差異改性瀝青面層厚度研究

王雙 王小慶

摘 ? 要：為了研究差異改性瀝青路面的合理面層厚度，本文主要基于南寧市鳳嶺北路-高速環路立交工程，利用按層狀體系理論編制的殼牌瀝青路面設計軟件B1SAR3.0，在標準軸載BZZ-100KN作用下，對面六種改性瀝青面層厚度的組合形式進行分析，研究得到：隨著路面軸載的增大，同一深度所受到的軸力也隨之增大，同時瀝青路面的工作響應區域隨深度增大而逐漸減小。通過對多種面層厚度組合進行受力分析，最終得到了面層厚度組合的優劣排序為：5 6 7、4 6 8、4 6 7、5 5 6、4 6 6、4 5 6。據此，應用于不同受力狀態的路面，工程實施效果良好。

關鍵詞：面層厚度 ?瀝青路面 ?差異改性 ?軸載

中圖分類號：U416.217 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0053-03

Abstract： In order to study the reasonable surface thickness of the different modified asphalt pavement， this paper mainly based on the Fengling North Road Expressway Overpass Project of Nanning City， using shell asphalt pavement design software b1sar3.0 compiled according to the layered system theory， under the action of the standard axle load bzz-100kn， analyzes the combination form of the six modified asphalt surface thickness， and obtains： with the axle load of the pavement At the same time， the response area of asphalt pavement decreases with the increase of depth. Through the stress analysis of a variety of surface layer thickness combinations， the order of the surface layer thickness combinations is： 567， 468， 467， 556， 466， 456. According to this， it is applied to the pavement with different stress states， and the effect of engineering implementation is good.

Key Words： Surface thickness; Asphalt pavement; Differential modification; Axle load

道路全線通常采取單一面層厚度組合，這樣不僅會增加工程成本并且會使得特殊路段的指標不能滿足設計要求。例如在道路長大縱坡、彎道等處由于受力條件較差，在這些特殊路段通常會過早出現車轍等道路病害，從而影響整條道路的使用性能，但設計時并沒有對這些易導致道路病害的路段進行特殊考慮，導致面層厚度達不到荷載要求或造成材料浪費。為了使改性瀝青充分發揮其作用，有效改善道路線形不良路段的車轍病害，開展差異改性瀝青路面的厚度研究十分必要且迫切[1-2]。

1 ?工程概況

南寧市鳳嶺北路-高速環路立交工程（二期工程）位于南寧市鳳嶺片區，南寧東站東南角，南寧市青秀區鳳嶺北路與高速環路相交處。立交總體方案為“半定向、半苜蓿葉蝶型、全互通立交”型，立交共三層，設計地面道路系統及為第一層，高速環路為第二層，鳳嶺北路作為立交的第三層。立交包括鳳嶺北路、高速環路兩條主線道路;氣象水文條件：南寧年平均氣溫21.7℃，極端最高氣溫40.4℃，年平均相對濕度65%，立交橋瀝青路面面層結構選擇見表1。

2 ?面層合理厚度研究

合理的瀝青路面面層厚度，對于改善道路病害以及整個路面的使用壽命具有重大意義。為了得到各面層的合理厚度，就要從瀝青路面各個深度的工作受力區域，以及受力的大小。應用BISAR軟件，彈性層狀體系中的應力、應變和位移都能夠計算，在對于作用在表面的剪應力的計算中，不存在表面影響位置的問題，此程序能夠通過計算得出應力與應變張量及主應力與應變的特征值和特征向量以及相應的主要方向。為了探究行車荷載對瀝青路面結構的影響，這里選擇了100～200kN之間的6種軸載作用下，軸載隨著路基深度的變化關系[3]，結果見圖1。

從圖1可以看出，隨著深度的增加，面層所受軸力的影響越來越小，在路面以下79mm處軸力減小為零。在同一深度，面層所受到的最大軸力隨著軸重的增大而增大，軸重由標準軸載100kN增大到200kN時，表層所受影響最大，軸力增加約50%，且當超載率較小時，面層所受的最大軸力增大幅度較小。隨著超載率的增大，面層所受的最大軸力增加顯著。

研究發現，各種軸載作用的瀝青路面響應趨勢基本是一致的，為了分析不同面層厚度組合形式對于瀝青路面的影響，這里選擇標準軸載BZZ-100KN作用下（4+5+6）cm，（4+6+7）cm，（4+6+8）cm三種面層厚度組合進行分析，結果見圖2。

廣西省高速公路路面結構厚度一般在70～75cm之間，瀝青面層厚度一般為15-18cm，多數采用（4+5+6）cm，（4+6+7）cm，（4+6+8）cm的組合形式，基層厚度組合一般為（18+18+20）cm。為了提高瀝青路面的強度，探索最佳的瀝青面層組合形式。對（4+5+6）cm，（4+6+7）cm，（4+6+8）cm三種組合形式分別施加標準軸載BZZ-100kN，進行比較。結果表明，三種組合形式的受力在14-16cm深度出現了明顯差別。（4+6+8）cm組合形式在相同深度下，受到的軸力最小，表現出最佳的承載能力。

公路路面一般可分為主路路面、復合式路面、集散車道、匝道路面、地面輔道路面、人行道路面，每種路面都有其相應的使用途徑，對應不同的路面荷載，而這些荷載的種類以及作用時間、路面使用壽命等等顯然是不同的。為了避免特殊路段的承載力不足同時減少工況條件較好路段的施工成本，需要對不同的路面匹配不同的瀝青面層厚度組合類型。這里在原有（4+5+6）cm，（4+6+7）cm，（4+6+8）cm的基礎上又增加了（4+6+6）cm，（5+5+6）cm，（5+6+7）cm三種組合形式進行對比分析。

結果表明，（5+6+7）cm的組合形式在同一深度所受軸力影響均小于（4+6+8）cm的組合形式。由圖3可知，瀝青路面面層厚度組合形式的強度排列順序依次為5 6 7、4 6 8、4 6 7、5 5 6、4 6 6、4 5 6。

3 ?改進措施

南寧大型樞紐立交橋項目的瀝青路面主要可分為主線路面、集散車道、匝道路面、地面輔道路面，由于每種類型的車道有不同的行車荷載和不同的設計使用壽命，對應路面的面層有不同的面層彎沉值。根據上述分析可知，隨著路面軸載的增大，同一深度所受到的軸力也隨之增大，同時瀝青路面的工作響應區域隨深度增大而逐漸減小。通過對多種面層厚度組合進行受力分析，最終得到了面層厚度組合的優劣排序為：5 6 7、4 6 8、4 6 7、5 5 6、4 6 6、4 5 6。結合現場面層彎沉值，將面層厚度組合形式依據彎沉值的大小進行分配，以達到差異改性瀝青路面的面層厚度選擇，結果見表2。

4 ?結語

通過差異改性瀝青路面的面層厚度對于多種路面的適用性分析可知，隨著路面軸載的增大，同一深度所受到的軸力也隨之增大，同時瀝青路面的工作響應區域隨深度增大而逐漸減小。通過對多種面層厚度組合進行受力分析，最終得到了面層厚度組合的優劣排序為：5 6 7、4 6 8、4 6 7、5 5 6、4 6 6、4 5 6。將不同面層厚度組合類型匹配應用于不同受力狀態的路面，使得道路全線具有不同面層厚度組合形式，大大改善了路面結構，提高了瀝青路面的安全性能。

參考文獻

[1] 何敏，曹東偉，張海燕，等.改性生物瀝青常規性能研究[J].公路交通科技，2015，32（2）：8-12.

[2] 賀海，王朝輝，劉志勝，等.新型無機阻燃改性瀝青的制備與路用性能研究[J]公路交通科技，2014，31（7）：45-52.

[3] 湯鋒華，安永福，吳祖德.路基工作區計算的應用實例[J].城市道橋與防洪，2018（1）：163-167，20.