淺析國內外瀝青路面設計方法

摘要：在公路建設的過程中，主要采用瀝青路面的結構。主要是由于這種路面的耐磨性較好，而且施工操作相對來說較為方便。進行路面的設計，主要是為了保證路面整體質量，進而延長公路的使用壽命。因此，人們對于瀝青路面的重視程度相對較高，而且國內外對于瀝青路面的設計方法也進行了深入研究。本文主要對瀝青路面的設計方法等進行分析和介紹，希望能夠給相關的路面設計人員提供借鑒和參考。

關鍵詞：瀝青路面；國內外路面設計；設計方法

對于路面設計來說，經過半年左右的發展，經歷了多個發展階段。主要是從純經驗法向半經驗半力學法方向進行轉變。但是從目前我國的路面設計方面上來看，主要是采用經驗法和半經驗半力學法為主。可見對于瀝青路面的發展方面還存在著一定的局限性。因此，我國應該多借鑒和參考國外的相關的建設方式。本文主要對國外一些瀝青路面的設計的典型的例子進行深入介紹，從中選取一些可供參考的借鑒方法。進而從瀝青路面的設計方法上入手，對出現的一些問題進行改進，提高路面的質量。

1.瀝青路面的設計方法

1.1瀝青路面技術發展現狀

隨著我國公路建設事業的不斷發展，公路建設的距離也在不斷增加。從多數的路面結構和材料上看主要是采用瀝青路面作為主要的施工材料。但是隨著時間的發展，瀝青路面會受到多種因素的制約，產生一定的質量問題。通常情況下，行車的數量以及溫度的變化或者是汽車的運載量等等因素都會實現對瀝青路面的影響，降低路面的性能，減少使用壽命。對于一些主干道來說，采用瀝青路面的基礎上還使用了大量的改性瀝青。在國內的多數瀝青制造廠家中，都摻加了加強纖維材料，使得路面的強度達到最大。

1.2殼牌設計方法

殼牌設計法已經具有幾十年的歷史，在設計的過程中也在不斷增加相應的參數，同時還出版了相應的設計手冊。隨著時間的發展，專業的設計人員對這種方法進行了深入研究，從不同的方面提出了改進措施。同時對于加強瀝青路面的穩定措施進行深入探討，根據路面的基本情況，研制出具體的設計措施，有效地防止道路的開裂現象的發生。

1.3材料參數方法

采用每一種方法進行設計，都需要對其進行嚴格地檢測，使其符合相應的實驗和生產標準。這些標準就是最后確定的設計值的規范參數。路面基礎就是路基的覆蓋層或者是路基頂面的相對厚度，材料參數的設計方法，需要對路基的基本數據和情況進行嚴格控制。對于一些未穩定材料來說，對其剛度進行控制需要采用抽樣調查的方式來進行。未穩定材料的使用范圍相對較狹窄，主要是應用于低和中交通量的特殊情況。同時要對水泥和石灰等材料作為輔助性添加劑。在一些工作準備就緒的情況下，需要采取相應的措施來進行測定，通常情況下就是用直接拉伸的方式來進行。另外，可以根據瀝青路面的特殊情況來選擇其他的材料來進行模量的測定。

2.瀝青道路施工設計

2.1基于力學方法的路面結構設計

在傳統的路面設計工作中，總會將路面的堅硬度和強度作為主要的設計標準，只要達到了強度的要求就說明路面是符合相應的標準的。但是，隨著科技的發展，人們對于路面的要求相對較高。路面出現變形的問題越來越多。因此，要滿足現代高速公路的基本功能就需要對瀝青路面的基本病害進行控制和改進。通常情況下，瀝青路面的表面出現車轍或者是路面開裂的現象是較為常見的。因此，需要對路面結構和功能進行控制。但現行路面標準并無切合實際的車轍深度計算方法。一般設計規范均采用間接調控的手段來達到控制路面車轍深度的目的。需要一個新的方法來評價各結構層在路面結構中的作用。瀝青路面的力學設計非常類似于其他土木工程的設計過程。它采用力學原理分析路面與荷載間的相互作用，針對某種路面破壞類型，確定路面結構的臨界狀態，通過正確選擇材料和層厚，設計出避免破壞的路面。永久性路面所采用的設計原則為：面層要有足夠的剛度抵抗車轍，基層要有足夠的厚度和柔度避免出現疲勞破壞。

2.2經驗法

經驗法主要通過對試驗路或使用道路的實驗觀測，建立路面結構、荷載和路面性能三者間的經驗關系。最為著名的經驗設計方法有美國加州承載比法和美國各州公路和運輸工作者協會柔性路面設計法。

2.1.1CBR法

CBR法是以CBR值作為路基土和路面材料的性質指標，通過對已損壞或使用良好的路面的調查和CBR測定，建立起路基土CBR-輪載-路面結構層厚度3者之間的經驗關系。利用此關系曲線，可以按設計輪載和路基土CBR值確定所需的路面層總厚度。路面各結構層的厚度，按各層材料的CBR值進行當量厚度換算。不同輪載的作用按等彎沉的原則換算為設計輪載的當量作用。此方法設計過程簡單、概念明確，適用于重載、低等級的路面設計，所提出的CBR指標已作為路面材料的一種參數指標得到了廣泛應用。

2.1.2AASHTO法

AASHTO法是在1958）1962年間AASHO試驗路的基礎上建立的。整理試驗路的試驗觀測數據，得到了路面結構-軸載-使用性能三者間的經驗關系式。路面結構中的路基土采用回彈模量表征其性質，路面結構層按各層材料性質的不同轉換為用一個結構數表征。AASHTO方法提出了現時服務能力指數（PSI）的概念，以反映路面的服務質量。PSI是一個由評分小組進行主觀評定后得到的指標，它與路面實際狀況（坡度變化、裂縫面積、車轍深度、修補面積）之間建立經驗關系式，提出了軸載換算的概念和公式，考慮了結構的可靠度和排水條件的影響，這些思想對后來世界各國的設計思想產生了很大的影響。

2.3瀝青混合料中間層

中間層或連結層必須兼顧穩定性和耐久性。這一層的穩定性可以通過粗集料間骨料的相互接觸（骨架密實型級配）以及高溫穩定性好的的膠結料來獲得。為了獲得較大的內摩力。形成堅實的骨架．必須采用經破碎的集料。關于集料的最大粒徑，一種觀點認為，應采用較大的公稱最大粒徑（38.1mm）；另一種觀點認為，只要確保集料顆粒間的相互接觸，較小的集料尺寸也能達到相同的效果。中間層采用的膠結料高溫等級應該與表面層相同。低溫等級可能要低一級，因為這一層的溫度梯度較大，低溫也不如面層嚴酷。中間層混合料設計可以按標準方法確定最佳瀝青用量，并應進行車轍、水敏感性等性能評價試驗。

3、防范與措施

3.1改善瀝青結合料的性能

瀝青面層的低溫裂縫和溫度疲勞裂縫，以及在高溫條件下的車轍深度、推擠、擁包等永久變形都與瀝青有很大的關系。改善瀝青的溫度敏感性、低溫穩定性和流變性對提高混合料的高溫和低溫力學性質效果非常顯著，瀝青改性對提高路面長期使用性能有著非常重要的作用。改性瀝青無論從高溫、低溫性能，彈性恢復性能、感溫性哪個方面，都有明顯的優勢。SBS的優越性突出表現在使軟化點大幅度提高的同時，又使低溫延度明顯增加，感溫性得到很大改善，不僅高溫穩定性大幅度提高，而且低溫性能也同時改善，并且彈性恢復率特別大，所有指標都有明顯提高，這是非常難得的。

3.2路面的性能監控

為了做到對路面的適時養護和維修，并保證各種形式的損壞僅發生在路面磨耗層內．應該對永久性路面結構進行性能監控。監控的內容包括向下擴展的疲勞裂縫、溫度裂縫、車轍、表面磨耗等損壞現象。一旦這些損壞達到預定的水平．要考慮進行路面結構評價，以及更換路面磨耗層。

4、結束語

瀝青混合料是一種非常復雜的材料，其物理力學特性隨材料組成、溫度、環境和外荷作用型式不同而發生變化，瀝青混凝土路面是由瀝青混合料鋪筑而成的，因此路用性能的研究也是非常復雜的。

參考文獻：

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