基于重荷载作用下沥青路面设计及应用研究

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1、基于重荷载作用下沥青路面设计及应用研摘要：有关数据表明当道路通车后累计的当量标准轴次远超过一般水平时，路面性能衰减将超常规发展。车辆的超载或者重载，使得已建路面变得过早损坏，在使用之初就会出现车辙、坑槽或者开裂沉陷等破坏，从而极大缩短路面的寿命。基于此背景，笔者结合工程实践对重载作用下的沥青路面设计进行探讨。关键词：重荷载作用；沥青路面设计；路面破坏中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1.背景有关调查数据表明，沥青路面出现早期破坏的原因是各方面的，对车辆超载超限估计不足是其中一个非常重要的因素，也就是说我国目前所使用的沥青路面设计方法不再适合如今的重载交通沥青路面的设计

2、。我国目前的沥青路面的设计方法是根据常规荷载来设计的，而且由于路面材料本身明显的非线形特点，重载路面设计采用现行的规范的话，这在工程结构的安全上考虑是不规范的。规范中明确表明现其所适用的是＞13t的情况的沥青路面设计，而当轴重＞13t却没有提及。为了减少因车辆超载或重载对路面造成的过早破坏，提高沥青公路的通行能力，分析重荷载沥青路面设计是很有意义的。1.重载沥青路面破坏原因分析交通轴载对路面厚度的设计是一个极其重要的参数。现行的设计标准轴载为100KN,但是实际路面上的交通车辆通常会超限行使，这就使得实际测得的轴载大大的超过了标准的轴载，有的甚至超过了100%。对于这种情况，为了避免沥

3、青路面出现早期的疲劳破坏，就需要增加结构层的厚度。从而有关研究设计人员就利用不同的轴载作用下底基层地面的弯拉应力与标准轴载作用下的应力相等的理念来确定在重载或者超载作用下所需要增加的结构层厚度，通过反复计算得出每一级超载水平所需增加的底基层厚度。从上表中可以发现，车辆轴重每增加20KN,上表中每一项指标都会增大约19%,不过轴重从100KN增加至200KN时,底基层的弯拉应力或者弯拉应变都加大了近1倍，再观察当轴重增加至200KN时底基层所增加的厚度达到37cm。然后再从疲劳的方面来看，随着轴重的加大其疲劳寿命衰减是非常之快的。所以从这项分析可以得出如果超过标准轴载，轴载的上升对沥青路

4、面造成的破坏是极其的明显，笔者查阅相关的资料根据上述分析认为超载是引起路面早期的疲劳破坏和使用效果差的根本因素。2.重载作用下的沥青路面设计指标由于目前车辙的预估模型还不够完美，暂不考虑车辙验算指标。根据重荷载沥青路面受力合损坏的特点，以设计的弯沉值作为路面厚度设计的基本的控制指标，而以半刚性基层和底基层的层底弯拉应力来作为检验指标。同时，根据重荷载作用下的沥青路面受力特点，最好对最大轴载进行半刚性基层和底基层极限弯拉应力的验算。设计弯沉仍采用下式：式中基本的参数可参见专门的设计专著，在此不做赘述。1.实例应用设计分析4.1基本概况某二级道路，计划新建沥青路面。由轴载测试可以知道该道路

5、的重型和中型货车组成如下表1所示：表1重型和中型货车组成情况根据交通调查和轴载测试分析可以判断，该道路属于典型的重载道路，已知资料可知该路基的回弹模量为48MPa0限于篇幅，本文做简单的处理，分别取交通量增长率6%,弯沉和弯拉的轴载增长率为9%、12%o4.2现行规范的设计方法4.2.1进行交通分析，确定累计标准轴次如果设计的年限定为12年，则选择单轴双轮组lOOkN的荷载作为标准轴载，查阅规范的轴载换算公式可以求出不同轴型的各级轴重的换算系数，综合各种轴型的作用次数，从而可以得到分别以弯沉和弯拉等效的初始日标准准轴载作用次数为39006、409869轴次/日。从而可以算的设计年限内标

6、准轴载的累计作用次数为：弯沉等效：（次）；弯拉等效：（次）4.2.2计算路面的厚度该路面结构的基本参数如下：计算可得出设计的弯沉值；水泥稳定碎石的基层厚度为，这里为了施工方便取为，并且基层底基层的拉应力经验算通过了，即按照规范设计方法求得的设计层厚度为33cm。4.3本文的方法（1）进行交通分析，确定累计标准轴次为了作为对比这里仍然选择100kN的轴载作为标准轴载，按相关文献的轴载换算公式来求得不同轴型各级轴重的换算系数，再综合各种轴型的作用次数，就可以求得分别以弯沉、弯拉等效的初始日标准轴载作用次数为75934.833187轴次/0o可计算得出设计年限内标准轴载的累计作用次数弯沉等效

7、：（次）；弯拉等效：（次）（2）计算沥青路面的厚度拟定与前面按规范的方法相同的路面结构，材料参数与前面一样。计算可得出设计的弯沉值；水泥稳定碎石的基层厚度为，这里为了施工方便取为，并且基层底的拉应力验算合格，都是小于容许的拉应力。(3)最大轴重拉应力验算：由轴重的测试可以知道最大轴重为235KN,由相关文献建议的荷载图式计算得到该轴重在基层以及底基层底面产生的最大拉应力值分别为0.186MPa和0.153MPa,都是小于材料极限强度，最大拉应力