重载交通路段的道路路面设计方法探析

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1、重载交通路段的道路路面设计方法探析孟琦安徽建筑大学土木工程学院摘要：分析了重载交通路段的交通状况和运维特点，总结了车辆荷载对道路路面的作用机理，包括弯曲、疲劳、剪切和车辙效座。分析了我国规范对于重载交通路段设计的不适宜性，从而提出针对重载交通路面的设计方法，首先需要确定临界作用荷载，并进行轴载换算等效，最后基于长寿命路而设计思路进行沥青路而设计，这样能够满足重载交通路段路面的运营使用寿命。关键词：道路;重载交通;路面;设计方法;长期性能;论文首先分析重载交通道路的运营特点，分析其交通组成及运营使用特点，总结车辆荷载对路而的作用机理，并分析我国目前规范体系对于重载交通道路路面设计的不适应性。

2、最后，提出面向重载交通道路路面的设计方法和要点，用于指导实际的道路路面设计。1重载交通道路的运营特点掌握重载交通道路的运营特点，是明确该类型道路路面设计重点和方法的根本。具体而言，可以从交通特性和运维状况2个方面进行总结。(1)交通特性。重载交通路段主要是车辆的荷载等级较高，车型主要以三轴及以上轴数货车为主，载重主要30t以上，超载严重的甚至有近10(T200t的货车，这些货车虽然比重小，但对道路路面的损伤影响非常大，其至引起道路路面的直接破坏。此外，l(T40t的货车贡献了主要的交通组成，这些货车对道路路而的损伤也是非常严重的。重载交通路段的交通流量一般不高，因为货车的行驶速度较慢，轿车

3、的组成比例低。(2)运维状况。重载交通路段往往是经济发达区域，在重载车辆作用下道路路基和路面很容易损坏，路棊沉陷、局部塌陷和边坡失稳问题常有，路面开裂、坑洼、破损、塌陷等病害问题也非常显著，而这些病害很容易疏忽，如果在早期不予修复就会导致病害的快速扩展，引发更加严重的病害问题。多数破坏的道路结构，都证明与重载交通的作用密切相关。2车辆荷载对道路路面的作用机理分析车辆荷载对道路的作用通过轮压体现，轮压与道路的接触作用面积小，车辆重载情况下显著增加局部作用荷载，对于道路的作用机制主要分为弯曲效应、疲劳效应、剪切效应、车辙效应。2.1弯曲效应车辆作用路面的整体效应是一次性弯曲作用，对路面造成受弯

4、变形，如果面层厚度不足或者材料性能不好，使得受荷作用下拉弯区应力超过结构的承受极限，则路面底部形成开裂，另外，车辆作用下不仅包含静力部分，由于路面不平整、车辆振动等引起的动力冲击效应也是包含进去的，很容易引发一次性破坏，这种作用超载车尤其明显。2.2疲劳效应疲劳是路面的重要结构性能，我国已建的高速公路工程中，多数道路结构出现的路面开裂问题与疲劳性能直接相关。疲劳效应车辆的往复加载和卸载循环，导致路面在低于其材料极限的情况下提早开裂失效。疲劳效应的棊础就是荷载作用下路面的损伤效应，而且超载作用下轴载吨位的增加，其疲劳损伤呈指数增长，影响显著。车辆在行驶过程中有刹车、转弯、上下坡等，这些过程中

5、车轮对路面形成不可避免的剪切推移作用，该剪切力平行于路面。车辆重载作用K,这种剪切力非常显著，直接导致路而层的破损。车辆的剪切推移效应可以从很多道路重车道路而的拥包、推移等现象中推演得到。2.4车辙效应采用沥青作为面层的路面结构，由于沥青材料具有高温软化的特性，还会使高温环境下的沥青路面在车辆行驶下出现车辙效应，而且车辙的效果与载重吨位、行驶速度等高度相关。3目前规范体系的适宜性分析我国规范对于路面的设计是以标准荷载作用与温度应力作用折合成标准荷载累积作用次数的，并与设计疲劳寿命对比，得到累积疲劳损耗量，作为面层设计的准则。然而，车辆作用的换算标准轴次，则是通过交通量进行直接换算，这其中较

6、大吨位的货车，则通过换算轴次考虑，这样只是对疲劳效应的校核，并没有考虑轴载一次作用导致的面层之间弯曲或者剪切失效，导致设计的不合理。从另外一方面理解，重载交通其轴载组成中可能有超过规范标准的载重，这些轴载虽然组成概率较低，但是对路面的影响非常关键。设计中更是忽略可能造成面层一次性断裂失效的较大吨位轴载作用。这种均一化的设计思想，直接的后果就是载重较大区域路面层寿命短，需要不断地维护与更新;载重小的区域设计偏于保守，虽然路面层寿命好，也可能因为路基及其他部位的破坏损伤，导致直接的不经济。4重载交通道路的路面设计方法针对重载交通道路的路面设计，首先需要明确该道路运营的临界使用荷载，提高设计效率

7、;其次明确设计屮的轴载换算方法;再则，调研最大服役荷载;最后依据标准的交通量进行路面设计并采用最大服役荷载作为验算设计。4.1临界使用荷载的确定对于道路产生累积损伤和车辆荷载需要达到一定吨位才能产生效应，对于不产生效应的车辆，可以忽略考虑。因而，确定该临界荷载，对于提高设计效率和增加设计针对性具有重要作用。目前的研究均己50%的应力水平认为是确定临界荷载的标准，以水泥路而（18cm混凝土而板，弯拉强度4MPa，15cm天