蘇 康

（重慶交通大學， 重慶 400074）

1 現(xiàn)有路面結構類型

根據(jù)行車荷載和自然環(huán)境的在不同深度對路面的不同強度影響，我們綜合各種考慮包括經(jīng)濟成本、施工便攜性等對路面結構進行分層設計，即依據(jù)不同的功能特點修筑不同的功能層。而我們都知道，通常路面結構根據(jù)功能劃分為面層、基層、墊層。面層暴露在大氣中直接和車輛相接觸。眾所周知，基層是路面結構的承重層。而對于整個路面結構來說，直觀的，對于其破壞是路面層的破壞，但大多數(shù)情況面層破壞是因為基層出現(xiàn)問題所致。因此基層力學性能的穩(wěn)定性對于整個路面結構是至關重要的。

在工程設計中，從路面結構的力學性能和設計方法相似性出發(fā)，將路面劃分為柔性路面、剛性路面和半剛性路面三類。柔性路面總體結構剛度較小，抵抗彎拉能力較差，而抗壓及抗剪能力較強，其整個路面結構也是依靠抗剪抗壓來承受路面行車荷載。剛性路面，顧名思義，路面結構的整體剛度較大，在行車荷載作用下變形較小，抗彎拉能力強，但分散傳遞行車荷載的能力較柔性路面差。半剛性路面介于二者之間，但仍采用半剛性基層路面設計理論設計。

2 層間關系的分析

我國最常見的路面是半剛性瀝青路面和水泥混凝土路面。因為瀝青混凝土路面較高的行車舒適性所以在我們高等級公路中較為常見。水泥混凝土路面因為其施工的便宜性及成本較為廉價，因此在我們低等級道路中較為常見。在彈性力學中有一個變形協(xié)調(diào)原理，是指物體變形后仍保持其整體性和連續(xù)性，也即，變形的協(xié)調(diào)性。因為路面的鋪筑是一項綜合工程，不僅要考慮道路的使用舒適度還要考慮其總造價與使用壽命的性價比等一些方面，因此來說路面結構因其不同的功能與不同的受力特點而分成不同的功能層。而這兩種常見路面結構也是大體分為三層：面層、基層、墊層。

以彈性力學的角度來看，存在分層即存在層間結合，而層間結合則意味著兩張不同的材料（即便同是混凝土只要分層就說明二者之間存在某些不同程度的差異，諸如澆筑時間、強度等方面）之間的結合。在受到外力作用的情況下，因為不同層的力學性質(zhì)不同會出現(xiàn)不同的表現(xiàn)。但是從彈性力學“協(xié)調(diào)”的角度來看，如果要保持整個路面結構的整體性，就意味著各層之間在外力作用變形后仍能保持其整體性和連續(xù)性。此時，會出現(xiàn)以下兩種結果：

（1）各層保持整體性，但由于各層的材料性質(zhì)、功能、受力（內(nèi)部應力）不同，會在某層首先出現(xiàn)裂紋，因為變形的協(xié)調(diào)性裂紋會繼續(xù)向相鄰層擴展或者是出現(xiàn)層間的破壞致使整個路面結構失去整體性。

（2）各層不具備整體性，即沒有“協(xié)調(diào)”，導致荷載在不能在各層間良好傳遞，最終出現(xiàn)某一層（特別是面層）承載較大荷載而出現(xiàn)破壞的情況，進而導致整個路面結構的破壞。

從這兩個結果我們可以看出，保持整體性與設置不同的功能層之間存在悖論：想要讓路面保持整體性從而具有良好的使用壽命則不能設置不同的功能層，也就是要減少結構的層數(shù)，越少越好，甚至只有一層。但是另一方面，從成本來說這樣又太高，而且從不同位置的功能特點來說不同的位置承擔不同的功能，需要不能的位置具備不同的特點，這對材料來說又是不可能存在的事情。由此，我們得出一個結論，路面分層設置不同的功能層是必然的結果，然而分層也必然帶來一些層間破壞，而我們下一步要做的就是努力減少層間破壞引起的路面結構的破壞。

3 我國路面結構的缺點

國內(nèi)的路面結構主要以半剛性基層路面為主，而該路面結構的最大問題是基層沉降導致路面出現(xiàn)反射裂紋的情況。這也是層間不協(xié)調(diào)導致的結果，因為該路面結構基層與面層并不是完全分離，存在一定的相互粘結，所以面層往往會因為基層的裂紋而一起開裂。

水泥混凝土路面存在一些問題，如裂縫、斷裂、沉陷、錯臺等。特別是路面裂縫。水泥混凝土路面因為其面層水泥混凝土剛度較大，而基層剛度遠遠小于面層，因此并不能很好的和半剛性基層共同工作，再加上面層混凝土（一般是現(xiàn)澆）具有粘結性會和基層有粘合，一旦出現(xiàn)路面裂縫從"協(xié)調(diào)”來說會導致裂縫的向下擴張，最終導致整個水泥混凝土的破壞。

而瀝青路面則是因為瀝青混凝土是一種彈-塑-粘性材料，但這是其缺點，會因為長時間車輛荷載作用而產(chǎn)生車轍，進而導致路面的不平整等，致使面層的破壞。

4 結論

利用彈性力學的“變形協(xié)調(diào)原理”，我們簡要分析了現(xiàn)有路面結構的優(yōu)缺點，其中主要是以路面結構的層間關系為分析對象，我們既然將整個路面看做一個結構即是將其看做一個整體，而一個整體在受外力的情況下要遵循物理規(guī)律，遵循變形協(xié)調(diào)原理。但是另一方面，這個結構又是不同的功能層組成的整體，意味著整個結構存在著先天的“缺陷”—各層在最初就不是性能完全相同的材料，會存在先天的不協(xié)調(diào)。從上文的分析我們也可以知道，路面分層是必然的結果，我們只能在整體與分層之間尋找一個平衡點，使我們最終的路面結構達到最理想的狀態(tài)。所以是一個整體在下一步的工作之中希望能進一步定量分析這些特點，并提出一些針對性的改進辦法，使我們的工作有進一步的發(fā)展，也能夠讓我國的道路事業(yè)更上一個臺階。

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