摘要：隨著交通的迅猛發展，路面的設計和施工技術不斷發展，瀝青路面作為我國公路的主要結構類型之一，其應用發展取得了豐碩的成果。因其有著施工周期較短、便于養護、使用時行駛舒適、產生噪音小等優點，在道路交通建設中受到越來越多的青睞。但是從已建瀝青路面的使用情況上來看，仍存在一些問題。

　　關鍵詞：公路工程論文范文,瀝青路面,設計方法

　　一、瀝青路面結構設計的一般原則

　　1.1 因地制宜，合理選材。路面各結構層所用的材料，尤其是用量大的基層、墊層材料，應充分利用當地的天然材料、加工材料或工業副產品，以減少運輸費用和降低工程造價。同時，還要注意吸取和應用當地路面設計選材的成功經驗。

　　1.2 方便施工、利于養護。選擇各結構層時還應考慮機具設備和施工條件，在可能的條件下，應盡量采用機械化施工。此外，還應考慮建成通車后的養護問題。特別是對于高等級公路來說，要求平時養護工作量越少越好，以免影響大交通量的通行。所以，在設計時，應考慮使設計便于施工，利于養護。

　　1.3 分期修建，逐步提高交通量是確定路面等級和路面類型的最主要的因素之一，而交通量是隨時間而逐步增長的。當資金不足時，一般應按近期使用要求進行路面設計，先以滿足近期需要為主。以后隨著交通量的增長、車型的加重和投資的增多，再逐步提高路面等級，增加路面厚度。但在建造時，必須注意使前期工程能為后期工程奠定基礎，即能為后期工程所充分利用。

　　1.4 整體考慮，綜合設計。在路面結構設計時，應把土基、墊層、底基層、基層和面層都看作是一個有機的整體。按照土基穩定、基層堅實、面層耐久的要求，充分發揮各結構層的作用，合理選用路面材料，確定恰當的結構層厚度，使路面的設計既能在整體上滿足強度和穩定性的要求，又能做到經濟、合理和耐久。

　　1.5 考慮氣候因素和水溫狀況的影響。路面結構設計要保證在自然因素和車輪荷載反復作用下，路面整體結構具有足夠的水穩性、干穩性、冰凍穩定性和高溫穩定性，因此對自然氣候和水溫狀況可能給予路面的影響要予以充分的重視。

　　二、瀝青路面的主要設計方法

　　2.1 經驗法。經驗法是對以往設計投入使用的道路進行實驗分析，建立路面結構、荷載、 路面性能之間的關系，進行類似的設計。著名的相關經驗設計方法有CBR法和AASHTO 法。CBR法以CBR值作為性能指標，通過對路面的調查測定，建立CBR值- 輪載- 結構層厚度之間的經驗關系曲線。路面總厚度可以通過CBR 值和輪載來確定，而各層次的結構厚度可以通過路面材料的 CBR 值進行當量換算，不同的輪載按照等彎沉的換算原則進行設計輪載的確定。

　　AASHTO 法是在試驗路上進行數據的觀測，建立起路面結構- 軸載- 使用性能的經驗曲線關系，路基土的性質用回彈模量表示、 路面結構層按照各層結構材料性質進行轉換， 用結構數SN 表示。該方法以現時服務能力指數 PSI 作為性能指標，它的確定是根據路面的實時調查情況，通過建立平整度、裂縫、車轍、修補之間的經驗關系式來確定。

　　2.2 力學法。力學設計方法是基于經驗的設計方法，它是將力學參數與路面性能在一定的荷載和環境下建立模型關系，即將應力應變位移與路面性能建立經驗關系曲線，然后按照要求進行路面結構的設計，著名的主要有AI法和SHELL法。力學經驗法的框架是在第一屆瀝青路面結構設計國際會議上由殼牌公司的專家提出，經過逐步的完善形成多種不同的設計方法。該方法是以彈性層狀體系(三層)代表路面結構，計算分析圓形均布輪載作用下結構內各特征點的應力、應變和位移值，以瀝青面層的疲勞開裂以及路基土和粒料層的過量永久變形作為瀝青路面的主要損壞模式，選用面層底面在荷載重復作用下的拉應變以及路基頂面的壓應力或壓應變作為設計指標。

　　2.3 我國現行設計方法。根據我國標準規范—《公路瀝青路面設計規范》，瀝青路面的結構設計方法如下：

　　(1) 理論基礎。我國瀝青路面設計是以殼牌石油公司 SHELL提出的理論方法為基礎， 該方法是將路面視為多層彈性體，用楊氏彈性模量和泊松比來表示面層材料與土基，材料性質以均質各向同性為假定，同時各層水平方向取無窮大，土基以下的深度無限。荷載取值采用 BZZ-100即雙輪組單軸載100kN為標準值，單輪傳壓面當量圓直徑d為21.3cm，兩輪中心距為 1.5d，各層材料之間的假定接觸條件為彈性、完全連續接觸。

　　(2)設計指標。設計指標是以彎沉值為控制指標，彎拉應力進行驗算校核。整體強度的設計控制指標用路表容許彎沉值來設計，確定設計彎沉指標。對于高速公路、一二級公路、 瀝青面層等必須進行層底的抗拉驗算，瀝青混合面料層的城市道路還需進行抗剪驗算。

　　(3)參數的選取和確定。計算分析中的標準軸載采用上述理論基礎中的BZZ-100為標準值，換算公式采用林繡賢《軸載換算公式的研究》成果中表述的以軸載比表達的公式進行軸載換算，該公式的提出是以彎沉等效和底層拉應力等效為基本原則，以多層彈性理論為基礎，分析軸載和彎沉、拉應力之間的關系，并結合實際的實測情況(彎沉、疲勞試驗、直槽測試等)進行對比、驗證而提出的。表征材料剛度和強度的指標分別是材料模量和抗拉應力，彎沉值、拉應力指標均用靜態抗壓回彈模量計算，抗拉強度由圓柱的劈裂試驗確定，靜態抗壓回彈模量通過抗拉強度來確定。

　　三、瀝青路面設計中存在的問題和相應的改進策略

　　3.1 疲勞開裂。路面材料在出現疲勞開裂前所能承受的荷載重復作用次數，稱為疲勞壽命。疲勞壽命的大小，除了同組成材料的特性有關外，主要取決于路面所受到的重復應變(或應力)級位的大小。路面設計年限內不同荷載和溫度條件下的疲勞損耗可采用Miner(線性累加)假設予以總和。因而，根據預定設計年限內的荷載和溫度條件以及材料的疲勞方程，可以分析設計年限末路面結構的累計疲勞損耗，以此判斷路面是否會出現疲勞開裂。或者可以利用等效疲勞損耗的概念，將不同軸載和不同溫度條件下的疲勞損耗，換算成標準軸載和當量疲勞溫度的等效損耗。以疲勞開裂作為臨界狀態的設計，采用瀝青層底面的拉應變(或拉應力)作為指標，以最大拉應變不大于該層材料的容許拉應變作為設計標準。

　　3.2 車轍。車轍是各結構層塑性變形累積的總和。半剛性基層瀝青路面車轍主要產生在面層。車轍深度同材料特性、環境溫度、重復應力的大小、荷載作用次數和路基路面結構層的剛度大小有關。車轍的出現，使路面平整度變差，從而影響行車質量和安全，同時也會促使路面開裂。根據使用要求所容許的車轍深度和預期使用年限內的荷載重復作用次數，可以限定一次荷載作用下所容許出現的塑性變形量。以車轍作為臨界狀態的設計方法，是以荷載作用下路基路面結構層內塑性應變的總和不大于容許塑性變形量作為設計標準，有些設計方法，采用路基頂面的豎向壓縮應變作為設計指標，以控制路面車轍深度。根據路基頂面的豎向應變同其塑性變形和路面車轍深度之間的經驗關系，提出路基頂面的容許壓縮應變值。

　　3.3 路面回彈彎沉。路面在一次荷載作用下的回彈彎沉值反映了路基路面結構的整體剛度。許多試驗觀測資料表明，它與路面的使用狀態(開裂和塑性變形量)之間存在一定的內在關系。根據路面使用狀態和設計年限的要求，可以確定一次荷載作用下路面的容許彎沉值， 路面以回彈彎沉為設計指標的方法，是以荷載作用下的路面回彈彎沉量作為設計標準。

　　3.4 面層剪切。在垂直和水平荷載(如制動時)的共同作用下，面層結構中的最大剪應力不大于特定環境下(主要是溫度)材料的抗剪強度。

　　3.5 面層斷裂。路面受到緊急制動所產生的水平力作用時，面層將受到很大的徑向拉應力和水平向位移，從而使面層斷裂并產生推移。由此，可提出一項設計指標—— 徑向拉應力不大于面層材料的抗拉強度。

　　3.6 低溫縮裂。這是一項同荷載因素無關的設計指標。低溫時，面層材料因收縮受阻而產生的溫度應力不大于該溫度時材料的抗拉強度。

　　四、結語

　　總之，隨著我國經濟的快速發展，交通建設事業蒸蒸日上，路面設計施工技術不斷發展。但瀝青路面設計是一項復雜的過程，為了確保瀝青路面設計質量，杜絕后續引發相關問題的產生，就必須做到各項程序選擇層層把關，嚴格控制。需要設計者通過不斷的總結設計經驗來完善設計、指導施工。