探討不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制

涂 鵬

(中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司 四川 成都 610042)

探討不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制

涂 鵬

(中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司 四川 成都 610042)

不同類型基層瀝青路面其設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系到瀝青路面的使用安全和使用壽命。結(jié)合相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，本文中進(jìn)一步分析了對(duì)不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行控制的重要作用，并說明了不同類型基層瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)控制方法。

瀝青路面；設(shè)計(jì)指標(biāo)；控制方法

瀝青路是最為常見的公路形式，近年來，交通壓力不斷增大，瀝青公路的承載負(fù)荷和大幅度增加，如果指標(biāo)設(shè)計(jì)不合理，就會(huì)加劇瀝青路面破損的幾率，不僅降低了公路的使用安全和使用壽命，也給人們的出行造成了極大的不便。為促進(jìn)我國公路事業(yè)的更好發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制十分必要。

一、不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)控制的意義

近年來，我國公路事業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)，瀝青公路的類型也更加多樣化。半剛性瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)無法適應(yīng)其他類型的瀝青路面，如果不加以區(qū)別，會(huì)嚴(yán)重影響瀝青公路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。隨著使用時(shí)間的不斷延長，瀝青公路所承載的負(fù)荷越來越大，從而產(chǎn)生破損現(xiàn)象，主要分為功能性破損和結(jié)構(gòu)性破損兩種類型，這些破損不僅會(huì)影響瀝青公路的外形美觀，也嚴(yán)重影響了公路的使用安全和使用壽命。出現(xiàn)破損問題之后，需要工程人員及時(shí)進(jìn)行公路的翻修、維護(hù)，并且往往需要耗費(fèi)很長的時(shí)間，不僅加大了公路工程的成本，也增加了城市的交通壓力。對(duì)不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性的控制，是預(yù)防瀝青公路破損的做好方法。在科學(xué)合理的指標(biāo)設(shè)計(jì)之下，即使是出現(xiàn)了破損情況，期影響的范圍和深度也相對(duì)比較小，維修工作比較容易。

瀝青路面常見的破損類型主要有車轍和裂痕兩種，而不同類型基層的瀝青路面發(fā)生破損的基底層各不相同。比如半剛性基層瀝青路面的基層底面會(huì)最先出現(xiàn)破損，一般最初破損階段內(nèi)公路表面并不會(huì)出現(xiàn)比較明顯的變形和破損情況，隨著底層破損情況的不斷加重，破損逐步向公路路面擴(kuò)展，最終公路路面也會(huì)出現(xiàn)非常明顯的破損狀態(tài)；柔性基層瀝青公路可能最先出現(xiàn)在瀝青面層底面，逐步向公路表面擴(kuò)展。也有可能最先在瀝青層的內(nèi)部出現(xiàn)破損，逐步導(dǎo)致公路表面變形、破損。公路出現(xiàn)破損，不能夠承受更大的負(fù)荷，存在較大的安全隱患。考慮到不同類型的基層的瀝青路面破損點(diǎn)不同，需要對(duì)其設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行合理的控制。

二、不同類型基層瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制

（一）柔性路面設(shè)計(jì)指標(biāo)控制

柔性路面的整體承載能力較低，這是因?yàn)槿嵝月访婷鎸娱L期處于受拉狀態(tài)，使得彎拉應(yīng)力與應(yīng)變較大，因此，柔性路面面層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差。為了保證柔性路面面層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，關(guān)于指標(biāo)設(shè)計(jì)，需要盡量保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提高結(jié)構(gòu)的承載能力。柔性瀝青路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)主要包括：

路基頂面壓應(yīng)變，這個(gè)指標(biāo)的控制目的是提高公路表面的永久變形量。路基頂面壓應(yīng)變可以反映柔性瀝青公路基層與面層的總永久變形量，對(duì)這一指標(biāo)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與控制，有助于提高柔性瀝青公路的使用壽命。路基頂面壓應(yīng)變指標(biāo)的計(jì)算公式為：

其中，εvs為路基頂面豎向壓應(yīng)變；N1代表著路面變形超過固定值（12.5毫米）之后負(fù)荷重復(fù)作用的次數(shù)；MR表示路基土彈性模量；βv為校正系數(shù)；b表示土性參數(shù)。

瀝青層底拉應(yīng)變，結(jié)合柔性瀝青路面的破損點(diǎn)特點(diǎn)，為了防止其破損進(jìn)一步向表面延伸，對(duì)疲勞裂縫進(jìn)行有效的限制，需要加強(qiáng)對(duì)該指標(biāo)的控制。瀝青公路的疲勞破損與瀝青層底水平拉應(yīng)變的關(guān)系可用以下公式表述：

其中，N2代表疲勞破損荷載重復(fù)作用的次數(shù)；βt是控制參數(shù)；εt代表了瀝青層底拉應(yīng)變；E表示瀝青混合料模量；k代表瀝青混合料特定參數(shù)。

瀝青層底拉應(yīng)力，由于柔性瀝青路面層底的拉應(yīng)力比較大，需要設(shè)計(jì)者準(zhǔn)確核算拉應(yīng)力指標(biāo)，盡量將疲勞破損的范圍和深度控制在最小值內(nèi)。

面層抗剪強(qiáng)度，柔性瀝青路標(biāo)發(fā)生疲勞破損主要是與拉應(yīng)力、剪應(yīng)力存在關(guān)系。相比于其他類型的瀝青路面，剪應(yīng)力在柔性路面中的水平較高，加大了柔性路面發(fā)生疲勞破損的可能性。所以在柔性瀝青路面的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)面層抗剪強(qiáng)度進(jìn)行合理控制十分必要。

當(dāng)柔性瀝青路面基層模量增加時(shí)，結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力、彎拉應(yīng)變水平均會(huì)呈現(xiàn)下降，而面層剪應(yīng)力則會(huì)隨之增高。

（二）半剛性路面指標(biāo)設(shè)計(jì)控制

相對(duì)于柔性路面，半剛性瀝青路面的承載能力比較高，所承受的壓力比較大。半剛性瀝青路面的指標(biāo)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)把握三個(gè)方面的指標(biāo)：

路表彎沉，半剛性瀝青路面面層永久變形量明顯高于路基和基層，路表彎沉指標(biāo)，能夠更好的控制整體公路狀態(tài)，提高瀝青公路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

半剛性層底拉應(yīng)力，基層層底承受的彎拉應(yīng)力最大，導(dǎo)致基層受力不均勻，更容易發(fā)生破損現(xiàn)象。對(duì)層底拉應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，可以將底層拉應(yīng)力控制在合理范圍之內(nèi)，這樣能夠更好的控制瀝青路面破損的范圍和深度。

面層抗剪指標(biāo)，半剛性瀝青路面的剪應(yīng)力水平較高，加強(qiáng)對(duì)面層抗剪指標(biāo)的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)瀝青層受力情況的進(jìn)一步改進(jìn)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)一定的壓力分散作用，提高瀝青公路的穩(wěn)固性。

半剛性瀝青路面的基層拉應(yīng)力、面層拉應(yīng)變、剪應(yīng)力，隨著基層模量的增加和增加，呈現(xiàn)出正相關(guān)性。

（三）復(fù)合式路面指標(biāo)設(shè)計(jì)控制

復(fù)合式瀝青路面在性能上介于半剛性瀝青路面和柔性瀝青路面二者之間。關(guān)于指標(biāo)控制設(shè)計(jì)，也需要綜合考慮兩方面的因素：

路表彎沉，這一指標(biāo)可以用于檢查復(fù)合式瀝青路面的結(jié)合適應(yīng)性。

瀝青層拉應(yīng)變，復(fù)合式瀝青路面設(shè)置有瀝青穩(wěn)定碎石過渡層，以便確保瀝青路面的穩(wěn)定性，這個(gè)部分所產(chǎn)生的拉應(yīng)變最大，容易出現(xiàn)破損點(diǎn)。對(duì)瀝青層拉應(yīng)變加以控制，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合復(fù)合式瀝青路面的材料比例進(jìn)行多次試驗(yàn)，確定其破損點(diǎn)，找到最佳的瀝青層拉應(yīng)變值。

半剛性層拉應(yīng)力，對(duì)這一指標(biāo)進(jìn)行控制是因?yàn)閺?fù)合型瀝青路面半剛性基層層底的拉應(yīng)力較高，如不加以控制，可能加大基層層底的破損風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固。

面層抗剪，這一指標(biāo)的控制是為了更好的控制復(fù)合式瀝青路面的面層，防止其出現(xiàn)破損。

無論是哪一種瀝青路面，對(duì)剪應(yīng)力的控制都是十分必要的，在柔性瀝青路面中，基層是剪應(yīng)力的折點(diǎn)，進(jìn)入基層后，柔性瀝青路面的剪應(yīng)力開始變小；半剛性瀝青路面則是在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，剪應(yīng)力逐漸衰減；復(fù)合式路面基層位置會(huì)出現(xiàn)剪應(yīng)力的第二個(gè)高峰。

基于對(duì)這三種不同類型瀝青路面指標(biāo)設(shè)計(jì)控制的總結(jié)，做出如下匯總：

表1 不同類型瀝青路標(biāo)的指標(biāo)設(shè)計(jì)

結(jié)語：

綜上所述，目前的公路建設(shè)中，柔性瀝青路面、半剛性瀝青路面、復(fù)合式瀝青路面是最為普遍的瀝青公路形式。從文中分析可以看出，不同類型瀝青路面的指標(biāo)設(shè)計(jì)存在一定的區(qū)別，合理加以設(shè)計(jì)是降低瀝青公路破損嚴(yán)重性，保證瀝青公路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要措施。望文中相關(guān)分析能夠給予相關(guān)工作人員一定的借鑒。

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TU7

B

1007-6344（2017）05-0103-01

涂鵬，男，（1990-），本科，重慶，主要從事市政道路設(shè)計(jì)方面工作。