行整治，提升抗水损害性能，防止和减少雨水、保洁用水、绿化用水等下渗，增加路面结构强度，延长道路使用寿命。对其进行整治和改造时，我们一般是结合路面其它病害一并整治，配合性改变原有的沥青混凝土级配，采用结构密实、设计空隙率小，对封水性起到一定作用的沥青混合料，配以机械化热再生技术，增强石料与沥青的粘附性，增强路面封水性。
3.结束语
综上所述，重庆内环快速路沥青路面病害的产生，除与本身的设计、施工质量、车流量、气候等因素有关外，更多的是与道路形成后的使用、养护和管理有关，一般来说，在路面病害形成初期，能够及时进行维护和预防,是防止病害进一步发展的根本措施。因此，如果要从根本上治理沥青路面破坏的质量通病，延长沥青路面的使用周期，提高投资效益，应该更多的从实际工作中，高度重视对已有病害病理特征的研究，在有明确的整治措施的前提下，做到养护和管理及时、高效。
参考文献
[1] JTJ0731-2001.公路水泥混凝土路面养护技术规范.
[2] 韩本胜.破损水泥混凝土路面修复技术研究.吉林大学硕士学位论文.2006.
[3] 公路旌工手册[M]．北京：人民交通出版社，2000．
沥青路面结构设计论文范文第8篇
[关键词] 沥青路面；早期破损；防治措施
[Abstract] Illustrates the types of damage of asphalt pavement and analyzes the seasons of damage of asphalt pavement from both internal and external factors. At the same time, this paper puts forward the prevention from three aspects of material selection, design and construction, and analyzes the disposal method of the damage of asphalt pavement.
[Key words] asphalt pavement；early damage；prevention
中图分类号：U416文献标识码： A 文章编号：
1 前言
据相关资料统计，截止2012年底我国高速公路通车里程达9.56万公里，这其中沥青路面所占的比重非常大，沥青路面结构的早期破坏问题也日益突出。调查表明，许多公路通车一至两年以后，甚至不到一年，其沥青面层就产生了大量麻面、松散、掉粒、唧浆、坑洞、网裂等破坏现象，结构内部剥蚀程度相当严重。
2 沥青路面早期破损类型及产生原因
2.1裂缝类
裂缝主要表现为龟裂、网裂和各种形式的纵横裂缝。路面裂缝使雨水很容易渗入沥青混凝土路面的面层、基层甚至土基内部，形成对路面的浸泡，降低了路基、基层的结构强度和面层的耐久性。
根据裂缝产生的原因，又可分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝两大类。荷载型裂缝主要是沥青路面在行车荷载作用下而产生的裂缝。非荷载型裂缝主要是温度收缩裂缝和温度疲劳，温度收缩裂缝一般起始于温度变化率最大的表面并很快向下延伸, 且随着时间的增长、沥青的老化, 沥青面层的抗裂缝能力逐年降低, 温度收缩裂缝也随之增加；温度疲劳裂缝由于环境气温反复升降，在沥青面层中产生的温度应力日复一日地反复作用在沥青面层中，沥青面层产生疲劳开裂。
2.2 变形类
沥青路面变形类破损主要包括车辙、波浪、拥抱。车辙主要出现于行车轮带处，是路面结构及土基在行车荷载作用下的补充压实,以及结构层中材料的侧向位移产生的积累所形成的永久变形。车辙的产生主要是在高温和荷载的综合作用下，荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限,使流动性变形不断积累,形成流动变形和失稳性变形。
波浪和拥抱的产生主要是由于沥青面层过厚、热稳定性差、面层与基层之间的粘结强度低，在车辆荷载水平作用下产生推移，形成高低不平的波浪形变形，严重时形成拥抱。
2.3 松散类
松散是由于沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落, 从表面向下发展的渐进过程。集料颗粒与裹覆沥青之间丧失黏结力是颗粒脱落的主要原因。
2.4 泛油类
泛油是沥青从沥青混凝土层的内部和下部向上移动, 使表面有过多沥青的现象。油石比偏大是出现泛油现象的主要原因，另外，高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的黏结力不足, 沥青很快就会从集料表面剥落并向上移动，也会产生更严重的泛油现象。
3沥青路面早期破损的预防
预防沥青路面早期破损的出现，主要从材料的选择、结构设计、施工控制这三个环节入手。
3.1 材料的选择
在寒冷、阴湿地区，要选用稠度小、针入度大和低温延度大的沥青，以提高混合料的低温抗裂性；骨料优先选用碱性石料，且级配良好、针片状含量少，当采用酸性石料时，必须掺入抗剥离剂等活性物质，改善石料和沥青的粘附性；在高等级公路施工中，尽量采用改性沥青，提高沥青的粘度和稳定性。
3.2 路面结构设计
对于沥青面层的设计，最主要的是要选择合理的沥青面层级配类型。按照美国对Superpave和SMA的综合研究，对沥青混合料要求目标空隙率控制在4%左右。但一般认为，沥青混合料的设计空隙率控制在3%~5%的范围内是适宜的，这可同时兼顾混合料的高温性能和水稳定性。至于空隙率与构造深度的矛盾,可以考虑同时采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)和改性沥青。
3.3 路面施工要求
由于施工工艺和程序控制不严格造成的路面缺陷主要有以下几方面：一是路面离析和不均匀严重，这样容易造成局部渗水，使路面出现病害；二是施工中压实不足，由于片面追求平整度，不能在温度较高的时候及时压实，不敢采用轮胎压路机，这样就造成了路面表层看起来很平整，通车不久就很快衰减；三是施工污染。沥青面层一般分为二层或三层，施工中把路面底层弄脏了，造成了层与层之间形成不了一个有机的整体，从而降低了路面结构层的承载能力。
因此，一定要严格控制施工工艺和程序，保证沥青混合料压实度、厚度及平整度达到设计和规范要求；有条件的话可采用大动力机械拌和设备，以便更好做到沥青混合料拌和均匀、油石比控制准确。
4 沥青路面早期病害处治措施
目前，国内外对沥青路面小面积早期损坏的修补方法有：传统修补方法、红外辐射修补方法及热辐射加热修补方法。
4.1 传统修补方法
传统修补方法是先划出所需修补坑槽的轮廓线，沿轮廓线用切割机切割至坑底稳定部分。然后用风镐、液压镐或铣刨机去除沥青路面的损坏部分, 将开挖后的沥青块、尘土、废渣清扫，废渣的清除要见到稳定面为止，同时将坑边四周的杂物清理干净。接着，喷洒粘层油，采用的粘层油可用改性乳化沥青或石油沥青，用量一般为0.4kg/，用手工或小型机具喷洒进坑槽及坑槽周边。最后利用综合养护车在现场拌制沥青混合料并将其填入坑槽, 摊平后用压路机压实。
4.2 热辐射加热修补法
热辐射加热修补方法是利用辐射加热技术来加热损坏的沥青路面，然后在补充些新的沥青混合料、摊平、压实。该方法类似于再生路面，这是因为两种方法都会利用原路的废旧沥青混合料，不同于再生路面的是，热辐射加热修补法没有将新的混合料与旧混合料混合，而是采用加热的方法将二者结合在一起。
4.3 红外加热修补法
红外加热修补是以液化石油气为燃料加热红外线辐射板, 利用红外线辐射加热损坏路面, 然后摊平并压实。这种方法与热辐射加热修补方法相似，只是加热的方式不同。
综上三种处治方法，后两种方法虽然无废弃旧料, 环保性较好，但由于没有对原路面结构进行深层处治，不能对病害进行较为彻底的处治。
5结语
沥青路面技术及新材料日新月异，为解决我国沥青路面早期破损问题，我们必须在学习新技术、应用新材料、认真总结自身经验教训的基础上开拓进取、深化研究。
参考文献:
[1]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]邓学均.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京:人民交通出版社,2001.
[4]陈荣生,俞建荣,唐蓓华.高速公路沥青路面水损害分析及其防治措施[J].江苏交通工程,1999(专刊).
沥青路面结构设计论文范文第9篇
关键词：半柔性复合路面，路面排水，设计
Abstract: will the larger gap rate asphalt mixture surface drainage and half a flexible complex pavement two kinds of advanced technologies combined with the structure design is the new concept, this paper, based on the provincial highway measured, with the help of the existing asphalt pavement design and application at home and abroad, through the simulation and test, analyze the pavement structure of the feasibility and rationality.
Key words: a flexible compound road, the road drainage, design
中图分类号： S276 文献标识码：A 文章编号：
半柔性复合路面最早为法国作为耐热用的面层，采用“Salviacim”施工法用在科涅雅克航空港的飞机跑道上。之后欧洲多个国家各自独立地继续对半柔性复合路面进行了多项研究，发表了有关半柔性复合路面材料的力学性能和路面结构设计计算方法的论文与报告，证实半柔性复合路面可以提高路面的高温稳定性并延长路面使用寿命。
高等级公路沥青路面防排水设计是路面设计的重要组成部分，设有大空隙率沥青混合料表层的排水性沥青路面可以迅速排除路面水，保证路面良好的使用性能和行车安全。
1 半柔性复合式路面结构排水设计关键技术
排水路面设置大空隙透水性沥青混合料表层，其与传统密集配沥青路面相比，结构上进行了透水表层的替换，通过表层材料的改善来提高路面表面性能，使雨水渗入到排水层内并沿路面横破、纵坡及配套排水设施从路侧向排除路面体。从结构功能和使用耐久性角度出发，必须加强其与下承载层的粘结效果、阻隔雨水从表层内再向下渗透。
复合式路面结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式，材料差异大，须考虑两种不同材料的紧密结合及沥青面层因下层为水泥混凝土刚性大而出现剪应力增大的问题，而且水泥混凝土路面板上存在接缝，使得复合结构中奇异部位突出，会在这些位置上出现反射裂缝。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大，但环境因素的负效应（雨水、氧化）常常使裂缝迅速扩散，从而缩短沥青面层的寿命。
因而半柔性复合式路面结构排水设计关键技术是：沥青路面与水泥混凝土路面的层间粘结、水泥混凝土路面的反射裂缝及沥青面层抗剪应力的问题。
2 结构层设计
依据交通量及其状况和公路等级对路面的要求及有关公路设计规范，结合沿线地形、水文、地质、气候以及筑路材料的分布情况等，以安全耐久、适用舒适、环保经济、和谐美观、因地制宜、合理取材、利于施工及养护等原则，结合高等级公路路面施工经验和材料供应，以BZZ-100为设计标准荷载,混凝土设计弯拉强度标准值为：0.5Mpa，设计年限：50年（长寿命路面设计），充分考虑超、重载车辆的情况，按全寿命周期成本理念进行路面结构组合及厚度计算。
根据各个结构层不同的厚度，组合成25种不同的计算工况，分析各种计算结构可以得出以下结论：
1）路表计算弯沉ls
上面层厚度变大，ls先迅速变大，达到一定峰值之后又迅速变小，最终趋向稳定，这说明增加上面层的厚度并不能对ls产生最终影响，当上面层厚度大于4cm已经没有必要。
2）对上面层底的最大拉应力σms
随着上面层厚值变大，σms值出现了近似波浪的变化曲线。在3cm厚时，σms出现最大的压应力。当其厚度超过一定值时，上面层均处于受压状态。
3）下面层层底拉应力σmx
上面层厚度的变化时，σmx首先迅速增加，然后又趋向平稳，并有一定增加趋势，这说明上面层厚度的增加并不能降低σmx，反而带来不利的影响。基层厚度变大时，σmx首先出现一个上凹的抛物线形式，而后又出现下凹的形式，达到峰值后，σmx值的变化速率较小。底基层对σmx的影响波动较大，没有规律可循。
4）基层层底最大拉应力σmj
上面层的厚度变化时，σmj值的变化出现近似上凹抛物线的形状，但当厚度大于4cm厚，σmj值变化非常平稳，当厚度超过一定值时，对σmj的影响已经很小，这说明上面层的厚度无需很大。
5）对基层层底拉应力σmd
上面层和下面层厚度变化时，σmd值的变化虽然有一定的波动，但是整体上呈下降趋势。基层和底基层的厚度变化时，σmd近似成直线下降，并且下降速度越来越慢。
6）土基顶面压应变εmt
底层与底基层厚度变大，εmt近似成直线下降，当超过20cm时下降速度越来越慢，当基层和底基层厚度分别超过25cm后，εmt变化已经非常小，这说明增加基层和底基层的厚度能有效地降低土基顶面的压应变。
由于复合式路面疲劳应力水平低于普通混凝土路面，在相同的设计寿命时水泥混凝土板和普通混凝土面板可减薄约1～3cm，但由于路面设计和施工中的众多不利因素，从路面的耐久性和可靠性出发，不宜过多减薄水泥混凝土层的厚度，这也符合刚性路面厚度的发展趋势。
基于以上结论分析得出最优的组合结构形式为：3cm透水沥青上面层+粘结层封层+10cm半柔性复合沥青混凝土下面层+30cm 5%水泥稳定碎石基层+30cm 3%水泥稳定碎石底基层+15cm天然砂砾底层。
3 粘结层设计
层间连续状态对上部结构层层底压应力的大小存在显著性影响，层间结合状态发生变化，会改变层间的受力情况。若是相邻结构层整体性很差，即使只在竖向荷载的作用下，其层底也会产生很大的拉应力。车辆的启动、制动和转弯，层底会产生更大拉应力，并且层间也会产生很大的剪切力，这样路面结构容易发生结构性破坏。因此较差的层间粘结状态将会严重缩短路面的寿命。因此，为提高透水性沥青路面的耐久性能，必须加强透水面层与半柔性复合下面层之间的粘结性能。层间的粘结力主要是由沥青混合料和介于透水面层与半柔性复合下面层之间的防水粘结层材料提供。
排水性沥青路面对粘结层材料的要求与桥面防水层材料十分相似。在对众多桥面防水层材料的使用性能进行调研的基础上，选择SBS改性沥青和橡胶粉改性高粘度沥青。根据排水性沥青路面粘结层材料的技术要求，对这两种材料的基本性能进行全面测试，进行的试验有：透水性试验、拉拔试验、剪切试验等。
从表3可以看出，两种材料对防水要求均能满足。根据前面对粘结层性能进行拉拔和剪切试验的数据分析表明，两种粘结层材料的剪切强度数值都在1.80MPa以上。考虑剪切试验中40°剪切角及工程中1.3的保证系数，两种粘结材料对应粘结层的剪切强度允许值也在0.84MPa以上，说明这两种材料均满足透水沥青路面抗剪强度要求。由于是在水泥混凝土板上加铺沥青面层，其散热性能差于普通沥青路面，并且在水泥混凝土板上罩面要求沥青混凝土具有较好的抗变形能力（从考虑防治反射裂缝和水平推移的角度出发）。要求沥青面层内部的高温稳定性更高。改性沥青较普通沥青具有更优越的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳耐老化、抗水损害的性能。所以采用改性沥青混凝土加铺水泥混凝土路面更能满足其对路用性能的要求。并且由于改性沥青的粘度较高，高温稳定性好，对抵抗高温状态下的水平剪切、提高沥青混凝土加铺层与水泥混凝土路面板的粘结有很大的帮助。
4 结论
高速公路路面排水设计的成功与否，是关系到高速公路路面建设成败的关键。
沥青路面结构设计论文范文第10篇
关键词：高等级公路；半刚性沥青路面；级配碎石；路面结构
中图分类号：U416.223
文献标识码：B
文章编号：1008-0422（2008）08-0210-02
1高等级公路半刚性基层结构常见破坏分析
半刚性基层的破坏主要体现在反射裂缝、低温缩裂和唧浆等。这些早期破坏形式通常不是孤立发生的，而是几种损坏形式同时发生形成的。对于材料自身性质引起的破坏可以通过半刚性基层材料的合理组成设计解决，如：调整结合料用量与比例、增加粗骨料含量并严格设计级配，以尽可能的减少其温缩和干缩系数，增加半刚性基层材料抗裂性能。对于由于施工原因引起的破坏，可通过合格的压实工艺达到合格的压实度等措施解决，但这仍不能从根本上消除半刚性基层沥青路面的潜在破坏。因此，应该从道路结构本身入手，设计出有效防止和减少裂缝的合理结构。
级配碎石由于是松散粒料结构，不传递拉应力、拉应变，当其作为上基层材料时，处于三向受压的状态。这些结构上的特点以及特殊的受力状态使得级配碎石层能充分吸收其下层裂缝释放的应变能，从而达到抑制裂缝的效果。级配碎石的隔离作用，大大改善了半刚性基层的温度、湿度状况（尤其是温度），极大的减少了半刚性基层遭受的温度变化、温度梯度以及湿度变化，从而从根本上消除和减轻半刚性基层的温缩和干缩，减少反射裂缝。
可以看出，采用具有一定厚度和严格级配要求的优质级配碎石作为上基层而半刚性材料作为下卧层，则这种上柔下刚式"组合基层"一方面在很大程度上能够防止和减少半刚性基层的反射裂缝，同时级配碎石基层还能起到具排水功能基层的作用。因此，这种结构既发挥了半刚性基层沥青路面高强度的优点，又在很大程度上克服了半刚性路面的缺点。
2设置级配碎石层道路结构特性分析
2.1碎石基层半刚性沥青路面破坏类型
具有级配碎石层的半刚性沥青路面由于其结构的特殊性，主要具有以下几个破坏类型：
2.1.1车辙
在级配碎石基层半刚性沥青路面结构中，级配碎石属于松散型材料，其自身不会因为局部变形而产生拉应力。但由于级配碎石基层对于下卧各层变形的适应或跟随，会将下卧各层的变形反映到路表面上来，加大路表车辙深度。当级配碎石层设置在半刚性底基层上，半刚性底基层刚度较大，表面产生的弯沉较小，因此对级配碎石的自适应性变形能够起到一定的控制作用。级配碎石层刚度小，主要靠颗粒之间的嵌挤力形成强度。因此在荷载的反复作用下，可能自身发生较大的变形，从而反应到路表面形成车辙。
2.1.2疲劳开裂
除了路表产生车辙这一破坏类型外，粒料基层上沥青面层底部弯拉应力或弯拉应变过大而引起的沥青面层疲劳开裂也是柔性沥青路面又一大类破坏类型。
级配碎石的变形会导致强度较高的沥青面层与级配碎石层之间出现孔隙。邱延峻通过分析认为，如果要闭合0.5mm的空隙，沥青混凝土底面将产生近似两倍于正常工作状态下的弯拉应变。因此沥青面层的底部产生的较大拉应力最终会导致面层的疲劳开裂。与此同时，在半刚性沥青路面中设置级配碎石夹层并不能改变半刚性底基层受拉应力这一不利状况。因此，半刚性底基层疲劳断裂仍然是导致这种半刚性沥青路面破坏的主要原因。
2.2各结构层的应力状态
半刚性基层和沥青面层之间设置一层级配碎石，通常级配碎石层的模量要低于半刚性基层，常温下沥青混凝土面层模量也比碎石夹层大，因此形成一种“软”夹层结构，这种结构会改变原来沥青路面结构中的应力状况。因此，有必要对设置夹层的半刚性基层沥青路面结构进行分析。
严格说来，沥青混凝土面层、碎石基层和土基均具有非线性特性，但相对于碎石基层而言，沥青混凝土非线性没有碎石基层材料显著。土基由于置于半刚性基层下，所受应力较小，故也可以不考虑其非线性。因此对于沥青混凝土、半刚性底基层及土基，其计算参数取抗压回弹模量E及泊松比，其值通过室内试验确定。
国内常用的高等级沥青路面典型结构中，沥青面层厚度通常在15cm～20cm范围内变动，基层厚度通常在30cm～40cm左右。对于级配碎石夹层通常设置为8cm～15cm之间。通过有限元分析，考虑以下几种不设夹层与设不同夹层厚度的结构，见表1。
2.2.1弯沉
由于级配碎石材料的回弹变形比较大，从表2可以看出，随着级配碎石层厚度的增加弯沉值也有所增加，但总的来说增加幅度不大，对弯沉的影响较小。
2.2.2沥青面层应力
分别计算沥青面层不同深度0cm、4cm、7cm、10cm处的应力，得表3。
在设置夹层后，对沥青混凝土上面层较上部分的应力影响不大，随着面层厚度的增加，影响越来越大；同时，随着级配碎石夹层厚度的增大，影响也越来越大。在面层的底部，设置夹层后的弯拉应力近似为不设的2倍。此时级配碎石层的模量在450MPa左右。可知面层模量与级配碎石模量之比非常大，路表面承受的荷载大部分将由刚度较大的面层来承担。这是导致沥青混凝土路面底面弯拉应力急剧上升的原因。
2.3 半刚性基层底弯拉应力
半刚性基层沥青路面中，基层的刚度较大，是主要的承重层，所承受的拉应力较大。结果见表4。
从表4可以看出，在设置了级配碎石夹层后，不但对半刚性基层弯拉应力的影响不大，而且略有减小的趋势。
2.4 土基顶面压应变
有表5可知，在设置了级配碎石层后，由于其也具有一定的扩散荷载应力的能力，因此分布到土基顶面的荷载有所减小，即土基顶面的压应变减小。
从上述的四项指标计算的结果可以看出，沥青面层和半刚性底基层之间设置级配碎石夹层前后，道路结构的破坏类型相似。各项指标中改变最大的是沥青面层底面弯拉应力或者应变。在没有设置级配碎石夹层之前，由于半刚性基层模量比较大，荷载主要通过半刚性基层进行扩散，因此沥青面层底面承受的弯拉应力不大，有时几乎承受压应力。设置级配碎石夹层后，级配碎石的模量相对于沥青面层的模量而言较小。再加上级配碎石层与沥青面层之间的粘结性能不好，通常处于层间光滑状态。因此，当荷载作用在路面上时，沥青面层将受到较大的弯拉应力。沥青路面半刚性基层中加入级配碎石基层后，由于级配碎石层具有一定的刚度，因此在一定程度上承受并扩散了从面层传递来的荷载应力。因此半刚性基层受到的荷载作用减少，受到的底面弯拉应力略微减小。同时，土基顶面的压应变也变小。
3碎石基层半刚性沥青路面主要设计控制指标
作为路面结构设计的控制指标，必须能够反映路面破坏的本质，同时，这样的指标在理论上易于计算，并易于测试。级配碎石夹层半刚性沥青路面可选择的主要设计控制指标为路表弯沉、沥青面层底部弯拉应力（应变）以及土基顶面压应变。
3.1路表弯沉
我国沥青路面设计规范采用弯沉作为设计指标的原因在于，我国研究者认为弯沉指标是一项不仅能够反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在着一定联系的指标，控制弯沉的大小是为了防止路面发身沉陷、弹簧、网裂等因综合强度不足所导致的损坏。不采用国外一般使用的土基压应变指标的原因在于压应变难以测定，而且认为路标弯沉值实际上包含了土基和各层路面材料的竖向变形在内，相对土基压应变而言更为全面。
但是当分析荷载同路面损坏之间的关系，采用弯沉作为设计指标是不合理的。这是因为弯沉是一个表征整体刚度的指标，而路面结构整体刚度不足可能是因为基层刚度不足，也可能是因为土基强度不足，两种情况下路面结构的损坏类型和使用寿命不一定相同，而采用弯沉作为设计指标则无法分辨出两者间的差别。
3.2面层底部弯拉应力/应变
由于级配碎石夹层模量较小，并且设计时假设其与面层之间的层间接触为完全光滑，因此引起沥青面层底面的弯拉应力明显增大。
以表1中的四种结构类型为例，假设道路等级为二级，设计累计标准当量轴次为150万次。进行面层底部弯拉应力计算时，假设面层为中粒式沥青混凝土。计算结果表明加设级配碎石层的道路结构面层弯沉均能符合要求，但弯拉应力均不能满足要求，此时若按求得的面层底部弯拉应力计算的设计年限内累计标准轴次很小，具体值可见表6。
反算值远小于设计的轴载次数150万次。因此相对于弯拉应力（应变）更能控制结构的破坏。
3.3土基顶面压应变
控制路表弯沉的目的是为了控制路面结构整体刚度，而控制路面结构整体刚度是为了保证不发生剪切破坏或避免产生过多的塑性变形。除了采用控制路标弯沉以保证整体刚度的方法外，还可以采用更直接的方式，即控制土基应力或者应变的方法。国外的设计方法常采用土基顶面竖向压应变作为设计指标。
4结论
目前，世界上一些著名的柔性路面设计方法，如AI法、Shell法、比利时方法等，都是以土基顶面压应变和沥青面层底面拉应变为主要控制指标，用以防止柔性路面过大的车辙和沥青面层疲劳破坏。
值得注意的是，AI法和Shell法等国外主要设计方法均未将路表弯沉（路面表面总变形）作为柔性路面主要设计指标，Shell法尽管提到了路面表面总变形，但也仅仅作为次要指标来考虑。与国外主要设计方法不同的是，我国仍主要以路标弯沉作为设计指标，并验算沥青面层和整体性材料基层弯拉应力。从以上具有级配碎石夹层半刚性沥青道路结构的破坏类型以及结构内部特性可以看出，对于具有级配碎石上基层的半刚性沥青路面，在结构设计时，应重点分析沥青面层底面受到弯拉应力或者应变以及土基顶面的压应变，这两者将真正成为控制路面结构设计的主要因素，同时也应兼顾半刚性底基层的弯拉应力。
参考文献：
[1] 王明昌，徐士启，王乐福等.半刚性路面基层冲刷唧浆的影响因素与纺治.公路，1998.
[2] 曹建新.重载交通下级配碎石基层材料组成结构与动力特性的研究.工学硕士学位论文.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2001-12.
[3] 邱延峻，孙振堂.柔性路面路基土的永久变形.西南交通大学学报，2000-04.