不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制

路 寧

（北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心，北京 100073）

不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制

路 寧

（北京市交通行業(yè)節(jié)能減排中心，北京 100073）

針對(duì)目前瀝青路面在實(shí)際建設(shè)過程中存在的問題，文章分析了不同類型的瀝青路面基層及其破損形式和設(shè)計(jì)控制。結(jié)果表明，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)不同類型基層瀝青路面的特點(diǎn)，來選定相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，從而提高瀝青路面的使用安全性和耐久性。

瀝青路面；破損形式；半剛性路面設(shè)計(jì)指標(biāo)；復(fù)合式路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

1　不同類型基層瀝青路面的破損形式與設(shè)計(jì)控制

1.1瀝青路面的破損形式

瀝青路面的破損形式主要有兩種，分別是功能性破損和結(jié)構(gòu)性破損。其中功能性破損是由于自然因素以及行車荷載的多次循環(huán)作用后，路面的使用性能變差。這種功能性破損并不會(huì)對(duì)瀝青路面的路表結(jié)構(gòu)造成影響，而是使其使用耐久性受到損害。例如，瀝青路面在未達(dá)到使用年限時(shí)，就已經(jīng)處在不能保證車輛行駛安全的狀態(tài)。而結(jié)構(gòu)性破損指的是，瀝青路面的部分結(jié)構(gòu)不能再承受更多的荷載。

1.2瀝青路面的設(shè)計(jì)控制

對(duì)瀝青路面進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)的目的是，控制上述兩種破損形式的影響范圍和影響深度。要想實(shí)現(xiàn)這一目的，相關(guān)建設(shè)人員需要采用多種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及臨界狀態(tài)來進(jìn)行具體控制。當(dāng)前，基于各種原因?yàn)r青路面破損形式主要表現(xiàn)為：裂縫和車轍。相關(guān)研究人員指出，傳統(tǒng)單一的半剛性路面，其發(fā)生破損點(diǎn)很有可能出現(xiàn)在瀝青路面基層的底面。最初，發(fā)生破損導(dǎo)致的路表變形量非常小，但隨著行車荷載壓力的不斷增加，裂縫問題會(huì)在瀝青路面基層的內(nèi)部和面層進(jìn)行擴(kuò)展。最終，隨著變形量的增大，瀝青路面路表會(huì)出現(xiàn)大面積的裂縫和網(wǎng)裂，從而給人們行車舒適性和安全性帶來嚴(yán)重影響。對(duì)于柔性基層瀝青路面來說，其發(fā)生破損的位置主要集中在瀝青路面面層的底面。瀝青路面面層內(nèi)部在破損的影響下，還要受到剪切變形發(fā)育的影響，這是導(dǎo)致路表車轍變形問題出現(xiàn)的主要原因。

2　不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制

2.1半剛性路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

相關(guān)建設(shè)人員通過力學(xué)計(jì)算結(jié)果證明，由于半剛性瀝青路面基層的整體承載力較高且路面的變形量較小，這就意味著瀝青層是以受壓為主的。因此，瀝青路面基層層底的拉應(yīng)變水平較低。以某瀝青路面的建設(shè)過程為例，由于該半剛性路面的厚度較大，這就降低了其基層拉應(yīng)力的水平，即瀝青面層卻仍處于高剪切水平。針對(duì)這一問題，相關(guān)建設(shè)人員采用了三種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性進(jìn)行控制。具體來說，可采用面層抗剪驗(yàn)算來優(yōu)化瀝青層受力效果，這是因?yàn)榘雱傂月访娴募魬?yīng)力水平比其他兩類瀝青路面基層要高，所以，采用面層抗剪驗(yàn)算的設(shè)計(jì)指標(biāo)將具有一定應(yīng)用針對(duì)性。此外，還可采用路表彎沉設(shè)計(jì)指標(biāo)，這是因?yàn)榘雱傂詾r青路面面層產(chǎn)生的變形量，即車轍絕大多數(shù)是永久性的。在此情況下，路基以及基層位置所產(chǎn)生的永久變形量將越來越少，這就使得路基頂面壓應(yīng)變起到相應(yīng)的控制作用。

2.2柔性路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

由于瀝青柔性路面的面層處在較高的受拉狀態(tài)，彎拉應(yīng)變與彎拉應(yīng)力較大，這就使得柔性瀝青路面的整體承載能力不高，從而破壞面層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由此可以看出，柔性路面的設(shè)計(jì)任務(wù)關(guān)鍵在于控制路面結(jié)構(gòu)的變形和剪切破壞造成的影響。具體采用的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：路基頂面壓應(yīng)變、瀝青層底拉應(yīng)變、面層抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算以及瀝青層底拉應(yīng)力。其中路基頂面壓應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)指標(biāo)，主要是通過限制路基頂面的豎向壓應(yīng)變來控制柔性瀝青路面的永久性變形量。由于柔性路面的破壞點(diǎn)大多出現(xiàn)在瀝青面層的底面，這就導(dǎo)致后裂縫會(huì)反映到路面。因而，工程的相關(guān)建設(shè)人員采用了瀝青層底拉應(yīng)變的設(shè)計(jì)指標(biāo)，來控制其對(duì)整個(gè)工程所帶來的影響。柔性路面的疲勞裂縫，由于其大多發(fā)生在輪跡邊緣的位置附近，且呈縱向裂縫。因而，建設(shè)人員需要對(duì)面層的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，這是保證柔性瀝青路面上層結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定性的關(guān)鍵。而瀝青層底拉應(yīng)力設(shè)計(jì)指標(biāo)作用于柔性基層時(shí)，瀝青路面的面層模量值通常高于基層。因而，如果瀝青面層的底面出現(xiàn)較大程度的拉應(yīng)力，必須要在拉應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)算的基礎(chǔ)上來控制基層的裂縫問題。

2.3復(fù)合式路面設(shè)計(jì)指標(biāo)

復(fù)合式瀝青路面的性能處在半剛性瀝青路面與柔性路面的中間，這就意味著其力學(xué)響應(yīng)能力也居于半剛性路面和柔性路面之間。因而，在選定設(shè)計(jì)指標(biāo)的過程中，要綜合上述了兩種不同基層的瀝青路面。經(jīng)相關(guān)研究表明，復(fù)合式瀝青路面具有下臥半剛性基層設(shè)置特點(diǎn)，這就使得其整體變形的程度較小。因而路表彎沉的設(shè)計(jì)指標(biāo)，要將其作為檢查瀝青路面總體結(jié)構(gòu)的指標(biāo)項(xiàng)目之一。對(duì)于瀝青層拉應(yīng)變的設(shè)計(jì)指標(biāo)主要作用于瀝青路面的碎石過渡層，其能夠起到提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。此外，為了避免瀝青層出現(xiàn)疲勞類的損壞，相關(guān)建設(shè)人員可通過對(duì)復(fù)合式路面的瀝青層拉應(yīng)變進(jìn)行控制。具體來說，要通過容許拉應(yīng)變根據(jù)混合料的疲勞試驗(yàn)來進(jìn)行確定，以發(fā)揮出設(shè)計(jì)效果。而半剛性層底拉應(yīng)力的設(shè)計(jì)指標(biāo)，由于復(fù)合式瀝青路面在半剛性基層層底的拉應(yīng)力具有水平較高的特點(diǎn)，因而對(duì)其受力條件進(jìn)行限制，有利于提高瀝青路面使用的安全性。對(duì)于面層抗剪驗(yàn)算設(shè)計(jì)指標(biāo)的選定，要以防止復(fù)合式路面產(chǎn)生諸如柔性路面的面層剪切破壞為依據(jù)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，必須要對(duì)瀝青路面面層的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算。

表1　不同類型基層瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)

3　結(jié)束語

綜上所述，就目前市場(chǎng)的發(fā)展情況來看，瀝青路面的基層類型有三種，分別是：半剛性路面、柔性路面以及復(fù)合式路面。與之相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：可供選擇的瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)有四種，分別是：半剛性層底拉應(yīng)力、面層抗剪驗(yàn)算、路表彎沉以及瀝青層拉應(yīng)變。事實(shí)證明，瀝青路面的施工建設(shè)根據(jù)基層類型采用設(shè)計(jì)指標(biāo)后，將起到提高瀝青路面使用穩(wěn)定性以及耐久性的作用。因而，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其重視起來。

［1］ 張艷紅，申愛琴，郭寅川，等.不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制［J］.長安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，31（1）：6-11.

［2］ 朱玉，張雷.不同基層瀝青路面結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)的選擇［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016，12（2）：13-15.

［3］ 袁宏偉，賈侃，周浩.不同類型基層設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算分析研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（8）：1274-1278.

U416.02

C

1008-3383（2016）10-0051-01

2016-06-28

路寧（1979-），男，北京人，高級(jí)工程師，研究方向：交通規(guī)劃與設(shè)計(jì)。