重载沥青公路路面设计研究
来源:用户上传
作者: 钱志东 夏红亮
摘 要：国内公路交通因超载超限等违规行为而使得负荷日益增加，江苏省为经济发达地区，随着经济发展加速，客货运交通负担更重。为适应新的变化，公路路面设计方案必须做出改进。该文针对江苏省内重载公路，结合江苏省公路交通具体情况提出了路面设计方案，以期缓解重载公路面临的问题。
关键词：江苏省 重载 路面设计
中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0088-01
近年来，我国公路交通发展迅速，公路总里程不断增加，逐渐形成了城市公路、省道、国道以及高速公路等各种公路的网络体系。国内运输市场竞争激烈，一些货运经营者为争夺货源相互之间进行恶性低价竞争，为了弥补价格上的损失，他们不顾一切超载，在运输途中存有安全隐患外，还给公路带来过多的负荷，原本的公路荷载设计参数已经不再适用。但一般超载行为是防不胜防的。该文就江苏省的情况谈一些公路路面在设计中的看法。
1 江苏省重载公路路面设计的案例分析
江苏省某市于2012年新建一条公路，为该市新城区的一条主干道，路面材料为沥青，截至今日已投入使用一年，根据有关部门的数据对轴载进行分析得知，大于10210 t的轴数约为14%，大于18210 t的轴数约为2%，其中最大轴重为24320 t，最大车辆的毛重为103485 t。
由此可以看出虽然超载车辆所占比重不是很大，但将其换算成当量标准轴载后，大于标准轴载的当量轴次比例达到84%，对路面的损害是巨大的。究其原因，主要是夜间超载的大型货运卡车以及渣土车造成的。
针对以上情况，提出以下路面设计优化方案。
（1）路面材料的选择
在进行路面设计时首先应根据该公路的测量数据计算出夜间平均荷载值的大小，然后依据荷载值大小选择合适的结合料、集料和混合料的类型，将它们进行最佳配合比，以达到沥青混合料较高密实度和强度要求。在材料设计中，要考虑各项混合料的技术指标并进行分析。在一些旧的常规设计中，设计人员往往采用一种经验设计方法―― 马歇尔法，该方法是根据稳定度、流值、密度及空隙率等指标提出适当的配合比。由于该方法不能恰当地评估沥青混合料的抗剪强度，也不能反映路面材料的实际受力状态，所以不适应重载交通路面的要求。根据重载作用下重点考虑抗剪要求的原理，笔者在此提出采用“三轴试验方法”按抗剪强度进行沥青混合料设计。这种设计方法不仅可以按材料的抗剪强度设计，受力模式可以模拟路面的实际受力状态，而且量测的指标物理意义明确，能够反映实际的路用性能。在沥青混合料组成设计中，应对原材料性质及沥青混合料性能有充分的了解，抓住主要矛盾，合理进行配方。
（2）路面结构的设计
统计数据表明，目前我国的大部分高等级公路采用的是半刚性基层沥青路面结构，但这种结构设计存在明显缺陷，即在重载车辆的作用下，早期损坏现象十分严重，因此在对该市公路路面结构设计时，笔者建议采用目前国外高等级公路路面结构设计的流行做法―― 全厚式路面。这种设计思路是实现路面损坏模式的转变，即从“自下而上”的损坏转变为“自上而下”。根据弹性层状体系理论，面层越厚，结构层底的拉应变越小。调查结果表明：沥青混合料基层在层底拉应变很小时，可以承受相当多数量的荷载作用而不发生疲劳破坏，当沥青混合料的疲劳应变小于“应变下限”时，材料内部将不发生疲劳损坏的累积。理论上讲，只要控制结构层应变在“应变下限”以下，路面就可以承受无限次荷载作用而不发生疲劳破坏。全厚式长寿命沥青路面的总厚度比常规基层的沥青路面结构更薄，同时可以减少疲劳裂缝的可能性，并使路面可能发生的破坏限制在路面结构的上部。这样，当路表面的破坏达到某一临界水平时，只需更换表面层，不需要改变路面标高。
（3）考虑自然环境因素对沥青路面的影响
路面结构是直接暴露在空气当中的，温度、湿度、地下水、大风等自然环境因素时时刻刻影响着路面结构。结合江苏省所处地理位置，长江中下游地区的路基多为软土，地下水含量高，我国部分学者对该因素研究颇多，例如武和平教授做了路面设计土基回弹模量建议值的研究，提出了土基设计参数规范建议值的修正系数A，修正后的土基回弹模量计算式如（1）
式中：为路基回弹模量（MPa）；为路基土的稠度；A为不利季节与湿度的综台影响系数（粘性土、砂性土A=11.2，粉性土A=11.5）。
另外，由于路面材料暴露在外，不管是否有荷载，都会不断老化，相应的性能也会随之变化。在目前的设计方法中，对材料性能的考虑还不够全面，一般设计人员只会考虑到材料的初始性能，而对老化后的性能缺乏远见。但在实际中，公路的使用并不只是刚刚建成那段时间，因此应该考虑这种变化及其对路面性能的影响。参照通用路面性能方程，如式（2）所示：
2 结语
公路交通在我国城市城市交通中扮演的角色越来越重要，良好的路面不仅能够提高交通效率，减少维护费用，更重要的是最大程度地避免交通事故的发生。彻底消除超载行为几乎不可能，所以只能从道路本身质量方面做出努力。当然，在国家、省、市道路主管部门出台更严厉违反限载规定的惩罚的前提下，加大对路面材料和结构设计的研究，这种双管齐下的做法一定能最大限度的改善我国城市公路交通状况。作为公路从业人员除了关注法律法规的变化，更重要的是加强自身学习，投入更多精力去研究技术细节，通过所有人的努力将我国的公路交通质量提升至更高的层次。
参考文献
[1] 黄芳，王剑峰.考虑环境因素的沥青路面设计方法[J].福建建筑，2010（7）.
[2] SL31-2003.水利水电工程钻孔压水试验规程[S].
[3] DL/T5148-2001.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].
[4] 冯华，过年生，项庆明.考虑超载因素的路面设计方法[J].交通标准化，2005（3）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-5270947.htm
