【摘要】當(dāng)前我國(guó)公路的主要路面結(jié)構(gòu)類型為瀝青路面設(shè)計(jì)，在我國(guó)高速公路的快速發(fā)展形勢(shì)下，瀝青路面設(shè)計(jì)技術(shù)以及相關(guān)的施工技術(shù)也取得了很大的改進(jìn)與發(fā)展，但在實(shí)際使用過(guò)程中，仍然存在諸多問(wèn)題。本文主要分析了當(dāng)前我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的優(yōu)化對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】瀝青路面；設(shè)計(jì)方法；問(wèn)題；對(duì)策

隨著我國(guó)高速公路的快速發(fā)展，瀝青路面作為我國(guó)公路路面結(jié)構(gòu)的主要類型，瀝青路面的設(shè)計(jì)方法以及施工技術(shù)等方面也取得了很大的創(chuàng)新與突破，目前已經(jīng)取得了很多極富成效的成果。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，瀝青路面在我國(guó)現(xiàn)行建成的25000多公里高速公路中占到85%-90%左右，但就目前這些建成的高級(jí)瀝青路面設(shè)計(jì)使用現(xiàn)狀分析，瀝青路面普遍存在早期損壞現(xiàn)象，其使用年限低于設(shè)計(jì)使用年限，常常會(huì)出現(xiàn)沉陷車轍、裂縫以及表面功能損壞等質(zhì)量通病。導(dǎo)致這些問(wèn)題的原因與路面設(shè)計(jì)、實(shí)際施工以及后期維護(hù)等諸多因素有關(guān)，其中路面設(shè)用瀝青路面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析計(jì)是導(dǎo)致這些問(wèn)題的源頭，良好的設(shè)計(jì)方法可有效減少這些問(wèn)題產(chǎn)生，下面主要就國(guó)內(nèi)外常，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)的主要方法分析其中的問(wèn)題，并針對(duì)問(wèn)題提出幾點(diǎn)改進(jìn)建議，以期進(jìn)一步提高我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)水平。

1.國(guó)外幾種常用路面設(shè)計(jì)方法

1.1基于力學(xué)設(shè)計(jì)方法

力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法主要是對(duì)路面結(jié)構(gòu)在環(huán)境、荷載等作用下產(chǎn)生的位移、應(yīng)變、應(yīng)力等力學(xué)反應(yīng)量進(jìn)行分析，根據(jù)一定的要求，建立各種路面性能在力學(xué)反應(yīng)量之間的性能模型，并設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)。各國(guó)科技人員最早于20世紀(jì)60年代初開始致力研究瀝青路面的力學(xué)——經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，其中殼牌（Shell）法以及美國(guó)瀝青協(xié)會(huì)（AI）法最為出名。殼牌公司的Domon、Peattie在首屆瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)際會(huì)議中分別提出關(guān)于瀝青路面設(shè)計(jì)的力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法方法設(shè)計(jì)框架，路面結(jié)構(gòu)主要以三層彈性層狀體系為代表，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)每一個(gè)特征點(diǎn)在圓形均布輪載作用下產(chǎn)生的位移值、應(yīng)變值以及應(yīng)力值。然而瀝青路面的主要損壞模式以路基土以及粒料層的過(guò)量永久變形以及瀝青面層的疲勞開裂為主，設(shè)計(jì)指標(biāo)以在荷載重復(fù)作用下，路基頂面產(chǎn)生的壓應(yīng)變、壓應(yīng)力以及面層底面產(chǎn)生的拉應(yīng)變?yōu)橹鳌?/p>

1.2基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法

經(jīng)驗(yàn)法主要是實(shí)驗(yàn)觀測(cè)使用道路以及試驗(yàn)路段情況，建立路面性能、軸載大小和作用次數(shù)等荷載，材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)層組合及厚度等路面結(jié)構(gòu)等經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。主要包括以下兩種設(shè)計(jì)方法：

1.2.1美國(guó)加州承載比（CRB）法。該種設(shè)計(jì)方法的路面材料以及路基土性質(zhì)指標(biāo)主要以CBR值為主，測(cè)定使用良好以及已經(jīng)損壞路面的CBR值，建立路面結(jié)構(gòu)層厚度、輪載、路基土CBR的相互經(jīng)驗(yàn)關(guān)系曲線，然后根據(jù)設(shè)計(jì)路基土的CBR值以及輪載確定路面層總厚度。

1.2.2美國(guó)各州公路和運(yùn)輸工作者協(xié)會(huì)（AASHTO）法。該種方法主要以AASHO試驗(yàn)路為基礎(chǔ)，將試驗(yàn)路的試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)整理后即可得到路面使用性能、軸載、路面結(jié)構(gòu)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。AASHTO的最大特點(diǎn)在于路面使用性能的度量指標(biāo)以現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)（PSI）為主，其中PSI指標(biāo)是由專門的評(píng)分小組成員通過(guò)建立其與路面修補(bǔ)、車轍、裂縫、平整度等路面實(shí)況的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，可獲得更多的路面信息，為力學(xué)——經(jīng)驗(yàn)法提供更多的參數(shù)驗(yàn)證以及設(shè)計(jì)指標(biāo)依據(jù)。

2.我國(guó)當(dāng)前現(xiàn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法介紹

2.1設(shè)計(jì)理論

我國(guó)現(xiàn)行的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型主要參考英荷殼牌（Shell）法設(shè)計(jì)理論，將路面視為一種多層彈性體系，層面采用典型的廠拌瀝青混凝土材料，采用楊氏彈性模量E表示；基層則采用典型的粒料材料，采用泊松比μ表示，材料各層的水平方向無(wú)窮大，且材料性質(zhì)保持同向、同質(zhì)性，土基向下方向具有無(wú)限深度。荷載的標(biāo)準(zhǔn)軸載以雙輪組單軸載100KN為基準(zhǔn)，采用BZZ-100來(lái)表示，兩輪之間的中心距1.5倍作為量圓直徑，量圓直徑d作為單輪傳壓面（21.3cm）。層間符合完全連續(xù)接觸條件。

2.2設(shè)計(jì)指標(biāo)

我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)主要以前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)方法作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，控制指標(biāo)主要以設(shè)計(jì)彎沉值為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用彎拉應(yīng)力作為標(biāo)準(zhǔn)。路面整體強(qiáng)度設(shè)計(jì)控制指標(biāo)——設(shè)計(jì)彎沉，主要采用路表容許彎沉值為主，利用層底抗拉應(yīng)力驗(yàn)算一級(jí)、二級(jí)公路、高速公路、底基層、半剛性基層以及瀝青面層的設(shè)計(jì)指標(biāo)，若為城市路道，還應(yīng)該采用剪應(yīng)力指標(biāo)對(duì)瀝青混合料面層進(jìn)行驗(yàn)算。

2.3設(shè)計(jì)參數(shù)

現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)的交通分析計(jì)算主要采用的是BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載，相關(guān)的計(jì)算公式主要遵循層底拉應(yīng)力等效原則、原規(guī)范彎沉等效原則，以《軸載換算公式的研究》成果為主，結(jié)合多層彈性理論分析拉應(yīng)力、彎沉與軸載P或P、d因素關(guān)系，對(duì)比分析公路上對(duì)不同軸載汽車的彎沉進(jìn)行測(cè)量、直槽測(cè)試?yán)瓚?yīng)變驗(yàn)證、疲勞試驗(yàn)、容許彎沉公式提出相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)。材料強(qiáng)度指標(biāo)主要以抗拉應(yīng)力為主，抗拉強(qiáng)度的測(cè)定主要采用圓柱體劈裂試驗(yàn)方式；表征材料的剛度特征指標(biāo)主要以材料模量為主，主要采用靜態(tài)抗壓回彈模量進(jìn)行計(jì)算。

3.我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)方法中存在的主要問(wèn)題

主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)對(duì)于路面的實(shí)際使用性能考慮較少，過(guò)于關(guān)注力學(xué)特性，對(duì)于兩者之間的聯(lián)系缺乏定量分析。②路面結(jié)構(gòu)的厚度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很多柔性基層瀝青面層疲勞壽命相對(duì)完成指標(biāo)確定的路面結(jié)構(gòu)壽命要高，而半剛性基層瀝青面層基本上處于受壓狀態(tài)，因此瀝青面層的疲勞開裂損傷基本上不會(huì)出現(xiàn)，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制指標(biāo)只有依靠彎沉值。③現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)方法主要依靠國(guó)內(nèi)外使用經(jīng)驗(yàn)（包括交通量、氣候、水文、公路等級(jí)、筑路材料等）提出相應(yīng)的路面厚度以及結(jié)構(gòu)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并沒有定量設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)組合。④材料參數(shù)選擇。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度并沒有通過(guò)材料的強(qiáng)度直接反映，設(shè)計(jì)階段和施工階段的材料參數(shù)設(shè)計(jì)缺乏一致性；路面的實(shí)際情況與確定材料參數(shù)試驗(yàn)條件存在較大差距；并沒有明確路面使用性能以及參數(shù)指標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4.優(yōu)化我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)方法的建議

4.1制定科學(xué)的路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)進(jìn)一步完善的路面設(shè)計(jì)指標(biāo)內(nèi)容，整個(gè)路面設(shè)計(jì)指標(biāo)體系應(yīng)可以較好的反映材料特性以及瀝青路面結(jié)構(gòu)特性，同時(shí)還應(yīng)包括對(duì)各級(jí)路面的使用性能要求以及行車荷載和環(huán)境因素作用。比如可以在現(xiàn)有設(shè)計(jì)指標(biāo)基礎(chǔ)上增加像可反映瀝青面層疲勞開裂破壞的水平拉應(yīng)變￡指標(biāo)；可較好的反映路面車轍問(wèn)題的指標(biāo)，如重復(fù)荷載作用次數(shù)N與路基垂直壓應(yīng)變?chǔ)胖g的關(guān)系指標(biāo)。

4.2選擇合理的材料參數(shù)

我國(guó)現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)的材料回彈模量主要以靜態(tài)下的抗壓模量E為衡量標(biāo)準(zhǔn)，并不能動(dòng)態(tài)反映材料的回彈模量。比如測(cè)定路基土回彈模量值，并沒有采用測(cè)震儀或動(dòng)態(tài)彎沉儀進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量其回彈模量，利用僅僅采用承載板法測(cè)定，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)有一定偏差，因此在材料參數(shù)選擇方面應(yīng)推薦采用動(dòng)態(tài)儀進(jìn)行測(cè)定。

綜上所述，我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)方法上仍存在諸多不足之處，應(yīng)仔細(xì)分析當(dāng)前存在的問(wèn)題，查找原因，積極采取相應(yīng)的解決對(duì)策。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)瀝青路面設(shè)計(jì)的規(guī)范性、有序性，在設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中，不斷反思、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高瀝青路面設(shè)計(jì)水平。

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