沥青路面结构设计现状和建议分析

刘鹏

（江西省赣中公路勘察设计院有限公司，江西 吉安 343000）

0 引言

在对国内的沥青路面进行设计时，要充分融合路面结构设计和材料结构设计的具体内容，针对当前面临的问题，解决现存的各项阻碍因素。由于沥青路面结构设计过程中很难适应外部环境的变化以及荷载力量的变化，在选择路面厚度时过于注重力学设计指标，没有充分把握内外部环境的复杂性，在面对不同路面结构时缺乏科学的认知和性能的全面控制，因此要充分了解和把握沥青路面病害的基本原因，及时把握环境变化的状况，从而优化路面结构设计。

1 确定沥青路面设计标准的方案

1.1 确定弯沉值

在对沥青路面结构进行设计时，要结合路面结构的承载力大小和弯沉值大小做出密切的调整。如果整体的回弹弯沉值偏小，那么需要保证荷载能力的全方位提升，在多次荷载的共同作用下，可能引起较大面积的损坏。

因此，在设计沥青路面时，要充分了解回弹、弯沉值和路面的荷载力情况，有针对性地开展测试，尽最大的可能延长公路的使用期限，确定最终的路面回弹弯沉值的具体数值和规模。

施工人员要充分了解回弹弯沉值的变化状况，及时掌握各项信息数据以及公路的使用年限和周期性变化。结合相关的特征，最终确定有效的参数内容。半刚性基层结构的设计一般维持在0.5年左右，公路建设完成后的一周年内，为了能够保证良好的效果，可以将公路沥青路面的结构设计状态进行全面的处理，进而延长公路的使用年限[1]。

1.2 确定容许拉应力

公路沥青路面结构设计的应用效果直接关乎公路结构层的容许拉应力。这种作用力主要涉及的是路面反复承受荷载力过程中带来的各种临界性破坏。与第一次承受荷载力相比较，抗拉强度相对较小，存在的差异与结构层的材料之间有一定的差别，但又有紧密的联系。

在沥青混凝土的极限抗拉强度的提升过程中，要以15℃的环境温度作为极限抗拉强度的标准；而水泥稳定混合料，要以90 天的极限作为抗拉强度的标准。设计二灰稳定类和石灰稳定类的材料，系指龄期要以6 个月作为极限的抗拉强度的标准。尤其是水泥粉煤灰的稳定性和材料的性能，更要做出适当的极限抗拉强度测试。

2 计算沥青路面结构设计中的参数值

2.1 计算公路结构弯沉值

在沥青路面结构设计过程中，计算时一般要结合应用弹性层状体系理论作为支撑。经过大量的试验结果表明，当计算值和实测完成值之间存在一定偏差时，那么这种偏差会呈现出一定的规律性。一旦路基刚度降至最低，整体的面层厚度也会随之增大；等到路基的高度达到更高层次的要求，还要结合理论值做出面层厚度的调整。

出于以上现象要做好路基面层材料的非线性弹性体的控制工作，选择有效的测定方法来反映结构层内部的真实工作状态。为了达到理论计算结果与实际情况相符合的状态，在日常的规范过程中，需要引入弯沉综合修正系数，了解计算路面厚度的具体数值，把握其中的各项资料数据，合理控制实际的弯沉值和土基回弹模量[2]。

2.2 计算层底拉应力

在沥青路面的应用过程中，很容易引起疲劳开裂的现象，究其原因主要是层底拉应力过大导致的。为了避免这种现象的发生，需要做好沥青层和半刚性基层的抗应力的检测工作，了解当前的抗应力的大小，确保最终的抗应力值。与传统的抗应力进行对比可知，只有达到相关要求，才能够进行科学、有效的调整。在层底拉应力的计算中还要综合考虑材料的性能和质量偏差，对于其中的不同应用材料，还要有针对性地设计参数作为参考标准。

3 路基土方与路面材料设计参数的设定

路基土方和路面材料的性能对公路中的弯沉值和抗应力等各项参数具有重要的影响，因此要科学掌握两者的弹性模量值。在应用路基土方和路面材料的环节中，一旦其中的非线性出现了变化，那么应用特征和弹性模量值也会受到作用力的影响而出现不同程度的改变。同时，两者的应用性能与材料之间的各项密切度有着紧密的联系。许多工程建设单位会选择成长板试验方法确定路基土方和路面材料的性能，明确其中的各种参数，完善参数模型，为后续的各项施工提供前提条件。

3.1 路基土回弹模量值的设计

路基土回弹模量值会受到外部因素的影响和制约，这直接会对土质的性能、湿度和密实度等各项参数带来不同程度的影响。在公路沥青路面结构设计的环节中，要进行不同环境背景下的试验工作，保证最终的回弹模量值。在路基尚未得到有效修复的状态下，只有通过传统的经验方法进行确定[3]。

3.2 设计路面材料回弹模量值

在没有结合料的粒径垫层和基层中，为了维持回弹模量值的大小，可以选择重复加载的方式进行三轴测定。在试验的过程中，需要严格按照垫层和基层的受力情况做出调整，确保回弹模量值的大小。在公路沥青路面结构设计中，要选择合适的粒径、基层和垫层进行调整和确定，保证回弹模量值的参考范围符合规范。

4 沥青路面结构设计过程中工程问题分析

4.1 材料设计与结构设计之间尚未达到相互融合的状态

在选取沥青路面材料的过程中，经常会因为结构组合方式的差异而造成不协调的现象出现，所以没有对沥青路面使用性能进行调整，会使内部的关系考量出现严重的问题。尤其是在路面材料的选取过程中，过于关注材料本身的性能而缺乏材料之间的相互融合，只能根据相对应的功能进行选择，使得沥青路面的整体性能涣散。除此之外，因为路面性能和路面材料性能之间的相互联系逐渐削弱，所以不具有一定的参考性。

4.2 设计过于粗放的沥青路面结构

在设计沥青路面时，如果没有对各类参数进行科学的计算，则会使最终设计参数和实际施工时的参数存在误差；路面材料的行车荷载力不仅会影响沥青路面的使用期限，也关乎空气的湿度、温度以及外部的气候条件变化。在多数的沥青路面结构设计过程中，因为没有充分的参数作为验证，所以忽略了温度和湿度带来的影响，使最终的设计无法适应不同情况。一旦沥青路面结构出现问题，造成最终的设计性能无法达到指定的标准[4]。

4.3 路面弯沉指标的局限性

所谓的路面弯沉指标是指在荷载力的作用下，路面结构在垂直方向出现不同程度的位移，其具有一定的表观性和整体性特征，并能够反映路面整体构造下的抗形变能力大小。作为一种多层且具有弹性体的结构，可以采取不同类型材料，形成稳定的结构层，通过互相的组合形式建立起不同部件之间的力学联系，了解沥青结构性能的优劣状态，保证内部的整体性能，维持有效的方向路径。等到不同结构层的材料实现有效的复合时，路面结构内部的弯沉值也会随之变化，特别是在材料的类型和结构形态上，存在差异而造成的使用期限问题也是不尽相同的。对于那些复杂多变的路面结构来说，弯沉指标很难全面展现不同类型路面结构的差异性，所以沥青路面相关参数设计要进行充分的优化升级。

4.4 经济因素

在当前的情况下，路面结构和厚度会直接决定路面的结构设计方法。在实际工程结构方案中，为了满足当前的形势，需要充分考虑后期的成本在面对日益增长的交通量背景下，如果按照传统的结构设计进行路面结构调整，那么很难适应快速发展的经济需求，因此要对沥青路面的结构进行实时的更新。

5 沥青路面结构设计方法分析

5.1 沥青路面结构设计理论

如果沥青路面的各个结构材料具有一定的线性弹性体，那么材料在压力变化过程中会出现不同程度的变化，甚至是在非线性材料中因为压力过大而带来明显的差异。在路面结构设计中，如果没有符合实际情况的材料，路面的承载参数也会选取回弹模量值作为参考，从恢复角度出发，把握材料的整体弹性性能。在土基回弹量确定的过程中，还要从实际情况角度进行充分考虑，了解基层的受力大小，更加全面地呈现出路基实际测量的各项关系。在确定回弹模量的代表值时，为了维持抗变形能力，一定要把握土基实际各点的情况。在以上的设计方法处理过程中，应当充分了解路面的线性结构[5]。

5.2 路面使用性能

为了保证路面的良好性能，在车辆行驶过程中降低路面损害需要做好以下几点要求：

首先，路基和路面的结构层的组成一定要满足适当的刚度和强度，在维持有效的行车荷载力的作用下，消除变形和位移带来的影响，避免出现严重的沉降和滑移现象。

其次，提升路面的抗滑性能，确保沥青路面的粗糙度，使得在不同环境下能够满足车辆的行驶需要；再次，完善路面的平整度要求，维持车辆行驶过程中的速度和舒适度，消除路面加速过程中可能带来的破坏。

最后，不同结构、材料和路基要具有一定的稳定性，能消除外部的温度和湿度等参数变化的影响，特别是在低温环境下，应当维持环境温度的稳定性。

5.3 材料组成设计

工程材料的设计包含配合比目标设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个层面的内容。在设计的过程中，需要严格按照最初的设计标准，参考一定的比例配合材料，结合相应的方法做好内部的测试，计算整体的饱和度和间隙率，充分分析有效的物理指标，测定马歇尔稳定的物理特性。在充分的准备情况下，材料组成设计有了更加明确的方向，从而指导整个工程的发展。

6 结语

在当前国内道路不断升级改造的过程中，对养护设计有了更加明确的要求。根据不断扩大的时代背景路面结构设计，要全面反映出路面的实际情况，通过交通量的日益增长和设计理念的更新，避免出现严重的疲劳破坏。路面结构设计一般维持在15～20年，但是从国内的沥青路面实际使用年限来看，大概在10年就要对其进行修复和保养。针对沥青路面结构设计的情况，一般会通过弹性层的结构计算来维持内部潜在的各项设计参数。然而构造层的框架情况尚处于起步阶段，依旧还有很多根本性的问题尚未解决，一定要打破传统模式的束缚，做好科学有效的路面性能分析，使其具有良好的使用效果。公路建设关乎国计民生，因此要通过不断的发展创新做好技术的优化升级，提升相关企业的创新能力。沥青路面结构在应用时应该结合社会的整体发展态势优化和完善结构设计技术的核心要领，在确保各项参数满足条件的前提下，广泛吸收更多的理论知识和建设经验。在科学合理的设计方法支持下，路面的各项因素能够得到全面的解决，更好地提升公路的质量效果。做好全面的勘察工作，努力收集不同方面的各项资料，才可以为后期的设计工作提供有效的数据支撑。在设计技术方法的支持下，当前的设计过程和形式将会得到前所未有的改善。特别是新兴技术的出现，在公路沥青路面结构设计中发挥着重要的作用，使其能够更好地适应当前的发展需求。