浅谈永久性沥青路面结构设计

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1、浅谈永久性沥青路面结构设计摘要：永久性沥青路面的发展在公路的发展屮占据了越來越重要的地位。本文对永久性沥青路面的设计理念进行初步探索并结合永久性路面发展和结构设计以及永久性路面的特点等几个方面对永久性沥青路面设计方法进行了探讨。屮图分类号：TU535文献标识码：A文章编号：0引言永久性沥青路面又称为长寿命沥青路面。根据美国沥青路面协会(APA)定义，永久性路面是指使用年限达50年的沥青路面，采用较厚的沥青层柔性路面，降低传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙。在设计使用年限内无结构性的修复和垂建，仅需根据表面层损坏状况进行周期性的修复。1永久性路面特点分析

2、1.1永久性路面经济性能分析永久性路面的寿命较长，有良好的经济效益。其寿命周期费用包括在路面使用期内的所有建设费用和养护费用，以及车辆的保养费用。虽然永久性路面初期的建设费用较高，但由于其能够承受更大的交通量和更重的交通荷载，在评价整个使用周期的总费用中，降低了使用寿命内的维修费用，同时极大降低了道路使用者的使用费用。1.2永久路面使用性能调查结果欧洲正在使用永久性路面，这已充分证明了其具有良好经济效益并且为使用寿命为40年以上的良好性能路面。根据英国学者对51条厚沥青层路面永久性能调查结果得知，施工良好的沥青路面，当厚度大于180mm时,车辙出现的几

3、率会大大减缓。根据45条密集级配碎石基层道路调查结果知，沥青面层厚为180mm〜360mm时，车辙出现的儿率与面层厚度关系不大。对于厚沥青面层道路，大部分车辙发生在沥青层表面，这表示道路的整体结构不足，进行罩面设计能保证基层结构良好。1.3路面损坏形式永久性沥青路面的破损形式以开裂为主，主要是横向裂缝和纵向裂缝。裂缝人多数出现在磨耗层，联结层、基层出现裂纹的可能性较小。研究表明当沥青层厚度大于180mm时，路表面先开裂，裂缝不会贯穿整个沥青层。表面裂缝的形成原因多种多样，一般分析认为：(1)轮胎边缘路表产生的较高水平拉应力使路表首先开裂，并向下传播；(

4、2)在较高的轮胎压力及温度应力下，路面层存在较大的模量梯度使路表先开裂，并向下传播；(3)由于磨耗层沥青的老化，使磨耗层抵抗温度和荷载应力的能力降低，从而产生表面裂缝。对表面裂缝的调查表面：采用较厚沥青层且施工良好的沥青路面的损坏仅发生在表面层，但这表明沥青厚度薄不产生表面裂缝。2永久性路面结构设计方法2.1永久性路面的设计原则与重点永久性路面设计的基木原则是沥青层底弯拉应变小于疲劳极限对应的应变，而口路基土垂直压应变小于200o根据力学方法计算荷载作用下路面结构的应力、应变响应，从而计算路面结构厚度。设计永久性路面的设计重点是沥青层底弯拉应变低于疲劳

5、极限对应的应变临界值。基于力学的路面结构设计方法的主要原理是确定荷载作用下路面结构层的应力、应变响应，如果能够根据损坏模型确定路【Hi结构临界值点，就可以通过选择适宜的结构厚度和材料來降低某一损坏类型对路面结构性能造成的损坏。1.2永久性沥青路面结构功能要求永久性沥青路面是全厚式沥青路面的进一步发展，主要强调性能耐久的沥青层和坚固的基础。因此，永久性沥青路面各个层次的结构功能设计都是围绕这个体系的要求。永久性沥青路面结构设计的力学指标有2个，即沥青层底面的弯拉应变指标和路基顶面的竖向压应变。考虑到结构整体抗力及表面抗剪切能力，提出3个设计指标：①用沥青

6、层底面的弯拉应变指标确保沥青层木身不会产生疲劳破坏；②用路基顶面的压应变控制路1佃的总变形量；③用混合料面层抗剪指标以控制过大剪应力。2.3永久性路面的设计方法步骤目前，永久性路面的设计方法主要为AASHT0方法或力学经验法。永久性路面较简单的结构设计方法是AASHT0设计和力学验算相结合，其设计步骤如下：(1)根据永久性路面不同结构层的功能要求拟定路面结构组合，根据沥青混合料类型选择指南选择混合料类型;(1)确定结构设计参数,如面层材料模量、土基回弹模量、标准轴载作用次数等；(2)用AASHTO结构设计方法设计各结构层厚度；(3)将在道路上行驶的最人

7、实际车辆荷载(考虑一定比例的超载)作为设计荷载；(4)根据AASIITO设计厚度，建立力学计算模型，用弹性层状理论体系计算方法计算出沥青层底拉应变和土基顶层压应变,并分析计算结构是否满足永久性路面力学设计指标的要求。2.4永久性路面的材料设计永久性路面结构是按功能来设置每一个结构层，例如面层抗车辙、基层抗疲劳，这就要求材料的选择、混合料设计以及性能评价试验要有针对性地进行。2.4.1沥青混合料基层沥青混合料基层被指定用来抵抗交通荷载作用下路面结构的弯曲疲劳。基层的沥青含量应考虑现场压实度为最大密度的96%至98%o沥青等级应具有与上面层相同的高温特性以

8、及与中间层相同的低温特性，如果这一层在施工期间开放交通，还应做材料的车辙性能评价。2.4.2沥