公路路面设计

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1、公路路面设计　　摘要：路面结构、材料、环境与经济因素一体化并以性能为中心的基础上，实现路面结构性使用性能和功能性使用性能的统一。　　关键词：路面；性能；结构设计　　Highwaypavementdesign　　Zhangwei　　Abstract：Theintegrationofthepavementstructure，materials，environmentalandeconomicfactorsonthebasisofperformance-centricpavementstructuralperformanceandfunctionalperformanc

2、eoftheunified.　　Keywords：road；performance；structuraldesign　　1.前言6　　随着我国国民经济的快速发展，我国公路建设事业也取得了长足的进步，特别是近十几年来，我国的高等级公路建设有了突飞猛进的发展，其中90%左右的路面铺筑采用的是沥青混凝土。平交道路口路面有其的特殊的工作环境和使用性能要求，然而相对一般路段来讲，对平交道口路面结构和材料研究比较薄弱，当前平交道路口路面结构和材料直接套用路面设计，忽略平交道口路面独特的工作环境与使用性能要求，平交道口路面的损坏具有各种类型和各种形态。一般而言，平交道口的路面损

3、坏包括车辙、开裂（疲劳开裂、低温开裂和反射裂缝）、沥青表面脱落以及目前出现的一些新的损坏类型，过多的路面损坏意味着路面寿命的终结；限制、延迟这些损坏的发生和发展是路面设计的主要任务。　　目前，沥青路面的设计方法有许多种，但是不管哪种方法，都存在着一个问题，那就是路面的结构设计与材料设计不协调。路面结构设计的目的在于估算实际使用时的路面应力、应变、弯沉；沥青混合料组成设计的目的是为了得到各方面性能都比较优良的混合料以满足需要。尽管有些混合料当生产的环境不同时其性能会有很大差异，但是不管怎样，沥青混凝土混合料设计和路面结构设计，总是分别进行的，二者还没有结合成一个整体

4、。另外，在进行沥青路面的设计时，未能考虑材料的性能对疲劳和长期变形抵抗能力的影响，对不同沥青材料采用的疲劳或永久变形方程是相同的。虽然国际上对材料疲劳和变形性能的研究一直是一个十分重要的研究领域，也取得了许多研究成果，但由于设计框架的限制而一直未能纳入设计方法中，材料设计与结构设计一直处于相分离的“双轨”6状态，这是一个很大的缺陷。结构设计方法中仅考虑了材料特性对力学参数的影响，未考虑不同材料对路面使用性能的影响。但是实际上，正如Monismith等人论述的那样，某些特殊沥青混合料的使用性能与实际结构状况有很大关系，混合料的应力状态与结构层所处位置有关，并受其上、

5、下面层材料的强度及交通轴载的特点影响，因此，混合料设计与结构设计应相互联系。完整的路面设计应是路面结构设计与材料设计的统一体：材料设计的结果应能体现结构组合所能达到的性能水平，而结构设计也应能考虑到材料组成的基本要求。二者应能充分体现对使用性能的要求，结构设计主要反映结构性能（结构损坏和结构承载力），而材料设计则主要体现功能性能（耐久、平整、抗滑、美观等）；结构设计是材料设计的基础和前提，而材料设计是结构设计的保障和体现。结构设计与材料设计的和谐统一，就能达到使用性能的最佳效果。　　沥青路面材料设计与结构设计相结合，目的在于改善沥青路面的结构性使用性能以及功能性使

6、用性能，使设计出的路面结构和材料相对于使用性能而言是相容的、统一的，最终在两方面都达到优化。　　兼顾沥青混凝土路面的功能性与结构性，实现结构与材料一体化设计，可使沥青混凝土路面在建设造价基本不变的前提下，使用寿命明显提高，并可保证良好的功能性使用性能，其经济效益和社会效益是十分显著的。　　2.国内外的研究现状　　目前，沥青路面损坏现象严重。根据规范规定，高速公路、一级公路的设计使用年限为15年，二级公路的设计使用年限为12年。但是实际上，许多沥青路面在使用1、2年后便出现大规模的破坏。从现有沥青路面结构早期损坏情况看，不可否认，在沥青路面结构设计方面存在一定的不合

7、理性。尽管沥青路面破坏的现象和特征不尽相同，但对于水损坏、车辙、开裂等与路面结构设计密切相关的早期损坏是普遍存在的。要解决沥青路面结构性损坏，提高路面长期使用性能和使用寿命，就应该从使路面结构设计与材料设计相互统一，优化结构组合设计，合理利用路面材料性能等方面着手。通过以路面寿命周期内费用最低为目标，路面使用性能为约束条件进行优化，最终确定合理的路面结构方案。6　　国内研究发现，沥青混凝土下面层在结构设计上要求具有良好的抗疲劳和抗车辙性能，但传统的粗粒式混凝土下面层的抗疲劳性能较差，有待于进一步改进。沥青混凝土上面层在结构设计上要求具有良好的抗低温缩裂、抗高温车辙

8、、抗水损害