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摘要：当前我国经济的快速發展，高速路上的交通量也在迅速增加，尤其是重载交通地区车辆超载严重，导致路面质量严重下降，给交通带来很大不便，因此，研究重在交通沥青路面的设计方法具有十分重要的意义。对其设计方法进行改进，从而提高重载交通沥青路面的整体质量。
关键词：重载交通；沥青路面；设计方法
中图分类号：U416文献标识码： A
引言
随着我区经济建设的快速发展，对交通需求日益增加，道路建设得到了迅猛发展，因而如何在重载条件下选择合适的路面结构层，是一个急需解决的问题。
一、重载交通作用下沥青路面破坏现象分析
大的载重量和交通量必然对路面结构产生不利影响，其突出的特点是破损期提前、损坏严重。其主要的破损现象表现为车辙、网裂、推移、拥包、裂缝等。而且还可能造成路面一次性极限破坏。分析认为，产生车辙的主要原因是沥青混合料的高温稳定性不良，在轮带处出现相对其两侧的较大变形。在重载交通作用下，这种变形出现得更早，变形量就更大，并同时伴随着面层的推移、拥起以及面层自上而下的开裂；网裂是由于结构层的弯拉疲劳开裂和半刚性基层的收缩开裂反射引起的，重载交通沥青路面网裂破损往往是因水平力形成的，且按自上而下的规律发展，路面表面以下3cm左右的深度范围内较为明显。推移拥包是在车辆经常启动和制动的路段上，路面受到较大的水平荷载作用而引起的，在温度高时，当荷载产生的剪应力或拉应力大于材料的抗剪或抗弯拉强度时，面层材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推挤和拥起。重载交通下，毫无疑问，产生推移的可能性和破坏程度大大增加，同时会出现各种裂缝。
二、传统沥青路面设计方法的缺陷
1、设计指标单一
虽然沥青路面结构设计中包含弯拉与弯沉应力验算指标，然而在沥青路面实际结构设计中，弯沉成为路面结构设计的唯一指标，也就是说根据现有规范方法，在路面设计弯沉符合条件的情况下，弯拉应力验算一定是通过的，致使其成为唯一的设计指标。
2、设计指标不可控制
设计指标应该是路面结构可能发生破坏的控制指标，就是路面结构损坏模型和设计模型一致。然而实际情况是弯沉指标不能和很多破坏标准与破坏类型相统一、协调。目前的沥青路面的损坏和设计模式很不一致，设计指标形同虚设。
3、实际交通荷载与设计荷载出入较大
依据交通荷载情况的调查，当前我国汽车后轴轴重通常在60-150kN，但是设计标准轴载为单轴双轮胎100kN。近年来超载车、重载车大量增加，有的标定30t的车辆，实际达到150t以上，虽然相关部门对其进行了超载超限治理，车辆超载的现象还是经常发生，导致了路面早期破坏，大大缩短了路面使用寿命。
三、重载交通沥青路面设计方法
1、重载交通沥青路面设计标准
依据分析，在标准轴载作用下，应用现行规范设计指标体系进行沥青路面结构厚度计算时，路表弯沉指标起控制作用，整体性结构层(包括基层与面层)的层底拉应力验算指标在厚度设计时通常起不到作用。然而路表弯沉指标而且存在显著的缺陷。大量的计算分析表明，土基顶面压应变与路表弯沉之间具有很好的相关关系。经过相关关系可以由路表弯沉推算到土基顶面压应变，把路表弯沉与土基顶面压应变准则结合起来，就能够一起利用土基顶面压应变准则非常合理与方便路表弯沉量测的优点。所以，建议仍将路表弯沉作为一个设计指标。在重载车辆作用下，疲劳破坏是沥青路面最容易出现的病害之一。疲劳破坏主要和路面各层的应力有关，所以，沥青路面各结构层层底拉应力仍需要作为设计指标。超重车对沥青路面的车辙破坏影响较大，与疲劳破坏相同，重载沥青路面上车辙也是主要的破坏形式。尽管规范设计指标没有考虑车辙，然而依据重载沥青路面的受力特征，需要考虑车辙破坏。所以，建议将车辙作为重载沥青路面的一个设计指标。
2、针对重载交通，提高标准单轴轴载，建立合适的轴载换算公式
按《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》，各种车型的不同轴载应换算成BZZ-100标准轴载的当量次数，高等级道路以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力作为路面结构设计的两个控制指标。即沥青路面设计的两个控制性设计指标是按标准的单轴双轮组轴载100kNBZZ-100的累计作用次数计算的。长安大学提出的“重载沥青路面研究”报告表明：“沥青路面弯沉、弯拉应力曲线随轴重的增加呈非线性增加，轴重50-130kN为线性，轴重大于130kN呈非线性，考虑非线性特点，当轴重大于130-300kN时按弯沉设计的轴载换算公式n值可达5.0-5.8，推荐n值为5.0，弯拉应力的轴载换算公式中n值为9.0”。对轴重小于130kN时仍用《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》中轴载换算公式，对轴重130-220kN，轴载换算公式中n值参考长安大学研究成果执行。根据目前国内道路交通实际情况，现在普遍存在货运车辆轮胎直径加大、轮数增加、轴载大于130kN的情况。因此，在重载交通条件下，对于主要行驶重型车的道路，应以重型车为标准车。行驶多种重型车的道路，应以主要重型车为标准车。行驶多种主要重型车的道路，应以后轴重最大的主要重型车为标准车。当少量重型车与较多其它各类汽车混合行驶时，宜以其它各类汽车中的后轴重最大的汽车为标准车。即适当增加标准轴载的重量，研究适合重载交通条件下轴载换算公式，以适应车辆大型多轴化重载交通发展的趋势。
3、提高沥青混合料动稳定度指标要求，以提高沥青混合料高温稳定性
重载交通是高温季节产生车辙、推移及变形的重要原因。据现场调查，沥青混合料的推移、变形主要产生在中面层，少数下面层也产生流动。据理论分析，路面剪应力主要分布在路面5-8cm范围内，路面剪应力的大小与轮载和路面纵坡、行车速度有关。故产生车辙的外因是：重载交通下，在纵坡上行驶速度慢，轴载越重，沥青面层与半刚性基层的界面剪应力和沥青层的剪应力也越大；夏季持续高温会使沥青混合料呈塑性状态，抗剪强度降低，当剪应力大于沥青混合料的剪切强度时路面可能产生剪切变形。内因是：沥青混合料设计或施工不当，级配中细集料偏多，空隙率偏小，沥青用量偏大，沥青稠度偏低等都会使剪切强度下降。因此，表面层、中面层的混合料设计应充分考虑高温稳定性，提高沥青混合料动稳定度指标要求，以提高沥青路面的使用寿命。
4、沥青路面厚度设计
国外的沥青路面设计通常以沥青混凝土面层的弯拉应力作为设计控制指标，并且以路标弯沉与基层底面拉应力作为验算指标，例如AI设计法、Shell设计法等，这些方法都是符合国外的粒料基层结构或全厚式结构的特征。路面设计弯沉是我国沥青路面设计规范的主要控制指标，对高等级路面的半刚性基层与面层验算其层底拉应力。然而按照相关研究，在当前半刚性基层应用非常普遍的情况下，基层的层底拉应力能够比较好反映荷载对结构的疲劳损耗要求，同时在进行高等级的路面结构设计时，常常是路标弯沉值满足要求，而基层底面拉应力验算无法通过，所以基层底面拉应力指标更具有控制意义。依据国内外经验，在重载沥青路面设计中，通常采取半刚性基层厚度增加、沥青面层强度改变、沥青面层厚度增加与土基增强等方法。
结束语
综上所述，对重载交通沥青路面的进行改进设计，通过几种轴载换算方法与沥青路面厚度设计，来满足沥青路面在超载、重载的作用下，沥青路面的质量不被破坏。在设计时，设计师可以依据国内外的经验，对重载沥青路面进行设计。
参考文献
[1]张亮.重载交通沥青路面设计指标研究[J].交通标准化,2013(02).
[2]季新友,席华琳,任勇.重载交通条件下交通参数分析及沥青路面设计[J].交通标准化,2013(03).
[3]肖田,王晓华,靳灿章.基于实测弯沉等效的重载交通沥青路面轴载换算[J].河北工业大学学报,2011(40).
[4]杨果岳王恒张家生车辆载重对沥青混凝土路面结构影响的研究公路工程2009（3）.
关键词：重载交通；沥青路面；设计方法
中图分类号：U416文献标识码： A
引言
随着我区经济建设的快速发展，对交通需求日益增加，道路建设得到了迅猛发展，因而如何在重载条件下选择合适的路面结构层，是一个急需解决的问题。
一、重载交通作用下沥青路面破坏现象分析
大的载重量和交通量必然对路面结构产生不利影响，其突出的特点是破损期提前、损坏严重。其主要的破损现象表现为车辙、网裂、推移、拥包、裂缝等。而且还可能造成路面一次性极限破坏。分析认为，产生车辙的主要原因是沥青混合料的高温稳定性不良，在轮带处出现相对其两侧的较大变形。在重载交通作用下，这种变形出现得更早，变形量就更大，并同时伴随着面层的推移、拥起以及面层自上而下的开裂；网裂是由于结构层的弯拉疲劳开裂和半刚性基层的收缩开裂反射引起的，重载交通沥青路面网裂破损往往是因水平力形成的，且按自上而下的规律发展，路面表面以下3cm左右的深度范围内较为明显。推移拥包是在车辆经常启动和制动的路段上，路面受到较大的水平荷载作用而引起的，在温度高时，当荷载产生的剪应力或拉应力大于材料的抗剪或抗弯拉强度时，面层材料沿行车方向发生剪切或拉裂破坏而出现推挤和拥起。重载交通下，毫无疑问，产生推移的可能性和破坏程度大大增加，同时会出现各种裂缝。
二、传统沥青路面设计方法的缺陷
1、设计指标单一
虽然沥青路面结构设计中包含弯拉与弯沉应力验算指标，然而在沥青路面实际结构设计中，弯沉成为路面结构设计的唯一指标，也就是说根据现有规范方法，在路面设计弯沉符合条件的情况下，弯拉应力验算一定是通过的，致使其成为唯一的设计指标。
2、设计指标不可控制
设计指标应该是路面结构可能发生破坏的控制指标，就是路面结构损坏模型和设计模型一致。然而实际情况是弯沉指标不能和很多破坏标准与破坏类型相统一、协调。目前的沥青路面的损坏和设计模式很不一致，设计指标形同虚设。
3、实际交通荷载与设计荷载出入较大
依据交通荷载情况的调查，当前我国汽车后轴轴重通常在60-150kN，但是设计标准轴载为单轴双轮胎100kN。近年来超载车、重载车大量增加，有的标定30t的车辆，实际达到150t以上，虽然相关部门对其进行了超载超限治理，车辆超载的现象还是经常发生，导致了路面早期破坏，大大缩短了路面使用寿命。
三、重载交通沥青路面设计方法
1、重载交通沥青路面设计标准
依据分析，在标准轴载作用下，应用现行规范设计指标体系进行沥青路面结构厚度计算时，路表弯沉指标起控制作用，整体性结构层(包括基层与面层)的层底拉应力验算指标在厚度设计时通常起不到作用。然而路表弯沉指标而且存在显著的缺陷。大量的计算分析表明，土基顶面压应变与路表弯沉之间具有很好的相关关系。经过相关关系可以由路表弯沉推算到土基顶面压应变，把路表弯沉与土基顶面压应变准则结合起来，就能够一起利用土基顶面压应变准则非常合理与方便路表弯沉量测的优点。所以，建议仍将路表弯沉作为一个设计指标。在重载车辆作用下，疲劳破坏是沥青路面最容易出现的病害之一。疲劳破坏主要和路面各层的应力有关，所以，沥青路面各结构层层底拉应力仍需要作为设计指标。超重车对沥青路面的车辙破坏影响较大，与疲劳破坏相同，重载沥青路面上车辙也是主要的破坏形式。尽管规范设计指标没有考虑车辙，然而依据重载沥青路面的受力特征，需要考虑车辙破坏。所以，建议将车辙作为重载沥青路面的一个设计指标。
2、针对重载交通，提高标准单轴轴载，建立合适的轴载换算公式
按《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》，各种车型的不同轴载应换算成BZZ-100标准轴载的当量次数，高等级道路以路表面回弹弯沉值、沥青混凝土层的层底拉应力作为路面结构设计的两个控制指标。即沥青路面设计的两个控制性设计指标是按标准的单轴双轮组轴载100kNBZZ-100的累计作用次数计算的。长安大学提出的“重载沥青路面研究”报告表明：“沥青路面弯沉、弯拉应力曲线随轴重的增加呈非线性增加，轴重50-130kN为线性，轴重大于130kN呈非线性，考虑非线性特点，当轴重大于130-300kN时按弯沉设计的轴载换算公式n值可达5.0-5.8，推荐n值为5.0，弯拉应力的轴载换算公式中n值为9.0”。对轴重小于130kN时仍用《公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）》中轴载换算公式，对轴重130-220kN，轴载换算公式中n值参考长安大学研究成果执行。根据目前国内道路交通实际情况，现在普遍存在货运车辆轮胎直径加大、轮数增加、轴载大于130kN的情况。因此，在重载交通条件下，对于主要行驶重型车的道路，应以重型车为标准车。行驶多种重型车的道路，应以主要重型车为标准车。行驶多种主要重型车的道路，应以后轴重最大的主要重型车为标准车。当少量重型车与较多其它各类汽车混合行驶时，宜以其它各类汽车中的后轴重最大的汽车为标准车。即适当增加标准轴载的重量，研究适合重载交通条件下轴载换算公式，以适应车辆大型多轴化重载交通发展的趋势。
3、提高沥青混合料动稳定度指标要求，以提高沥青混合料高温稳定性
重载交通是高温季节产生车辙、推移及变形的重要原因。据现场调查，沥青混合料的推移、变形主要产生在中面层，少数下面层也产生流动。据理论分析，路面剪应力主要分布在路面5-8cm范围内，路面剪应力的大小与轮载和路面纵坡、行车速度有关。故产生车辙的外因是：重载交通下，在纵坡上行驶速度慢，轴载越重，沥青面层与半刚性基层的界面剪应力和沥青层的剪应力也越大；夏季持续高温会使沥青混合料呈塑性状态，抗剪强度降低，当剪应力大于沥青混合料的剪切强度时路面可能产生剪切变形。内因是：沥青混合料设计或施工不当，级配中细集料偏多，空隙率偏小，沥青用量偏大，沥青稠度偏低等都会使剪切强度下降。因此，表面层、中面层的混合料设计应充分考虑高温稳定性，提高沥青混合料动稳定度指标要求，以提高沥青路面的使用寿命。
4、沥青路面厚度设计
国外的沥青路面设计通常以沥青混凝土面层的弯拉应力作为设计控制指标，并且以路标弯沉与基层底面拉应力作为验算指标，例如AI设计法、Shell设计法等，这些方法都是符合国外的粒料基层结构或全厚式结构的特征。路面设计弯沉是我国沥青路面设计规范的主要控制指标，对高等级路面的半刚性基层与面层验算其层底拉应力。然而按照相关研究，在当前半刚性基层应用非常普遍的情况下，基层的层底拉应力能够比较好反映荷载对结构的疲劳损耗要求，同时在进行高等级的路面结构设计时，常常是路标弯沉值满足要求，而基层底面拉应力验算无法通过，所以基层底面拉应力指标更具有控制意义。依据国内外经验，在重载沥青路面设计中，通常采取半刚性基层厚度增加、沥青面层强度改变、沥青面层厚度增加与土基增强等方法。
结束语
综上所述，对重载交通沥青路面的进行改进设计，通过几种轴载换算方法与沥青路面厚度设计，来满足沥青路面在超载、重载的作用下，沥青路面的质量不被破坏。在设计时，设计师可以依据国内外的经验，对重载沥青路面进行设计。
参考文献
[1]张亮.重载交通沥青路面设计指标研究[J].交通标准化,2013(02).
[2]季新友,席华琳,任勇.重载交通条件下交通参数分析及沥青路面设计[J].交通标准化,2013(03).
[3]肖田,王晓华,靳灿章.基于实测弯沉等效的重载交通沥青路面轴载换算[J].河北工业大学学报,2011(40).
[4]杨果岳王恒张家生车辆载重对沥青混凝土路面结构影响的研究公路工程2009（3）.