瀝青路面設計方法中存在的問題探析

索函軍

（河北廣通路橋工程有限公司，河北 邯鄲056001）

0 引言

在我國公路的路面結構中瀝青路面非常普遍，據不完全統計，瀝青路面結構在已建成高速公路的路面結構中占有率為85%-90%。但是根據對已建成高等級公路的瀝青路面使用情況的分析發現，無論是采用國外混合料配比，還是傳統混合料配比，瀝青路面在投入運營一段時間后，均會出現早期破損現象。造成這種現象的原因有很多，本文主要分析瀝青路面設計方法存在的一些缺陷，進而提出一些建議。

1 國外瀝青路面設計方法

1.1 經驗設計法

經驗法主要是對試驗路段或者運營中的試驗道路進行觀測，從而建立路基、路面、荷載與路面性能之間的經驗關系，其中較為成熟的經驗設計方法有CBR法和AASHTO法。

（1）CBR法

CBR 法主要是將CBR 數值作為檢測路基土與路面材料性能的指標。在已經破損的路段或使用良好的路面進行現場調查和CBR 檢測，從而建立起CBR-汽車荷載-路面結構層厚度的經驗關系并繪制出三者關系曲線；通過分析該曲線，將各層材料的CBR 值進行材料層厚度換算，進而確定出所需的路面層厚度。

（2）AASHTO法

AASHTO法是在AASHTO試驗路面的基礎上建立的瀝青路面設計方法。通過整理試驗路段的監測數據，總結出路面結構-軸載-路面使用性能的關系方程。AASHTO法最大的特征是將路面性能指標通過PSI（現時服務能力指數）來表示。PSI 是由評估小組進行綜合評定后所獲取的指標，利用該指標與路面情況建立經驗方程。雖然該方法使用的數據只是試驗路段的數據，僅僅反映出某一種環境下的路面狀況，推廣上存在著一定的局限性，但是AASHTO 路段的檢測數據得到了很好的整理保存，為以后力學-經驗法的設計提供了豐富的數據保證。

1.2 力學-經驗設計法

力學-經驗設計法主要分析荷載和環境作用下的路面結構的力學反應量，根據這些力學反應量與破損模式之間的關系建立路面性能模型，進行瀝青路面結構設計。自20世紀60年代，各國科研人員就致力于力學-經驗設計法的研究工作，其中較為成熟的有AI法和Shell法

在第一屆瀝青路面設計結構國際會議中，殼牌公司兩個科研人員就提出了針對于瀝青路面設計的力學-經驗設計法大體框架，這一框架逐漸成為了Shell 設計法的雛形。隨后的20 年中，各國科研人員對力學-經驗法進行了深入研究并且取得了豐碩的成果。

2 國內現行瀝青路面設計要求

根據我國的《公路瀝青路面設計規程》的要求，瀝青路面結構設計需按照下述程序進行設計。

2.1 設計理論

路面模型依托于Shell 公司提出的設計理論，將路面結構看作多層彈性材料，材料具有各項同性；荷載以雙輪組單軸荷載100kN 作為標準軸載；單輪傳壓面當量圓直徑D為21.3cm，雙輪中心距為1.5倍當量圓直徑，層間完全連續接觸。

2.2 設計指標

以設計彎沉值作為控制指標，拉彎應力作為驗算指標。設計彎沉中，將路表允許彎沉數值作為路面整體強度設計控制指標。對于高等級公路、一級和二級公路的基底層采用抗拉應力驗算，城市道路還要進行面層的剪應力驗算。

2.3 設計參數

在交通分析計算中，標準軸載均采用BZZ-100標準，軸載換算公式推薦采用以軸載比表達的換算公式。

3 現行瀝青路面設計方法存在的問題

（1）現行的瀝青路面設計方法主要側重力學特征，對于路面的實際使用性能考慮較少，導致理論與實際缺乏定量的聯系。

（2）現行設計方法主要依托在國外應用經驗基礎上提出的結構組合和厚度結合，以及國內公路等級、氣候、材料、交通量等因素進行設計計算，并不能完全符合國內瀝青道路的運營情況。

（3）現行規范大多數建立在半剛性基層受壓模型基礎上，柔性基層上的瀝青面層疲勞壽命遠高于路面結構壽命，瀝青面層不會出現疲勞開裂，將路表設計彎沉值作為唯一控制指標，使路面結構設計與實際情況不符。

（4）設計中忽略了路面材料的低溫性能，對于低溫開裂和車轍問題考慮不足。

（5）設計中沒有充分考慮環境因素、經濟因素，從而導致相應的控制指標比較單一，無法滿足現代公路設計的需求。

4 對我國瀝青路面設計方法的建議

4.1 設計標準

在現有的瀝青路面設計規范中，應該適當增加一些控制指標，如能夠較好反映車轍問題的路基垂直壓應變與重復荷載的關系指標。在設計中適當引入一些環境、經濟指標，使設計方法更加趨于完善。該指標體系不僅能夠反映出瀝青路面的結構和材料特征，更能夠真實反映環境因素（溫度和濕度）對于各級公路瀝青路面性能的影響。

4.2 材料參數

我國現行設計規范中材料的回彈模量用靜態抗壓模量E代替。瀝青混合料參數在選定的過程中存在一定的局限性，其回彈模量僅僅考慮了靜態下的回彈模量值，忽略了動荷載作用下的動態模量。此外在路表的抗滑能力方面，設計規范也未能充分體現。但是在實際情況中，動態回彈模量可以通過儀器進行測量，所以應該適當考慮增加動態模量，從而使設計參數更加合理。

5 結語

綜上所述，我國現行的瀝青路面設計中雖然吸取了國內外設計方法的優點，但是在設計指標的運用、參數選取、設計標準上仍然需要不斷予以完善。要做到具體問題具體分析，同時結合我國公路設計的實際情況，盡量減少瀝青路面設計過程的盲目性，在設計實踐過程中不斷總結設計經驗。

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