沥青路面结构设计论文篇1
1．1综合排水设计的原则在对沥青路面结构进行优化时，要做好路面排水设计，这样可以延长路面的耐久性，也可以增强路面的承载能力。南方地区，由于夏季雨水比较多，如果路面排水设计存在漏洞，很容易造成路面积水问题。另外，设计人员还要合理布局道路周围的排水设施，需要充分考虑路面结构组合设计。另外，在进行路面改建施工时，也需要结合实际，对道路排水系统进行更改，提高路面的防渗性以及路基的承载能力，使沥青路面结构组合设计更加优质。
1．2增加路面结构层功能性的原则沥青路面是道路施工中常见的类型，沥青这种材料的性能比较强，在设计其层面结构时，要注意提高路面的抗滑性以及耐磨性，还要提高路面结构的抗剪性以及抗拉能力。由于道路暴露在外界环境中，所以自然气候因素以及车载作用力对其质量影响比较大，如果面层材料的强度不高，粘结力不强，则会影响路面的整体质量，还会影响其功能的发挥。面层的等级越高，其承受车载的能力则越强。在城市快速路以及一级公路设计中，由于交通量比较大，所以设计人员需要增强路面结构层的功能，要选择优质的施工材料，提高混凝土面层的质量。沥青结构层一般是由细粒式沥青混凝土作为表面层，中、粗粒式沥青混凝土作为中下面层构成，既可有效防水又可保证强度，所以，优化路面结构层设计，应注意确保路面的刚度以及稳定性。
2沥青路面结构组合类型之间的影响
2．1各结构层荷载应用分布特点路面在投入使用后，其各个结构层会受到荷载作用力的影响，而且荷载的大小随道路结构层的深度而递减，在不同的层面中，需要应用不同的施工材料，这些材料的强度会随道路结构层的深度而减小。所以，在设计路面结构层时，需要以强度自上而下的递减方式进行组合，这种组合类型在沥青路面设计中应用较为广泛，而且收到了较好的效果。在对路面基层进行施工时，要充分利用施工材料，按照就近的原则多利用当地材料，这样有助于降低工程造价。在对沥青路面的组成材料以及构件进行重新组合时，要分析材料强度随深度的变化规律，当路面结构层之间的模量相差较大时，要注意控制结构层间的拉应力，如果其差值超过材料的承受范围，则可能出现沥青路面结构层断裂的问题。根据以往设计经验，土基与基层的模量之比需要控制在0．08～0．40之间，而基层与面层回弹模量之比需要控制在0．3，道路设计人员，在对沥青路面结构组合进行优化时，要避免出现拉应力过大的问题，要根据不同的结构层，选择不同的材料，只有掌握好各结构层材料变化规律，才能设计出最佳的组合方案。
2．2各结构层特性以及相互影响沥青路面结构是由多种材料构成，在不同的层面上，需要应用不同的施工材料，这样材料的强度以及影响有一定差异。在组合的过程中，要注意其相互之间的影响，消除各结构层特性的不利因素，并采用有限的措施，对结构层组合类型进行限制。在沥青混凝土道路工程中，经常会用到石灰以及水泥这类材料，其受温度影响比较大，如果施工工艺存在漏洞，会导致路面出现大量的裂缝现象，所以，设计人员需要采取有效的措施降低基层材料的收缩问题，可以增加细料含量，还可以增大结合料的剂量，从而降低反射裂缝出现的概率。设计人员可以适当增加面层厚度、设置沥青碎石缓冲层、设置应力消散层或吸收层等;在潮湿的粉土或粘性土路基上，不宜直接铺筑碎(砾)石等粗颗粒材料。必要时可在路基顶面设土工布隔离层，以防止相互掺杂而污染基层，或导致过大变形而使面层损坏。层间结合应尽量紧密，避免产生滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。沥青面层与半刚性基层或粒料层之间应设置透层沥青，根据施工条件如多层沥青层次能否连续施工、施工期内是否多雨等采取相应的层间结合措施。
3结语
沥青路面结构设计论文篇2
本文主要对沥青路面的水损害问题进行分析探讨，提出一些防治措施，延长公路的寿命。
关键词：沥青路面水损害防治
1、沥青路面水损害研究现状分析
随着沥青路面在高等级公路中广泛使用，其路面耐久性和早期破坏问题也日
益突出。调查表明，许多高速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、卿浆、坑洞、网裂等破坏现象，结构内部剥
蚀程度相当严重。这些现象都严重削弱了沥青路面的使用性能，大大缩短了其使
用寿命，同时也带来了巨大的经济损失，阻碍了沥青路面及其应用技术的进一步
推广。在对路面早期破坏现象广泛调查的基础上，各国道路科研工作者发现，沥
青路面的早期破坏现象都与水有关，即水的破坏作用是关键因素之一。为此，开
展沥青路面水损害问题的研究很有必要。
国外发达国家早在二十个世纪60年代开始，就开始沥青路面水损害的研究。
从水损害的形成机理、影响因素，评价水损害的试验方法到水损害的控制、防治
等各个方面都进行过研究，并取得了相应的成果。但由于沥青路面水损害所涉及
的因素极其复杂，至今许多问题都没有得到很好解决，因此还在不断地研究之中。
国外在提高沥青路面水稳定性方面所做的研究工作，研究内容主要分为：对评价沥青混凝土水稳定性试验方法的研究；对混合料离析与不均匀问题的研究；对排水结构层的研究；对抗剥落剂与集料性质的研究；在粘附一剥落理论方面的研究常见的粘附理论研究等。
在我国，汽车工业起步较晚，轴载轻，高等级路面在改革开放以后才得到广泛发展，在水损害方面的认识相对滞后，理论研究起步较晚。无论是在对水损害的机理认识，还是在对防治沥青路面水损害的应用性研究方面，其深度、广度都与国外有相当大的距离。对于沥青与集料粘附性能的研究，国内多是从改善沥青在温度、老化方面的路用性能着手的，而在集料的性质对沥青与集料之间粘结性能的影响方面研究较少。
2、沥青路面水损害的原因分析
通过研究分析，本文把沥青路面产生水损害的原因只要分为以下几个方面：
（1）设计因素
随着市场经济的日渐繁荣，交通流量的结构组成发生了巨大的变化，高等级
公路的建设速度突飞猛进，这就给设计和施工周期提出了严峻考验。近年来工程
项目一旦立项就对设计周期提出了严格的时限要求，致使在勘测设计过程中外业调查不够深入、细致。如有些项目采用“边设计、边施工、边变更”的方法。近些年技术人员流动也相对频繁，且有些设计人员缺乏新技术、新工艺的学习培训和应具备的设计经验与工程实践经验，设计单位在完工后工程回访很不够，以致设计很难完全达到从实际出发、因地制宜的目的。
（2）施工管理及施工因素
这方面的因素主要是人为因素。现在公路施工人员的素质、技术良莠不齐，存在相当的差异性。有些施工队伍对公路路面施工技术更是陌生，特别是路面工程师对高速公路用沥青混凝土及沥青面层结构还缺乏应有的了解；对沥青混凝土的拌合、摊铺和压实机械设备的使用性能都不熟悉。施工的管理人员也缺乏高速公路工程实施的管理经验；在这种情况下，沥青路面难免出现一些严重的早期破坏。
（3）裂缝导致的水损害
裂缝主要分为两种：横向裂缝、纵向裂缝。横向裂缝反映在面层上主要是沥青混凝土的温缩裂缝，沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料，温度下降时，沥青混合料逐渐变硬变脆，并发生收缩变形，当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，沥青路面表面就会被拉裂，并逐步向下发展，形成上宽下窄的横向裂缝。当土基含水量较高施工时未做等载或超载预压在高填土后土基出现不均匀沉降。土基施工时天气干燥，局部路堤填料土块粉碎不足，路基压实不均匀，
暗埋式构造物因构造物长度限制，路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度
不够。半填挖路基或旧路加宽路基由于填料不同或土体固结程度不同往往发生纵向裂缝。这两类裂缝都会增加沥青路面的渗水性，加快路面的水损害程度。
除了以上几个因素外，造成水损害加剧的因素还有：车辆超载、土基和基层因素等。
3、沥青路面水损害的一些防治措施
（1）完善路面的结构设计
“强基薄面”一直是我国路面结构设计的指导思想高速重载交通的发展正在
冲击着我国原有路面结构设计的方法和理论。我国的路面结构设计和材料设计的
方法是脱节的，各自独立进行，存在着严重的理论缺陷。而实际上结构设计是材
料设计的前提，材料设计是结构设计的保障与载体，二者相辅相承，密不可分。
这也是导致我国部分沥青路面产生水损害的原因之一。结构与材料设计的合理性，以及二者的统一性是从根本上减少早期破坏的前提。因此，提高路面结构和材料设计的合理性，实现结构设计与材料设计的一体化具有重大的现实意义。
（2）提高路面的排水设计系统要求，建设畅通排水系统
沥青路面应设计良好的排水系统，使路面水很快排除，做好各层排水，防止
水份从基层、垫层进入混合料中，使面层高出地下水位足够高度，确保路基稳定。
（3）加强施工阶段的管理
加强施工阶段的管理主要包括原材料的控制和施工人员的监督两个方面。
国外路面施工质量离散性很小，首先一点是材料非常标准。若材料的均匀性
差，即使试验室、试验路做出再好的结果，工程中也难以实现。因此完善管理，
严格购货合同，有效控制集料的颗粒形状、颗粒组成和力学性质才是保证混合料
的均匀性的前提之一。首先要把好招标及订货关，进货关，使用及保管关;同时材料进场后一定必须严格按规格分别堆放，并要有严格的隔离措施，避免不同规格的集料堆交错，避免人为增大集料变异性。
对施工人员的监督，可以采用施工质量动态控制的方法，随时检查施工的质量，对存在问题的地方及时更正，提高施工人员的基本素质。
（4）加大公路的养护管理
在养护维修时应考虑以下因素:一是水损害的平面位置及对行车的影响大小，行车对水损害的继续发展有什么影响;二是水损害的严重程度，仅仅是沥青面层破坏还是基层出现破损，是结构性破坏还是非结构性破坏;三是经济条件可供使用的维修费用有多少，或者怎么样做是经济的;四是维修的目标是一次性完全恢复还是采取分期维修措施。
沥青路面结构设计论文篇3
【关键词】沥青路面；车辙；路面结构分析；材料组成设计；变i法
0引言
由于车辆渠道化行驶，重载车辆和轮胎压力增加，我国高等级公路沥青路面大都产生了轻重不一的车辙。车辙的出现不仅影响了路面的平整度、舒适度、而且危及行车安全。车辙是路面结构层在一定的车辆荷载作用下产生的不可恢复的塑性变形的累计。在半刚性基层沥青路面总的永久变形中，沥青面层的贡献达到80%以上。车辙的影响深度在路表下10cm范围内。车辙形成的原因，总的来说，是由于沥青混合料的抗剪强度特别是在高温情况下抗剪切强度不足所致。
1沥青面层应力应变分析
1.1计算理论和结构参数的选取
弹性层状体系理论和相应的计算机程序的发展为分析路面应力应变状态提供了手段。在传递车辆荷载时，路面各层的作用大小是相对的，在一定的环境和交通条件下，路面内应力应变状态取决于：①材料力学性质（动态模量、回弹模量）；②各层结构厚度；③结构形式（材料层次相对位置，各层刚度的相对性等）。应力应变分析时，根据弹性层状体系理论，把路面结构层简化为四层体系，主要考虑主承力结构层：沥青面层、基层、底基层和路基，用基于多层弹性层状体系理论专为道路设计而编制的Bisar程序计算分析标准荷载作用下路面结构内的应力应变大小，分布规律及影响因素。
计算图式如图1所示。其中荷载为标准轴载，既考虑垂直荷载，又考虑水平荷载，水平荷载系数取f=0.02；层间采用完全连续状态。
1.2剪应力计算和结果分析
在常温条件下，考虑水平荷载（f=0.02）作用时，对于不同计算点（a、B、C、D），沥青面层范围内，剪应力和剪应变在路表下不同深度处的大小及分量值计算结果如表2。剪应力随深度的分布曲线如图2所示。
分析以上计算结果，可得如下一些结论：
（1）在沥青面层上部，轮隙中心处剪应力较大，且随计算点位向轮隙中心移动，主剪应力方向越趋向于水平；
（2）在沥青面层下部，单圆中心处剪应力最大，且随计算点位向单圆中心移动，主剪应力方向越趋向于竖直方向。
究其原因，主要是在沥青面层上部，由于水平、垂直荷载的共同作用，沥青面层发生剪切滑移；而在沥青面层下部，水平荷载的影响变得很微弱，沥青面层主要承受垂直荷载的作用，以发生竖向的压缩变形为主，这一点可从竖向压应变沿深度分布规律中得到验证。所以沥青面层的永久变形由两部分组成，一是表面（上层）的剪切滑移，二是中下层的竖向不可恢复变形的累积。
故对于半刚性基层上9cm厚的沥青面层，为了减少或避免车辙的产生，采用两层式的沥青面层结构组合方式时，上面层和下面具体的分层位置，可根据剪应力分布来确定。在不同计算点主剪应力分布图上作最大主剪应力沿深度分布趋势线，如图2所示（用max表示），从趋势线可以看出，在路表下4cm深度处曲线有一凹点，该点的剪应力值相对较小，所以以此点作为上下面层的分界点：一方面可以避免层间连接处剪应力过大，层间抗剪强度不足而发生层间剪切滑移；另一方面也方便层间分工，进一步提出对各结构层的功能要求。
1.3竖向压应变的计算和结果分析
沥青面层的模量和基层的抗压回弹模量是影响较薄沥青面层（h1≤10cm）结构内的竖向压应变的最主要的因素。半刚性基层有相对较大的抗压回弹模量，且受环境的影响很小。沥青混合料中作为结合料的沥青是一种温度敏感性材料，在交通量一定的情况下，温度便成为影响沥青面层抗永久变形能力的主要因素：①温度升高使材料的模量和抗剪强度降低，即沥青面层抗永久变形能力降低；②温度升高更使沥青面层处于受压状态并增大竖向压应变。
温度升高，沥青混合料的模量明显降低，沥青面层内的应力应变状态也会发生相应的变化。为了考虑温度的影响，分别取不同的e1值进行沥青面层内应力应变计算。因在同一横断面上，单圆荷载中心处（a点）的竖向压应变最大，故取此点作为计算分析点。计算结果如表3和图3所示。
从以上计算结果，可得到以下基本结论：
（1）随沥青面层模量e1的减小，面层内的竖向压应变迅速增大；
（2）对于不同的e1值，竖向压应变的峰值位置位于沥青面层的中下部。
综合沥青面层的剪应力和竖向压应变的分析还可得到，为了减小车辙，上面层的沥青混合料，在高温时应具有较高的抗剪强度和较高的抗剪切变形能力；下面层的沥青混合料，当温度升高时不会因模量值降低太多而在车辆荷载作用下产生过大的竖向压缩变形。
2沥青混合料组成设计
路面结构应力应变分析结果表明：基于半刚性基层沥青路面结构的抗车辙变形的要求，9cm厚的沥青面层采用4cm+5cm的两层式结构组合形式，且根据两结构层的层位功能，上面层的沥青混合料应具有较高的抗剪切变形能力，下面层的沥青混合料应具有较高的抗压缩变形能力。
2.1沥青混合料类型的选择
近年来，我国修筑的大量高等级公路在使用过程中不同程度上都存在一些沥青路面的早期损坏，如：松散、泛油、剥落和坑洞等现象。分析这些早期损坏产生原因，就沥青路面本身来说，可归结为沥青混合料抗水损害能力不足、路面压实度不够。而影响沥青混合料抗水损坏的一个致命的原因就是沥青混合料类型与路面结构层厚度不匹配，由于集料最大粒径过大，公称最大粒径的集料偏多，因而造成混合料容易离析、压实困难、空隙率偏大，导致松散、剥落和坑洞等早期损坏。根据1998年出版的Superpave施工指南的建议，作为经验法则，沥青面层厚度应等于或大于集料公称最大粒径的3倍，对于粗的混合料，这个比例还应增加。
我国《公路沥青路面施工技术规范》对有关沥青混合料选择要求及组合原则要求中提到：沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与压实厚度相匹配。对热拌热铺密级配沥青混合料，沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5～3倍，对Sma和oGFC等嵌挤型混合料不宜小于公称最大粒径的2～2.5倍，以减少离析，便于压实。所以，对于4cm厚的上面层和5cm厚的下面层，分别选择公称最大粒径为13.2cm和19cm类型的混合料，如aC-13型和aC-20型沥青混合料。
解析沥青混合料强度形成机理的表面理论是采用库仑的内摩擦理论来分析沥青混合料的强度，认为它是由两部分组成的：一部分是矿质集料骨架的强度，表现为颗粒间由于嵌挤锁结而产生的摩阻力，另一部分是沥青的胶结强度，表现为沥青与集料间的粘结力和沥青本身的粘聚力。在高温状态下，沥青结合料的粘结作用大幅度下降，车辆荷载产生的强大的水平推挤力和水平剪切作用主要由矿料级配的嵌挤作用来抵抗。以集料嵌挤为主的骨架密实型沥青混合料，高温稳定性主要依靠粗集料的嵌挤作用，故一般具有较高的抗车辙能力。
2.2沥青混合料级配设计
Superpave的集料组成是在集料的特性和质量符合其规范要求的前提下，总结了前人的理论和经验，以控制点和限制区的形式得出的，它给级配的选择提供了更大的余地。Superpave的控制点是对粗集料进行控制，使其不离折、不推挤。是限制细集料特别是天然砂含量以防止出现“驼峰级配”，避免压实不稳定区的形成，保证集料具有适宜的矿料间隙率，减小车辙现象的产生。
贝雷法给Superpave级配骨架选择和评价提供了一个很好的思路，贝雷法对集料颗粒进行了分级细化，细集料逐级填充上一级粗颗粒形成的空隙，所需要的填料数量根据上一级集料所形成的空隙大小而定，粗细集料多级嵌挤填充以达到最大的密实度和最佳的嵌挤效果。级配组成计算的i法与传统使用的K法和西方国家采用的n法是相通的。具体表示如下：
沥青混合料集料组成中各级不同粒径d处的通过率：
px=p0ix（%）（1）
式中：p0DD公称最大粒径D处的通过率，以90%～100%控制；
xDD级数，x=3.32lgD/d；
iDD通过率递减系数。
林绣贤先生给出的i=0.64～0.70的范围值，是借助于Superpave的集料级配设计法和贝雷法的检验标准而得到的，是Superpave法与贝雷法的综合而以i法的形式表示。以一式总成了两设计方法的精华，使用方便。下面就以式（1）为基础，采用变i法进行集料级配设计，其中以0.22D作为粗、细集料的分解点，对粗集料部分取i=0.65，细集料部分i=0.69，并结合实际情况进行适当调整。最终确定的集料各筛孔通过率如表4所示。
试验结果表明，两种沥青混合料均具有较高的抗车辙变形能力，完全满足规范要求，且其它路用性能如低温抗裂性、水稳性良好。由此也说明采用变i法进行集料级配设计是可行的。
3结语
本文针对目前半刚性基层沥青路面的主要破坏形式-车辙，根据路面结构分析结果，指出沥青面层的永久变形主要由两部分组成；并依据应力应变分布规律确定了9cm厚沥青面层的合理分层位置；从结构分工角度出发，提出上下面层沥青混合料的功能和路用性能要求；按层位功能要求对沥青混合料进行了优化设计，同时验证了变i法在工程中应用的可行性。
参考文献：
[1]沈金安.沥青及沥青混合料的路用性能[m].北京：人民交通出版社，2001.
[2]郝培文，吴徽，张登良.不同沥青用量与级配组成对沥青混合料抗车辙性能的影响[J].西安公路交通大学学报，1998，18（3）.
[3]朱照宏，许志鸿.柔性路面设计理论和方法[m].上海：同济大学出版社，1987.
沥青路面结构设计论文篇4
【关键词】城市道路；道路路面结构层；设计
1道路工程技术标准
1.1主线及地面辅道道路等级
主线（Sa路）：城市i级主干路
Sa路（地面辅道）：城市i级次干路
1.2计算行车速度
主线（Sa路）：50km/h
Sa路（地面辅道）：40km/h
地面道路SC路：红线宽度36m，双向两车道
Sa路：红线宽度60m，双向四车道
1.3车行道宽度
小型汽车专用道：3.50m
大、小型汽车混行：3.75m
1.4荷载等级
土基回弹模量：30mpa
路面设计荷载：BZZ-100标准轴载
最大填土高度：从景观方面考虑，为保证立交区比较通透的视觉环境，道路最大填土高度：≤3.0m。
2道路工程路面结构设计方案研究
2.1道路路面结构设计原则
（1）根据国内高等级道路使用性能中存在的主要问题，路面结构设计采用“强基、薄面、稳土基”设计理论、以及全寿命成本费用理论，在路面结构设计中采用力学性能、使用性能双控指标设计，优化路面结构和材料。
（2）根据本工程初步地质条件和经济发展情况，从技术、经济角度出发，半刚性路面作为首选路面结构方案。
（3）在进行路用材料选择的过程中，应根据工程交通、气候特征、荷载大小、轮胎压力、车速、交通量等项目条件，开展针对性结构设计。
（4）设计中应根据国内高等级沥青路面初期、早期损害的现状，路面各结构层材料选择必须表现出优良的使用性能，质量稳定。
（5）沥青面层厚度应从力学性能、使用性能、施工质量三个方面综合确定。沥青面层结构厚度与混合料公称尺寸相匹配，使用结构层稳定性好、以不影响施工，具有良好的级配组成，施工时避免离析，加强路面压实质量。
（6）做好路面排水综合设计，克服高等级道路中的水破坏问题。
（7）在满通功能的前提下，选择环保、降噪路面材料，满足道路沿线的生态、环保要求。
2.2道路路面结构材料选择
1）沥青上面层
目前常用的沥青混合料按级配类型分主要有三大类：密级配沥青混凝土（aC），开级配沥青混凝土（oGFC），间断级配沥青混凝土（Sma）不同级配类型的沥青混合料其路用性能差别较大。由分析得出，oGFC类沥青混合料抗老化性能和疲劳耐久性能较差，为改善oGFC类沥青混合料的抗老化性能和疲劳耐久性能，国外通常采用价格非常昂贵的高粘沥青拌制沥青混合料，本工程所处地区的雨水量不大，但是黄土等风沙较大，易造成oGFC的空隙堵塞，加剧路面的损坏；aC类沥青混凝土高温性能尚可，低温、水稳定性能等综合性能较好，成本较低，但抗车辙性能和抗滑性能较差；近些年来aC类沥青混合料在高等级道路路面结构中应用较为广泛，其施工质量控制也得到了较大提高。Sma沥青混合料的高温抗车辙性能和低温抗裂性能都比较好，Sma类沥青混合料的施工质量控制方面要求比较严格，其单位成本高。但具有较好抗滑性能和降噪功能，其综合技术性能最好。
综合考虑本项目引桥纵坡较大，对抗滑要求较高的特点，经技术经济指标比较，本工程主线道路均采用Sma-13作为上面层，地面辅道采用aC-13作为上面层。
2）沥青中、下面层
中面层应具有很强的高温稳定性和耐久性。因此，中层必须满足以下要求：
（1）具有很强的高温抗变形能力；
（2）具有很高的强度，以抵抗荷载的重复作用；
（3）具有很强的抗水作用能力。
下面层在一般情况下极少出现可计量的永久变形，其主要作用是具有足够的耐久性，抗疲劳性能。所以下层必须满足以下要求：
（1）具有很高的强度，以抵抗荷载的重复疲劳作用；
（2）较好的抗低温开裂性能；
（3）较好的变形协调能力和抗反射裂缝性能。
沥青混合料中面层、沥青混合料下面层力学性能和路用性能要求较上面层弱较多，在满足技术要求的基础上，从经济角度出发，选择aC类密级配沥青混凝土为中、下面层。
3）下封层
对于高等级道路增设下封层可以起到以下作用：
（1）加强沥青面层与基层之间的紧密结合，使各结构层之间不产生层间滑动，提高路面结构整体性。
（2）当基层铺筑后不能及时铺筑面层而需要通行车辆时，铺筑下封层可以避免车辆污染基层，减少基层的损坏。
（3）避免沥青面层由于孔隙过大或后期沥青面层开裂后路表水渗入路面结构而长期积滞在基层表面，造成基层冲刷、松散、和唧浆现象。
（4）避免由于层间滑动而造成底拉应力过大的不利情况。
本工程采用改性沥青应力层铺法表面处治，即为改性沥青应力吸收膜。
4）基层
用不同试验方法测得半刚性基层强度指标分歧较大；水泥碎石劈裂强度远大于二灰碎石劈裂强度。
从以上数据分析表中可以得出，无论是早期强度、力学性能，还是抗裂性能，水泥稳定类均较二灰稳定类好，长期使用情况表明，水泥稳定类路段的反射裂缝数量和比例均小于二灰稳定类。因此，本工程结合地方特性、综合经济指标，推荐水泥稳定砂砾作为本工程基层材料。
2.3道路路面结构设计方案
1）新建道路路面结构设计
（1）主线行车道设计
上面层：4cm，Sma-13，Sma改性沥青混凝土
中面层：5cm，aC-20，中粒式沥青混凝土
下面层：7cm，aC-25，粗粒式沥青混凝土
改性沥青应力吸收膜设计：
基层：30cm，5%水泥稳定砂砾（分两层）
垫层：30cm，天然砂砾
总厚度：76cm
（2）地面辅道行车道设计
上面层：4cm，aC-13，细粒式沥青混凝土
下面层：7cm，aC-25，粒式沥青混凝土
改性沥青应力吸收膜设计：
基层：30cm，5%水泥稳定砂砾（分两层）
垫层：30cm，天然砂砾
总厚度：71cm
（3）非机动车道设计（下转第322页）
（上接第302页）面层：4.5cm，aC-13，细粒式沥青混凝土
基层：20cm，5%水泥稳定砂砾
垫层：20cm，天然砂砾
总厚度：44.5cm
（4）人行道设计
上面层：6cm，预制混凝土透水砖
下面层：3cm，m10水泥砂浆
基层：15cm，5%水泥稳定砂砾
垫层：15cm，天然砂砾
总厚度：39cm
2）改建道路路面结构设计
SC路需拓宽改建，大部分路面结构均翻挖，因此采用老路路面结构挖除，新建路面结构的方案。
（1）车行道路面结构设计
上面层：4cm，aC-13，细粒式沥青混凝土
下面层：7cm，aC-25，粗粒式沥青混凝土
（2）改性沥青应力吸收膜设计
基层：30cm，5%水泥稳定砂砾（分两层）
底基层：30cm，天然砂砾
3结语
道路工程设计中，在对道路的路面等级、面层类型、基层类型选定后，就应考虑各结构层如何安排的问题。路面结构层的组合设计是按行车和环境因素对不同层位的要求，结合各类结构层本身的性能，进行合理的安排和设计。通过道路结构层的组合设计，使整个路面结构既能承受行车荷载和自然因素的作用，又能最大限度地发挥各结构层的效能。
【参考文献】
[1]JtGe40-2007公路土工试验规程[S].
沥青路面结构设计论文篇5
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
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沥青路面结构设计论文篇6
关键词：Rap冷再生乳化沥青泡沫沥青
1前言
截止2012年底我国公路里程已经突破410万公里，高速公路里程达到9.6万公里。在我国已建成的高级和次高级路面中，沥青路面的比重最大。每年12%左右的沥青路面的维修改建产生大量被铣刨下来的旧沥青路面材料（Rap），采用合适的再生方法，使得这些Rap得到技术上可靠、经济上合理的重新利用，将产生巨大的经济和社会效益，有利于可持续发展目标的实现。因此，开展Rap再生利用技术研究，具有重大的现实意义。
2沥青路面再生
2.1再生方法
根据美国沥青再生协会（aRRa）的定义和分类，将沥青路面再生分为：冷刨法，厂拌热再生，就地热再生，冷再生，全厚式再生。
2.2冷再生的优缺点
冷再生主要指对原路面进行再生利用的过程中不需要热能的使用。冷再生具有如下几个显著优点：
（1）可用于处治多种路面病害类型。
（2）可大大减少路面中反射裂缝的出现。
（3）可在不改变路面纵横线形的前提下改善路面的结构承载力。
（4）可减少路面施工过程中对能源、集料、沥青等的需求，从而可以降低工程成本。
（5）可以减少环境污染，节约自然资源，有利于环保。
3冷再生方法
3.1乳化沥青冷再生
3.1.1乳化沥青概述
乳化沥青（简称乳液）是由两种互不相容的物质——沥青和水通过机械分散而制得的沥青乳浊液。
乳化沥青主要由沥青、乳化剂、稳定剂和水组成。乳化沥青按微粒所带电荷可分为阴离子型，阳离子型和非离子型3类；按破乳速度快慢又可分为快凝型、中凝型和慢凝型3种，而快凝型又有快凝（QS）和速凝（RS）之别。
3.1.2乳化沥青冷再生技术优点
乳化沥青冷再生技术具有以下优点：
（1）可以有效地解决半刚性基层反射裂缝问题，延长沥青面层使用寿命。
（2）能够节约大量的沥青、砂石等原材料，节省工程投资，有利于废料处理、保护环境，因而具有显著的经济效益和社会效益。
（3）拌和、施工工艺简单，在路面压实后可以立刻开放交通，缩短了施工时间又保持着同样良好的养护效果。
（4）施工期间无挥发物产生，利于环保；施工受季节和气候影响较小。
3.2泡沫沥青冷再生
3.2.1泡沫沥青概述
沥青的发泡过程实际上是在膨胀腔内完成的。需要选择膨胀比较大、半衰期较长的发泡条件来制作泡沫沥青。这也是进行室内发泡试验的最终目的，即寻找某沥青得到最优良发泡效果时所采用的发泡条件，这个发泡条件一般称为最佳发泡条件。最佳发泡条件一般由沥青温度和发泡用水量组成，最佳发泡条件下的发泡效果称作最佳发泡效果。
3.2.2泡沫沥青冷再生技术优点
作为一种实用性的路面技术，泡沫沥青冷再生具有多种优点，主要如下：
（1）可用于处治多种类型的材料，包括优质和劣质的路面材料以及回收的路面材料等，通过泡沫沥青稳定处理，可增强待稳定材料的强度、稳定性及耐久性等；
（2）通过稳定处理旧路面材料，可解决废弃物的堆置问题，减少环境污染，并可实现资源的再生利用；
（3）泡沫沥青冷再生过程中，仅需加热沥青，集料等不需加热和烘干，因此可以有效节约能源；
（4）由于泡沫沥青在稳定材料中的特殊分散方式，泡沫沥青冷再生技术可节省沥青结合料的使用量，从而降低工程成本；
（5）泡沫沥青结构层施工期间无挥发物产生，利于环保，且施工受季节和气候影响较小；
（6）泡沫沥青结构层早期强度增长较快，施工后可立即开放交通（交通量不大的情况），无需长时间的专门养生。
3.3乳化沥青冷再生技术与泡沫沥青冷再生技术对比
在原材料方面，2种冷技术所需原材料都容易获得，乳化沥青冷再生段所用Rap筛分为0～9.5mm和9.5～37.5mm两档材料，而泡沫沥青冷再生段所用Rap没有筛分。
混合料配合比设计方面，种2冷再生混合料采用完全相同的强度、水稳定性等等设计标准，设计流程也基本相同，只是冷再生混合料工程设计级配范围有所区别。
在施工工艺方面，泡沫沥青冷再生的特点是施工受气候影响较小，并且养生时间短，最多3天后即可加铺上部结构，在改造工期紧张情况下有时间优势，主要的施工控制点是泡沫沥青的生产质量。但泡沫沥青冷再生需要沥青加热和安全措施，以及专门的泡沫沥青发生装置和泡沫沥青冷再生拌和设备。乳化沥青冷再生的特点是施工控制相对简单，施工工艺成熟，在国内接受程度高，重要的施工控制点是碾压的时机和含水量的控制，并且设备不需要专门改造。
在工程成本方面，乳化沥青再生比泡沫沥青成本高10%左右。
4结论
冷再生技术，能够节约大量的沥青和砂石材料，节省工程投资，具有较好的社会经济效益。本文主要陈述了沥青路面再生方法，并着重阐述了冷再生技术中的乳化沥青冷再生技术以及泡沫沥青冷再生技术，对于其原材料和配合比设计以及它们的优点进行了简要论述。针对两种沥青路面冷再生技术，需要通过中长期跟踪检测计划来对两种沥青路面冷再生技术的使用效果来进行更全面评价。深入研究冷再生结构强度形成机理，针对不同结构类型的旧路面，与旧路调查资料一并建立数据库，研究出适用的再生方案，逐渐建立一个再生结构组成模型，为以后冷再生施工提供参考依据。
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沥青路面结构设计论文篇7
关键词:沥青公路；路面；设计；路面结构；材料设计
前言
随着我国经济快速的发展，道路交通迅速增长，大型客车和重型货车逐年增加。沥青混凝土路面设计、研究工作随着设计理论逐步完善，设计方法逐步合理，施工工艺不断改进。沥青混凝土路面因其有着行驶舒适、噪音小、施工周期短、养护方便等优点,在公路建设中受到越来越多的亲睐。随着废旧沥青混合料再生技术的逐步推广,更符合当前节约资源、环保的要求和走可持续发展道路的基本国策,因此,沥青路面已成为东部沿海地区新建公路项目路面类型的选择趋势。从已建沥青路面的使用情况上来看,沥青路面普遍达不到设计寿命,有些公路甚至使用不到两三年就不得不进行大面积翻修。这其中的原因是多方面的,但也有不少是由于设计过程中不够深入细致,设计的路面结构不合理,造成了使用性能上缺陷。公路路面结构层出现的坑槽、开裂、车辙等路面结构破坏现象，其防治的关键还在于针对路基路面排水设施和路面沥青混凝土结构层进行合理的设计和布置，同时通过选用合理的路面结构类型，控制沥青混合集料采用的原材料类型和质量，尽量采用先进的施工技术和现场管理措施，严格控制路面结构的施工质量，是完全可以杜绝沥青混凝土早期病害，有效提高沥青混凝土路面结构的耐久性。
1路面设计弯沉值的确定
柔性路面结构体系比较复杂,首先它是以层状结构支撑在无限深的路基上,各层材料性质多变,实际具有弹―粘―塑和各向异性,特别还受到周围环境的气候、水文、地质的影响。其次,作用在路面上汽车荷载的轻、重、多、寡以及分布不均匀等。所有这些因素都造成了试图建立一个精确的、通用的路面结构设计数学模型几乎是不可能的,因此我们现在采用的路面设计理论是经过某些假定、简化过程的半理论、半经验的设计方法。此外,虽然路面计算公式中没有明确给出安全系数,但数学公式在推导过程中的假定、简化以及经验资料的分析取值都是偏安全考虑的。也就是说;在通常情况下采用现行的路面设计方法是可靠和安全的。
但是从设计角度来说是可靠和安全的计算方法(包括采用的设计参数)若照搬来计算施工检验弯沉却是不可靠。例如确定筑路材料回弹模量的大小:对于设计而言取小一些计算出的路面结构偏厚,偏安全,这是合理的。但较小的回弹模量计算出的弯沉值偏大,若以此弯沉作为施工检验指标无疑是在人为降低路基、路面的强度指标,与真实情况不符。但如果适当加大路基、路面的回弹模量值再重新计算检验弯沉,则显然当计算至路表顶面弯沉时必然与原设计容许弯沉值不符,这与设计又产生了矛盾。
《公路沥青路面设计规范》(JtGD50―2006)中规定:“高速公路、一级公路、二级公路的路面结构,以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力及半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。三级公路、四级公路的路面结构以路表面回弹弯沉值为设计指标。”其中路表面回弹弯沉值反映的是路面结构整体刚度,路面各层层底拉应力是作为控制结构层疲劳开裂的设计指标。
目前,由于对沥青层底拉应力的检测手段和方法还都不完善,设计单位基本上都还是以设计弯沉值作为沥青路面的设计指标。在设计弯沉值的计算上,一般是根据项目可行性研究报告中预测的年平均日交通量和车型比例组成,来计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次,再结合公路等级、车道数,路面结构类型,计算得出路面的设计弯沉值。由于可行性研究报告中预测交通量是确定公路建设标准的理论依据,交通量的大小直接影响着公路等级、路基宽度,为了迎合某些领导的主观意志,实际交通量预测中往往存在着人为因素,不能反映出真实的交通需求。另外,从当前社会汽车保有量的发展速度来看,特别是在沿海经济发达地区,运营公路的实际交通量增长率比当初理论上预测交通量要大很多,这就使得路面设计弯沉的计算缺乏可靠的理论数据支持。在车型比例组成上,各种车型的轴重分布以及车辆的空载,满载和超载等因素很难在轴载计算中定量的得以体现,综合考虑这些因素,路面设计弯沉的确定不能仅仅建立在理论计算的基础上,应该实事求是地根据工程实际经验来确定。
2路面结构类型的选择
沥青路面结构层次的合理选择和安排,是整个路面结构是否能在设计使用年限里承受行车荷载和自然因素的共同作用,同时又能发挥各结构层的最大效能,使整个路面结构经济合理的关键。路面面层因直接承受行车和自然因素的反复作用,要求强度高(抗拉和抗剪切)、耐磨耗、抗滑、热稳性好和不透水,因而通常选用粘结力较强的结合料和强度高的集料作为面层材料。沥青面层可以分为单层、双层或是三层。双层结构分为表面层、下面层,三层结构分为表面层、中面层、下面层,其中表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、抗裂耐久的性能;中面层、下面层应具有高温抗车辙、抗剪切、密实、基本不透水的性能,下面层应具有耐疲劳开裂的性能。面层的类型应与公路等级、使用要求、交通等级相适应。基层主要承受由面层传递的车辆竖向荷载,并把它扩散到垫层或土基中,具有足够强度和刚度的基层是高水平行驶质量的必要保证。基层应根据当地材料的调查,根据交通量及其组成、气候条件、筑路材料以及路基水文状况等因素,选择技术可靠、经济合理的结构层。路面结构组合设计是一项经验性比较强的工作,实际工作中存在着以下问题:
沥青面层的组合设计中随意性比较大。一般是结合交通量根据经验而定,如三、四级公路可采用单层式,二级以上公路一般采用双层式,交通量特别大的一级公路和高速公路可采用三层式。因此不同的设计人员可能会设计出完全不同的路面结构,特别是一级公路,在交通量相近的情况下,有的采用两层式,有的采用三层式,两者的厚度差别一般在3cm以上,这样设计出来的路面结构要么偏薄,容易造成早期损坏;要么偏厚,造成工程投资上的浪费。
在沥青层厚度的拟定上对于最小压实厚度重视不够。为保证沥青混合料形成均匀而压实稳定的结构层次,各结构层必须具有一定的厚度,规范要求各层的厚度不宜小于3倍的混合料公称最大粒径。例如当沥青层为12cm时,习惯上设计成上面层5cm中粒式aC-16+下面层7cm粗粒式aC-25,这样下面层的厚度与混合料的公称粒径就不满足3倍比例关系。
气候条件的影响在设计过程中容易忽视。如某地区属亚热带季风气候,全年雨量充沛,夏季气候炎热,沥青面层的选择应密级配沥青混合料(aC),密级配沥青混合料又分为粗型(aC-C)和细型(aC-F),分别适应不同的气候和交通量条件,设计中容易混淆这两种材料的适用性。
路面基层设计不够合理。沥青路面基本上都是采用半刚性基层,基层材料一般就地取材,有水泥稳定类、石灰及工业废渣稳定类等。沿海地区多山,石料来源丰富,路面基层一般采用水泥稳定碎石基层。基层的厚度和水泥含量的控制也是设计中较难把握的,水泥剂量太小,不能保证基层的强度;水泥剂量过大,不仅不经济,而且还容易引起基层裂缝的发展。基层的厚度不仅要满足路面结构整体强度的要求,还要考虑施工中分层压实效果。设计中经常出现25cm厚的基层厚度,这样分一层施工则太厚,难以压实;分两层为12cm+13cm则太薄,导致基层产生过大的拉应力而开裂。
3路面材料设计参数的取值
《公路沥青路面设计规范》(JtGD50―2006)中规定:路面设计中各结构层的材料设计参数应根据公路等级和设计阶段的要求确定,高速公路、一级公路施工图设计阶段应选取工程用路面材料实测设计参数,各级公路采用新材料时,也必须实测设计参数。高速公路、一级公路初步设计阶段或二级及二级以下公路设计时可借鉴本地区已有的试验资料或工程经验确定。可行性研究阶段可参考规范中附录设计参数。
路面设计过程中需要的材料设计参数主要是沥青混合料和基层材料抗压模量、劈裂强度以及土基的回弹模量。实际工作中,设计单位一般没有力量去进行路面材料的测试,比较理想的是在路面实施阶段获取第一手的设计材料参数,但是建设程序上,工程的实施必须是施工图设计文件经交通行政主管部门批准后才能进行,也就是路面结构设计完成后才能实施,而所以造成从可行性研究到施工图设计,路面设计中材料参数大多都只是根据规范中附录的材料设计参数参考资料取值。而规范由于是面向全国的,考虑了不同地区、不同气候条件等因素的影响,给出的设计参数范围比较宽泛,如中粒式沥青混凝土在20℃时的抗压模量,规范给出的参考值是1000mpa～1400mpa,高值和低值之间相差的幅度有40%之大。设计人员取值的随意性比较大,有的就保守的取参考值中的低值,这样事实上就给施工单位预留了很大的“偷工减料”的空间,造成施工质量不高,出不了精品工程。
4建议
(1)设计弯沉值应该在理论计算的基础上,根据同类工程经验对其合理性加以分析判断,使之符合工程实际情况。
(2)公路建设管理部门根据当地路面建设经验和使用效果,拟定出适合各级公路的典型路面结构,以指导路面设计工作。
(3)根据施工期间现场材料试验参数,允许设计单位对路面设计进行合理调整。
参考文献
[1]JtGD50―2006公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社.
沥青路面结构设计论文篇8
【关键词】公路工程；沥青路面；结构设计；影响因素；应用
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。
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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
沥青路面结构设计论文篇9
关键词：高速公路；沥青混凝土；路面结构；设计问题；对策
中图分类号：U412.36+6文献标识码：a文章编号：
在现代高速公路建设中，由于沥青混凝土路面具有平整性好、行车平稳、强度和耐久性好等特点，其已经受到越来越多施工单位的青睐。不过，与此同时，随着车辆轴载的明显增加以及重车比例的不断增加，沥青混凝土路面已经遭受了非常明显的损坏。在对高速公路沥青混凝土路面结构设计的问题以及高速公路沥青混凝土路面结构设计的对策这两个问题进行分析之前，我们先来了解一下高速公路沥青混凝土路面结构的组成。
1.高速公路沥青混凝土路面结构的组成
由于高速公路沥青混凝土路面的结构通常是由面层结构、基层结构、底基层结构和垫层结构组成的，所以对于这个问题，我们可以从面层结构、基层结构、底基层结构和垫层结构几个方面进行阐述。
1.1面层结构
高速公路沥青混凝土路面的面层结构主要是由沥青表面处治、沥青碎石以及沥青混凝土等三种结构类型组成的，具有耐磨、抗滑、密实、稳定等特质。它主要是由集料和沥青混合料铺筑而成的，根据不同的层位和功能要求可以将其分为不同的层次，在不同的层次内，需要采用不同的材料。
1.2基层结构
高速公路沥青混凝土路面的基层结构主要是用来承受强度和重力的。对于以重型货车通行为主的高速公路来说，可以采用刚性的水泥混凝土基层，而对于一些基本上不需要承受重力的高速公路，则可以适当采用柔性基层，这种类型的基层不仅具有良好的抗裂、防裂能力，而且还能提高承载力。
1.3底基层结构
底基层结构位于基层结构以下，由于它离路面的表面还有一定的距离，所以受大气温度、湿度等影响不是特别明显。这种结构所选用的材料与基层结构基本相同，在一定的情况下，还可以适当地降低材料的标准。
1.4垫层结构
垫层结构位于底基层之下，直接与路基的顶面接触。垫层的设置是有一定的条件和前提的，比如为防止路基受到过高地下水位的影响而设置的防水垫层，为保证水源不进入路面结构而设置的排水垫层等。垫层结构设置的目的就是为了满足路面结构某一种功能的要求。
2.高速公路沥青混凝土路面结构设计的问题
在对高速公路沥青混凝土路面结构进行设计时，有很多不得不注意的问题，比如排水问题、混合料配合比问题等。在这所有的问题中，可以说，排水问题是最为重要的，这是因为实践已经证明大多数高速公路的损害，如龟裂、下陷等都与水的侵蚀密切相关，可以说，水是造成高速公路沥青混凝土路面发生早期损坏的重要原因。因此，加强对高速公路沥青混凝土路面结构的排水设计是保证整个高速公路设计顺利进行的基础和前提，具有非常重要的意义。在对高速公路沥青混凝土路面结构进行排水设计时，比较常见的问题是为了追求路面的平整度，减少压实的遍数，从而使路面的实际空隙率增大，这使得高速公路沥青混凝土路面在遇到下雨天气时，会出现坑槽、松散等路面破坏现象。除此之外，如果沥青混凝土的面层厚度与最大粒径不相匹配，也容易造成路面的实际空隙率增大，不仅给施工带来一定难度，而且还会严重影响到高速公路的合格与安全等。
3.高速公路沥青混凝土路面结构设计的对策
既然在对高速公路沥青混凝土的路面结构进行设计时，比较容易出现一系列的问题，而且这些问题给高速公路的质量与使用寿命带来了很大的影响，那么我们就应该及时采取一些有效的措施，以更好的解决这一问题。归结起来，对高速公路沥青混凝土的路面结构设计，我们可以提出以下对策，即合理设计路拱横坡、正确选择超高渐变段的合成坡度、合理设置纵坡等。
3.1合理设计路拱横坡
路拱横坡设计的合理化是保证高速公路表面降水得到有效排除的关键。在对高速公路的路拱横坡进行设计时，通常会使路基横坡和路肩横坡均取最大值，不过与此同时也必须将行车安全等因素考虑在内，如果路基横坡和路肩横坡的取值过大，对行车安全会带来将极大影响。除此之外，为了为施工提供便利，在设计时宜将横坡与行车道保持相反的方向，以避免路肩积水汇集到行车道上，给行车安全带来影响。
3.2正确选择超高渐变段的合成坡度
对超高渐变段合成坡度的正确选择是防止路面积水的重要途径。一般来说，在对高速公路沥青混凝土的路面结构进行设计时，为了美观考虑，会把超高渐变段设计的缓一些，不过如果超高渐变率被设计得过小又极易造成路面的局部积水，给行车安全带来影响。在设计时应尽量将实际情况考虑进去，根据实际情况的需要进行设计，这样才能更好的设计出合理可靠的超高渐变段合成坡度，减少安全威胁。
3.3合理设置纵坡
纵坡的合理设置能够使挖方路段路面的正常排水。对于这个问题，主要可以从两个方面进行努力，首先，不能将凹形竖曲线的最低点设置在挖方路段内，以防止自由水排出的困难；其次，在较长挖方路段，纵坡的坡度一定要设计合理，起码要满足断面边沟以及边坡汇水流量的需要和要求。
4.结语
近年来，我国高速公路的发展非常迅速，不过与此同时，需要引起注意的还有高速公路沥青混凝土路面结构设计中所出现的诸多问题，如果不进行及时有效的解决，高速公路将会面临更大的损坏。本文从高速公路沥青混凝土路面结构的组成、高速公路沥青混凝土路面结构设计的问题以及高速公路沥青混凝土路面结构设计的对策三个角度来进行了阐述，希望可以为以后的相关研究和实践提供某些有价值的参考和借鉴。在具体进行论述的过程中，由于各种各样的原因，可能还存在着这样那样的问题，在以后的研究和实践中要加以规避。
参考文献：
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沥青路面结构设计论文篇10
【关键词】高速公路；沥青路面；典型病害；松散；泛油；防治措施
1.引言
松散和泛油虽不是路面的主要病害形式，但在某些时候还是会遇到。到底沥青路面为何会出现松散和泛油等病害，本文就对此问题展开讨论，针对沥青路面松散和泛油病害的类型，产生原因，防治对策等进行了详细的论述。希望本文能够起到抛砖引玉的作用。
2.松散及泛油病害特点
松散大多发生在沥青路面的使用初期，是沥青混凝土表面层中的集料颗粒脱落，并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粘结力是颗粒脱落的主要原因。现行规范中对高速公路沥青路面松散病害的分级标准见表1所示。常见的沥青路面松散见图1~2所示。
图1构造物接头处松散
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称作泛油。新建沥青混凝土路面在通车后的第一个高温季节，特别在连续多天高温后，在大量行车特别是在重载车辆作用下进一步压实，易导致沥青混凝土内部过多的自由沥青向上移动，产生泛油现象，油石比偏大地段表现的尤为明显。高温季节雨水侵入沥青混凝土内部后，如沥青与矿料的粘结力不足，沥青很快会从集料表面剥落并向上移动，产生更严重的泛油现象。在绝大多数情况下，泛油仅产生在行车道上，而且是间断式的片状分布。
规范中对泛油病害无分级标准，只描述为“路表呈现沥青膜，发亮，镜面，有轮印”。常见的沥青路面泛油现象如图3~4所示。
3.病害原因分析
3.1松散的形成原因。
3.1.1混合料设计中存在的问题。
沥青混合料设计中存在的问题主要包括矿料为酸性石料、所用的矿料过湿或所选用的沥青胶结料粘结力差，从而使得沥青膜与集料之间缺乏有效的粘结；设计所用的沥青用量偏少，使得沥青膜的裹覆厚度不足，在外部水的作用下使集料从混合料中脱离形成松散。
图2行车道松散（水损坏引起）
图3行车道大面积的泛油
3.1.2混合料施工中存在的问题。
施工中有两方面的因素如果处理不好可能引发混合料出现松散，一是混合料的拌和，另一个是混合料的运输。混合料的拌和过程中拌和不均匀，部分混合料集料缺乏有效的胶结料粘结，或者拌和过程中温度过高，使得沥青老化可能使混合料在摊铺后出现松散；另外，运输过程中若混合料出现离析、未进行有效保温或运输距离较长使混合料温度过低都可能引发施工后混合料出现松散。
3.1.3养护不及时。
当路面出现麻面时，若不及时养护则路面会在车辆荷载的作用下出现松散。因为路面出现小麻面后，上层石料间就有了相互移动的余地，在汽车荷载的作用下也就容易被振动脱落而浮散在路表。这些石料在行车的作用下，搓动被沥青粘着的石料，促使后者脱落。此外，小麻面中常常积水，又会使石料表面沥青膜剥离，油石间的粘结力减弱，石料松动脱出，导致路面松散破坏。
图4路面局部的泛油
3.2泛油的形成原因。
3.2.1沥青混合料设计及施工中存在的问题。
沥青混合料设计及施工中存在的问题是引发沥青路面发生泛油的主要内部因素。
沥青混合料的设计中存在的问题主要有两个：一是沥青混合料的设计孔隙率过低，这样高温季节在车辆荷载的作用下混合料中的自由沥青无处容身，只能向外溢出，从而形成泛油，特别是对于密级配的沥青混合料而言，这种情况出现的较多；二是混合料设计中油石比的设计值过大，混合料中的自由沥青过多，这样虽有利于增强混合料的低温抗开裂性能却也易使混合料发生泛油。
混合料施工中存在的主要问题为：混合料拌和楼的计量不准，使油份过多或者矿粉的添加量不足，从而使混合料中的自由沥青偏多，在高温季节及车辆荷载的作用下自由沥青外溢形成泛油；混合料的运输及摊铺过程中混合料发生的离析，细集料集中的部位孔隙率偏低而油份含量又偏高，从而使得混合料在高温季节出现泛油；混合料施工于秋末冬初的低温期，待温度升高时路面易出现泛油。
3.2.2气候变化的影响。
近年来，全球气候逐渐变暖，夏季最高气温不断升高，而冬季则不再寒冷。年平均、月平均气温与上世纪九十年代比有了很大的变化，特别是高温天气的发生更频繁，持续时间更长。沥青路面作为一种柔性路面，对温度的抵抗力、适应力十分有限。随着夏季气候温度的不断上升，地表温度实际上还远高于空气温度，沥青材料的粘滞度不断降低，易于渗透，在车辆荷载的作用下极易引发路面泛油。
3.2.3交通状况的影响。
交通量的持续快速增长，特别是超载超限运输的严重泛滥为路面泛油提供了巨大的外力能量。随着国民经济的增长，交通运输事业蓬勃发展，超载超限运输在市场经济对利益最大化的极端追求下变得日益严重。高速公路的年平均日交通流量不断增加，部分路段甚至已达饱和状态，而且这其中，超载、超限车辆等大吨位车辆所占的比重还在不断增加。大交通量、超重荷载的复合作用使路面不断地变形，混合料越来越密实，孔隙率越来越小，夏天里软化的沥青，特别是上层油石比偏大的部分，多余的沥青在油面的变形中极易被挤压溢出，并且随荷载等因素的增大而加剧，造成泛油。
4.防治措施
4.1沥青路面松散防治措施。
防治沥青路面出现早期松散破坏有以下两个方面途径：一是增强沥青混合料的粘结强度，即沥青与集料的粘附性，采用高粘度的改性沥青或是添加抗剥落剂可以提高集料与沥青的粘附性，减少松散显现发生；其次，是要做好级配设计，好的级配不易离析，且容易碾压密实，也骨架结构好，抗变形能力好。此外，级配设计一个关键的指标是空隙率，适宜的空隙率是路面结构非常关键的因素，是减少松散发生的重要内在原因。最后，便是加强施工质量的控制，尽量减少路面离析，离析是造成路面局部松散和泛油的重要的直接原因。
4.2沥青路面泛油防治措施。
一般来讲，发生车辙的路段常常伴随有泛油现象，所以，两者的成因有大部分是相同的。相对于马歇尔设计方法的最佳沥青用量而言，沥青用量正常而发生泛油的情况，显然是因为沥青混合料设计方法本身存在缺陷造成的。所以，研究并采用能适应新情况的沥青混合料设计方法是解决早期损坏的根本途径。