沥青路面结构设计
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沥青路面结构设计范文第1篇
一、重载对沥青路面的影响
（1）重载作用下沥青路面疲劳特性。沥青路面受重载作用产生疲劳开裂，是沥青路面受损的主要原因，重载疲劳是因为沥青路面的施工材料和施工质量有一定的局部缺陷，导致不均匀混合料的薄弱位置，发生重载疲劳开裂现象。通过对沥青路面疲劳裂缝的观察，沥青路面的开裂从面向下发展，从而判断出沥青路面表面重载应力是造成沥青面层疲劳开裂的主要原因。（2）重载作用下沥青路面车辙特性。公路车辙的成因可以分为两方面：一种是沥青路面的压密变形，另一种是沥青路面的剪切变形。沥青路面的压密变形问题一般出现在路面铺设后初期投入使用阶段。沥青路面的剪切变形主要是因为重载压力条件下沥青混合料的上层受到了强大的剪应力的作用，使得路面的面层产生了塑性变形，出现了车辙损坏。所以，研究重载作用下沥青路面车辙的深度，对于防止沥青路面初期受重载造成车辙损坏的成因有很大的帮助。目前，计算车辙深度模型种类很多，shell方法，对于车辙深度的验算较为常用，但是具体计算车辙深度模型还需要根据实际需求进行选择。
二、重载作用下沥青路面的设计
（1）材料设计。沥青路面在重载压力下，行车车轮对路面产生很大的剪应力，这样就造成了沥青路面发生开裂、车辙。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。（2）结构设计。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。（3）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。
三、结语
本文通过对重载运输条件下，沥青路面疲劳特性和车辙特性的初步分析，介绍了重载条件下沥青混合料的实验方法和法国规范采用的全厚式沥青路面设计方法，希望对国内的公路建设和设计起借鉴作用。
参 考 文 献
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[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]高平等．沥青路面车辙病害成因及防治对策景[J]．交通标准化．2010（17）
沥青路面结构设计范文第2篇
【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。
参考文献：
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沥青路面结构设计范文第3篇
关键词：高寒地区；沥青路面；病害；结构设计
中图分类号：TU318文献标识码： A
引言
沥青混凝土路面所出现的裂缝，通常是在行车荷载的作用下所产生的拉应力所造成的。半刚性的基层底部都存在着抗拉强度，当拉应力大于抗拉强度的时候，就会导致基层地步开裂。基底裂缝会随着行车荷载的反复作用而引起沥青面层开裂。随着西部大开发战略的推进，公路铺设成为战略实施的关键但是由于复杂的地质水文以及气候条件的影响，在高寒地区铺设沥青路面面临着开裂等病害的考验，限制公路的安全运行。因此，只有对高寒地区的独特气候原因有一个适当的把握，根据实际情况，设计出适合的沥青道路，为人们的出行提供方便。
沥青混凝土路面所形成的裂缝种类
（一）车辙
青海省太阳辐射强，温度升高快，局部时间段路面温度较高，使路面变软。在车轮碾压反复作用下，荷载产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使内部材料流动，产生横向位移发生，通常集中在轮迹处。
车辙形成的最初原因是压密及沥青高温下的流动，最后导致骨架的失稳。由于青海省地处高海拔地区，特殊的气候条件，使得太阳辐射强，温度升高快，局部时间段路面温度较高，易产生车辙病害。
（二）泛油
由于受到交通荷载的因素的影响，在轮迹处的粗集料被碾压变细，各个层位的自由沥青由于受到集料的碾压而不断的上浮，在路面的上面层，尤其是面层的沥青含量增大，在自由沥青含量较多的路段，就会出现泛油的现象。
（三）纵向裂缝
引起这些纵向裂缝主要原因与公路改建时利用老路拓宽部分与原有路基的衔接不良、压实不足有关，公路经多年运营，拓宽部分路基产生工后轻微沉降，导致路面纵向拉裂；公路中线处的纵向裂缝主要为路面分幅施工衔接不良造成。
龟网裂
路面网裂也是青海省干旱高寒地区沥青路面的主要破坏形式之一。青海省干旱高寒地区严酷的气候变化。青海省干旱高寒地区的年均气温较低、昼夜温差大，由于沥青路面结构的基层和面层材料的膨胀系数不同，而导致路面出现网状裂纹，加之少量的雨、雪水的间断式浸入，有的还带入一些尘土、杂物等，在较长时间内多次反复的裂纹、裂缝收缩、扩张，就形成了龟网裂。
高寒地区沥青路面的施工
（一）铺设面层的材料和质量控制
1.沥青。沥青混凝土中所使用的沥青是一种改性聚化物沥青，它是一种SBR类乳胶，施工现场中的所有沥青都会受到严格的质量监管，根据我国有关公路沥青工程和沥青混凝土质量监管的有关规定，对沥青的各项指标进行一一检查，并使检测标准达到国家有关规定。
2.粗集料。选择用机械设备打碎的石头用作粗集料，这些碎石的压碎值一定要控制在27%以下。其中软石的含量控制在5%以下，泥的含量控制在1%以下。假设用机械设备打碎的石头原料是含有酸性的岩石，那么在使用前要对其进行处理，经常使用的方法是用水灰浆对其处理，或是在沥青中掺入防止剥离的药剂等措施。
3.细集料。要选用一些干净、干燥、无杂质的砂石作为细集料、在我国比较干旱的地区一般都有天然丰富的砂石资源，其中细砂、中砂、粗砂在这片区域的分布较广。如果在天然砂石直径小于0.075mm的颗粒含量大于3%，那么在施工之前就要用水洗砂工艺。同时，为了使沥青混凝土更符合要求，砂石的选择标准应该是2.3～3.0的中砂。
（二）路面施工中对下承层的质量控制
为了防止反射裂缝的出现，在保证路面基层设计厚度一级顶面标高的同时，还要洒水碾压至符合规定的密实度，以确保基层表面平整度，同时还要做好半刚性基层的养护工作。基层顶要洒布透层，洒布量为0.9～1.0Lm2，沥青各层之间要洒布粘层，洒布量为0.3～0.5Lm2。对于桥涵顶面作沥青面层时，要彻底清除桥涵顶的水泥浮浆和松动处，桥面防水层要做好，特别要注意的是，沥青的洒布量一定要达到标准，确保起到防水作用。
（三）沥青混凝土路面的铺筑
铺筑阶段主要工序是：沥青混凝土混合料的拌和、运输、摊铺、碾压。
1.沥青混合料的拌合和运输控制。在混合料拌和过程中要从混合料级配、沥青用量、拌合温度和时间等方面进行全方位的控制，以提高混合料的摊铺效果，沥青混合料拌和时，要控制好温度和拌和时间。尽可能低的拌和温度及最短的拌和时间可降低沥青结合料的氧化和挥发成分的损耗，保证沥青的质量。沥青混合料在运输过程中，必须将其充分覆盖，以防止沥青在高温时受阳光、空扩展卡所造成的氧化及沥青混合料温度的降低。
2.沥青混合料的摊铺控制。摊铺宽度和平整度。根据铺设路面的宽度可利用熨平板的伸长调整摊铺宽度。在设定摊角宽度时应尽量减少纵向接缝，使全断面一次铺成。部分加宽路段，可采用两台摊铺机排成梯形联合作业。在设置纵向接缝时，纵向接缝宜与车道标线一致。为了控制摊铺时的平整度，摊铺机熨平板的自动找平装置需要有一个准确的基准面。摊铺作业混合料温度过低将导致摊铺销铺作业困难，碾压时达不到较好的密实度和平整度。而实际运输过程中，混合料的温度不可避免要降低，正常情况下，摊铺时的温度不得低于110-130℃也不得高于165℃。
3.摊铺速度。摊铺沥青混合料中面层采用走浮动式基准梁来控制摊铺厚度与纵断面高程，并随时用水准仪跟踪检测松铺高程及压实后的高程。沥青混合料必须匀速、连续不断地摊铺。根据所采用的沥青拌合楼生产能力及沥青摊铺机的机械性能来确定摊铺机的摊铺速度。
4.沥青混合料的碾压控制。摊铺成型后及时进行碾压，碾压前技术人员要认真检查，发现有局部离析及边缘不规则时要进行人工修补。轻型双钢轮压路机先稳压一遍，稳压时尤其注意起步及停车的速度。碾压时力求速度均衡、行走要直、工作面长度不要大于50m.稳压完成后即可进行复压，复压完毕后用轮胎压路机进行终压。碾压过程中技术人员要随时检查，发现有缺陷及时处理。沥青混合料压实以试验段确定的碾压组合及程序进行，压实分初压、复压和终压三个阶段。
5.碾压温度。碾压时应根据施工规范要求来确定碾压温度。初压温度对压实质量影响最大，施工时应严格控制。
6.碾压长度。施工过程中，应根据沥青混合料的温降特性，在保证下一碾压带初压温度的同时确定碾压长度。
7.碾压速度和碾压遍数。在碾压过程中，碾压速度与碾压遍数这两个参数相互制约，若碾压速度不定期快，则达到碾压质量所需碾压遍数也应相应增加。
8.施工缝的处理。沥青路面施工缝处理的好坏对平整度有一定的影响，通常连续摊铺路段平整度较好，而接缝处较差。因此，接缝水平是制约平整度的重要因素之一。处理好接缝的关键是切除接头，用3m直尺检查端部平整度，以摊铺层面直尺脱离点为界限，用切割机切缝挖除。新铺接缝处采用斜向碾压法，适当结合人工找平，可消除接缝处的不平整，使前后两路段平顺衔接。
一、青海高寒地区沥青施工设计优化方案
（一）优化沥青路面结构防治裂缝的设计方案
在进行沥青路面设计时，应该根据青海高寒地区的交通流量以及运输工具特点，对公路的路面结构组合进行科学的设计，保证交通承载能力以及防滑等功能外，优化防止裂缝设计方案设计方案如下:在公路的上层采用道路专用的增强纤维掺量为0.1%的改性沥青玛蹄脂碎石混合料，这样就可以减小水泥稳定砂砾半刚性基层的厚度，同时增加6cm的沥青稳定过渡层这样就可以增加沥青路面的整体刚度和稳定性，有效的防治裂缝的产生。这样设计不仅可以保证沥青路面的质量，而且经济效益极高，极大的减轻了高寒地区工程造价负担.
（二）优化沥青混合料配合比设计
采用马歇尔试验的方法，优化沥青混合料配合比的设计，通过参照国内外同类道路材料选择以及施工经验，按照目标配合比、生产配合比设计阶段以及生产配合比验证阶段，进行通过反复的设计试验，确定沥青混合材料的品种、沥青用量以及矿料的级配，最后针对设计好的沥青混合料，进行水稳定性检验。
结束语
由于在青海高寒地区，受到当地环境条件的影响，比如光照充足、温度较低、辐射强等因素，使得沥青路面经常出现各种病害，老化、开裂时有发生，对于公路的质量造成严重的损伤，从而到公路的安全性造成影响。特别是在冬季，沥青混泥土路面很容易受到低温的影响而导致路面裂缝出现。当然，从综合的角度而言，形成道路裂缝是多种因素所导致的结果，因此，只有在认识到裂缝形成的主要因素的同时，采取相应的控制措施才能有效的防止裂缝的出现。
参考文献：
[1]朱晖.双层橡胶沥青碎石表面处治结构在高寒阴湿地区的应用分析[J].公路交通科技(应用技术版)，2013，12:92-95.
沥青路面结构设计范文第4篇
摘要：通过多年的实践以及总结, 沥青稳定基层路面结构设计在国内外的研究中都有很大的成就。对我国沥青稳定基层路面结构设计进行探讨，对解决我国高等级道路多种问题，具有很大的理论和现实意义。
关键词：沥青；基层路面结构；综述
20世纪70年代之前，半刚性基层沥青路面的使用相当普遍，由于半刚性基层沥青路面存在缺点，限制了其使用和发展。后来，全厚式和柔性基层沥青路面迅速发展，成为主流。在公路运行车辆的时候，路面结构就是进行直接与车辆接触的部位, 路面结构是否耐久、是否抗滑和平整都直接影响着车辆能否高速并且安全的运行,对交通运输的经济和社会效益有着直接的影响。在路面设计理论已经有百年历史，经历了“古典法-经验法-力学法”这样的过程，目前世界上大多采用经验法和力学法两种方法。本文通过对国内外沥青路面结构设计进行分析,说明对沥青稳定基层路面结构设计进行研究的必要和可行性。
一、对国内外沥青稳定基层路面结构设计区别的探讨
主要包括对设计思想、设计寿命和指标设计的不同。
第一，设计思想。根据国外沥青稳定基层路面结构设计的理念，沥青路面至少能够使用几十年，因此应该采用比较厚的柔性路面，减少层底开裂和结构性车辙。那么即便是基层路面出现表面损坏，达到不可容忍的水平的时候，最经济、实用并且有效的方法，就是磨掉损坏的顶层，重铺沥青，此时表面材料还可以实现再利用。我国就不同，我国现行半刚性沥青稳定基层路面结构设计的思想，基础是把基层做为承重层，只要出现了弯沉超过标准，也就是说路面发生了结构性破坏，那么也就是说基层也发生了破坏。
第二，设计寿命。国外沥青稳定基层路面结构设计的使用年限取值在设计年限长短和考虑方式上都不同。在英国，年限为20年或者是40年，一般年限假定为40年，前提是要保证路面养护和维修。在德国，一般为20年，但通常只谨慎的取10年，反应了这个民族的特点。在澳大利亚，一般年限为20—25年。在日本，年限为10年，但是实际使用往往超过20—30年。在美国，由于气候和管理水平的不同，所以不做具体规定，实际上一般是10—20年。在我国，一般为15年，许多使用几年都会出现大的问题。
第三，指标设计。在国外，一般使用回路评价指标、弯沉指标和检验施工均匀性指标。主要采用力学设计方法设计，标准是土基顶面垂直压和层底弯拉应变，指标设计思想基本相同。我国一般采用基层层底拉应力以及路表弯沉，一般情况下，各层的拉应力又基本上起不了控制作用，唯一指标似乎成了表面弯沉。导致了弯沉过小，半刚性基层强度过大，道路开裂极其严重，排水困难十足，对路面造成很大的损坏。
二、目前沥青稳定基层路面结构设计综述
（一）目前国外沥青稳定基层路面结构设计综述
主要是经验法和力学-经验法。经验法是指对实验和使用道路的观察，测量，研究荷载、路面性能和结构的关系，著名的有CBR（承载比）法和AASHTO（柔性路面设计法）。而力学-经验法主要包括Shell设计法和美国地沥青协会（AI）法。力学-经验法分析路面结构在载荷以及环境下的力学响应，利用其与各种损坏模式之间性能模型，进行沥青稳定基层路面结构设计。
在英国，主要是柔性基层沥青路面设计，它的沥青稳定基层路面，是由粒料底和沥青面层青稳定基层组成的。英国TRL(Transport Research Laborator)机构，根据多年研究，提出新的HD26结构设计曲线，提高设计年限为40年，最小沥青厚度不得低过20cm。
法国一般采用半刚性的基层沥青路面，主要有两种设计方法，一种是组合结构，另一种是复合式结构。在德国，有与法国相似的半刚性基层沥青路面的结构，柔性基层沥青路面结构正是级配碎石和沥青混凝土的组合。后来由于美国全厚式路面结构的经验，德国用薄的结构层替代厚碎石层。将路面结构形式分为三层，分别是沥青、承重和沥青联层。
在日本，主要采用CBR法计算厚度，典型结构是集面层、级配碎石下基层、沥青稳定基层、未筛碎石底基层为一体，对于交通量小道路而言，沥青可以直接铺筑于级配碎石，然而对于交通量大道路，基层是沥青稳定材料。在美国，20世纪五六十年代的时候，就提出了AASHTO（柔性路面设计法），当时共有四种基层，包括碎石、水泥处治、砾石和沥青处治基层。
目前，美国主要以柔性基层沥青路面为基本路面结构，半刚性只在印第安出现，是比较少见的路面结构，尽管有些路面结构仍使用半刚性材料，但是只是作为地基层。美国的柔性基层沥青稳定基层路面结构设计形式种类很多，主打全厚式和下卧粒料基层。70年代后基本上舍弃了半刚性，而新建道路基本上全厚式和厚沥下卧粒料基层成主要沥青稳定基层路面结构设计形式。还有一种比较特殊的长寿命沥青路面。它是在20世纪末期基于年限总费原则而提出的，已经成为了世界各国路面研究热点。
（二）目前国内沥青稳定基层路面结构设计综述
我国的沥青稳定基层路面结构设计主要采用的是力学-经验法，这种路面结构主要采用了SHELL的设计方法，将路面看作多层弹性体系。以泊松和弹性模具为表面特征，可以根据查表、实测以及室内试验求得。早期研究表明，我国曾使用柔性路面设计，石灰或者柔性材料为主，但是随着社会发展，已经不能适应国内沥青路面状况，据悉，最近的几个实体工程、结构和正在建高等级公路的表明, 半刚性基层才我国沥青路面的最合适的结构, 造成很大的经济损失。同时,不同设计人员结构组合差别比较大,一条路,不同设计单位结构相差也比较大。因此, 要根据实际情况，结合设计以及施工的经验, 提出各个适合地区特性的结构,不要定向思维，盲目不知变通，对路面结构设计知识和方法也要更新很进步。
此外，也有研究表明，柔性基层才是王道。在大粒径沥青稳定碎石柔性基层方面，我国也是硕果累累，首先，开始了其设计指标和标准探讨，对指标影响因素进行了分析。其次是利用马歇尔和GTM法设计其混合料，并作出了比较。再者是证明其低温抗裂性要优于半刚性基层沥青路面。然后研究了其抗疲劳性能，预估了其疲劳寿命。最后，证明了其抵抗反射裂缝以及高温稳定性能等。
沥青稳定基层路面结构设计是涉及面广,相当值得研究的问题，我们需要不断的进行深入研究，总结其中的经验，纠正不足之处，才能逐步完善，使其更好的为我国现代化贡献。
参考文献：
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沥青路面结构设计范文第5篇
【Abstract】 Based on the structure design on composite asphalt concrete overlay, the design principles of asphalt concrete overlay was put forward, and the design pattern standards were determined. "According to mechanical calculation with finite element method, and referring to Design Standard on Cement Concrete Pavement"(JTG D40―2002), a reasonable thickness of asphalt concrete overlay was recommended, which can provide reference for the application and design of asphalt concrete overlay projects.
【关键词】旧水泥混凝土路面；沥青加铺层；结构设计；最佳厚度
【Key words】old cement concrete pavement; asphalt overlay; structure design; optimal thickness
中图分类号：U416.216 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)03-0054-03
0 引言
在原有水泥路面加铺沥青混凝土罩面层，形成复合路面结构，不仅可以利用原有水泥路面的强度提供稳定、坚实的基层，而且沥青加铺层可以提供摩阻系数高、平整度好的表面层，是一种充分利用旧路面来改善路面使用性能的路面修复技术［1］。但水泥混凝土路面与沥青混合料面层的模量相差较大，在温度应力和车轮荷载重复作用下，容易产生反射裂缝［2］。目前，针对反射裂缝问题，实际工程中多采用较厚加铺层方案。通过增加沥青层厚度来防止反射裂缝的措施，虽然设计和施工简单，但成本较高，而且效果不明显［3］。因此，选择合理的加铺层厚度来延缓甚至消除反射裂缝，是沥青混凝土加铺层设计值得研究的问题。
1 加铺层结构设计原则
根据气候特点及水泥混凝土加铺沥青层应力、材料的特殊性，对水泥混凝土加铺沥青路面结构方案设计提出以下原则。
（1） 旧路加铺改造设计应尽可能采用较薄的路面结构，减少对沿线交通设施的影响；减少桥梁恒载的增加；减少对天桥净空的影响；减少对软弱地基及高填方不均匀沉降的影响；减少路线纵坡的频繁变化，以免造成路面纵向不平整和降低行车舒适性。
（2） 路面结构方案应便于施工与施工组织，确保交通畅通与安全。尽可能采用机械化作业，减少人工作业环节，提高劳动效率与施工速度，确保施工质量、施工进度与人员安全。
（3） 提高路面的结构承载能力，进行补强层设计，弥补原路基及路面结构薄弱的先天不足。综合考虑交通量的大小与轴重的差别，同时考虑超载、超限、超重车辆对路面结构的影响。
（4） 在满足技术要求（交通量和使用性能）的条件下，选择技术先进、安全可靠、经济合理、方便施工的结构方案。
（5） 对新技术、新材料、新工艺应慎重采用，先修筑试验路，取得经验后再推广应用。
（6） 路面结构方案应遵从环境保护的有关规定，合理安排沥青混合料的拌和站位置，妥善处理旧水泥混凝土破碎块废料及废弃沥青混合料，减少对环境的影响。
（7） 路面结构内部防排水设计应按照“防排结合”的原则进行，将路面结构与防排水进行综合设计，尽量防止雨水渗入路面结构与路基内部，便于排除可能渗入路面结构内部的雨水。
2 加铺层结构设计模式
加铺层设计模式可以分为改善加铺罩面层模式、采用中间夹层加铺体系和增设补强层模式［4］。对于功能性罩面模式，主要是在路面结构具有足够承载力的情况下维修并恢复表面功能层，一般根据原路面状况采取直接罩面的方式；对于设置中间夹层（层间处理）加铺模式，其主要作用是改善和吸收温度和荷载耦合作用下的层间应力峰值，缓解吸收水平和竖向变形，从而起到防止裂缝扩展的作用，同时它还具有防水、隔离等作用，在此基础上加铺沥青层，可恢复路面使用性能和延长原有路面使用寿命；增设补强层模式是在原有水泥路面结构承载力不足的情况下，对结构加铺补强层、沥青层，使其恢复、并争取达到设计要求，具体模式如图1所示。
依据不同公路等级、设计年限、旧路状况及交通量条件，加铺面层可选择采用加铺一层、加铺两层两种形式。当旧路路况等级为中且交通量中等时，加铺面层结构可设计为单层改性沥青路面；当旧路路况等级差且为重交通路段时，高等级道路的加铺面层结构可设计为双层AC类路面。加铺面层结构形式见表1。
3 加铺结构厚度研究
3.1 面层厚度对应力的影响
为了分析行车荷载作用下沥青面层厚度对应力的影响，采用ANSYS软件沿道路长度方向剖分，截取一纵断面，以行车方向作为x轴方向，道路横断面作为y方向，以深度方向为z向，建立有限元模型［5］。采用三层弹性模型，做以下假设。主要计算参数见表2。
（1） 基层材料、水泥混凝土板材料及沥青面层材料都为均匀、连续、各向同性的连续弹性材料。
（2） 道路表面作用温度荷载，温度传递均满足热传导定律。不考虑路面温度场的横向效应，且近似认为复合式路面温度场是稳态传播。
（3） 忽略沥青材料和水泥混凝土材料导热系数受温度变化的影响。
应力分析时采用标准轴载，轴重100 kN，轮压0.7 MPa，荷载作用于板边贴缝（图2）。当沥青加铺层厚度按4 cm的增量从4 cm增加到24 cm时，板边贴缝处加铺层应力变化情况见表3。
结果表明：随着沥青面层厚度的增加，应力s■、s■、s■、s■、t■均减小，其中罩面层厚度对s■影响最大，尤其是在初期。当罩面层由4 cm增加到12 cm时，加铺层厚度平均每增加1 cm，应力s■减小0.03 MPa，降低效果明显。但当罩面层厚度由12 cm增加到24 cm时，加铺层厚度平均每增加1 cm，应力s■减小0.01 MPa，速度减慢。因此，增加沥青加铺层的厚度对降低应力、防止反射裂缝起到了一定作用，但由于技术、经济等方面的原因，加铺层的厚度不可能无限制地增大，而是存在一个合理厚度范围。当罩面层厚度大于12 cm后，增加沥青混凝土加铺层厚度，对防止反射裂缝效果有限，经济性差。
3.2 规范对加铺厚度的规定分析
沥青混凝土加铺层厚度设计方法是按经验选定沥青加铺层后，根据中国《公路水泥混凝土路面设计规范》
（JTG D40―2002）［6］要求，控制水泥混凝土下面层的车辆荷载疲劳弯拉应力s■和温度疲劳弯拉应力s■之和不超过水泥混凝土板的弯拉强度为标准，即
g■(s■+s■)≤f■（1）
式中：g■――可靠度系数，依据所选目标可靠度及变异水平等级确定；
s■――行车荷载疲劳应力（MPa）；
s■――温度梯度疲劳应力（MPa）；
f■――水泥混凝土弯拉强度标准值（MPa）。
规范设计出来的厚度是10 cm，主要是考虑到减缓反射裂缝的需要，而增加沥青加铺层厚度对于减缓反射裂缝的作用非常有限，通常情况下靠增加加铺层厚度来消除反射裂缝不经济，更不现实。
3.3 加铺层厚度推荐标准
根据加铺道路典型结构，采用模型参数如下：普通混凝土面层，厚度23 cm，板长4 m，纵缝为设拉杆平缝，横缝采用未设传力杆假缝。经交通调查分析得知，设计车道标准轴载日作用次数为7 000，建成通车10年。经调查评定，路面损坏状况和接缝传荷能力的分级标准为优良，无板底脱空。旧混凝土路面结构参数调查结果：弯拉强度实测标准值为4.51 MPa，弯拉弹性模量标准值为29 GPa，基层顶面回弹模量标准值为100 MPa。
拟加铺沥青混凝土面层来改善路面使用性能，按照规范的方法分别进行加铺层为4、5、6 cm的设计。当加铺层厚度为4 cm时，综合疲劳应力为4.71 MPa；当加铺层厚度为5 cm时，综合疲劳应力为4.56 MPa；当加铺层厚度为6 cm时，综合疲劳应力为4.42 MPa。由此计算结果可以看出，6 cm厚的沥青加铺层完全满足此旧路荷载的承受要求。
通过以上理论分析和实例验证可知，《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40―2002）对沥青加铺层最小厚度的规定偏大，当采用不同的层间材料防治反射裂缝时，可以设计较薄的沥青加铺层。因此推荐设计年限内应力吸收层之上的沥青加铺层最小厚度，如表4所示。
在研究加铺沥青面层最小厚度的基础上，根据国内外的经验，推荐双层罩面层厚度在6～14 cm之间，加铺结构一般采用单层、双层形式，特殊情况可加铺三层。当计算所得的沥青加铺层厚度超过14 cm时，应当考虑在旧水泥路面上增设一定厚度的半刚性基层。
4 结语
从设计原则、设计模式和面层厚度三个方面，对复合路面沥青面层的结构设计进行了系统研究。
（1） 推荐不同工况下的沥青面层结构设计模式标
准：不同公路等级、设计年限、旧路状况及交通量的旧水泥混凝土路面，加铺面层可选择采用加铺一层、两层两种结构形式。
（2） 推荐加铺层结构加铺厚度：低等级公路沥青加铺面层最小厚度为4～6 cm，高等级为6～7 cm；加铺层面层厚度为6～14 cm；当沥青加铺层厚度超过14 cm时，应当考虑在旧水泥路面上增设一定厚度的半刚性基层。
参考文献：
［1］ 蒋应红，周 挺.旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计探讨［J］.中国市政工程，2005(3)：1-3.
［2］ 王曼华，王万平，武和平.旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面层技术［J］.筑路机械与施工机械化，2010，27（12）：63-65.
［3］ 赖用满.旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计及防反射裂缝研究［J］.中国市政工程，2007（3）：28-31.
［4］ 祝海燕，王选仓，刘寒冰，等.旧水泥混凝土路面薄层沥青罩面结构内力分析［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2009，33（1）：41-44.
［5］ 周富杰，孙立军.复合路面沥青面层最佳厚度［J］.同济大学学报，2001，29（10）：1234-1239.
