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【摘 要】 在目前我国的公路路面设计规范当中，一般都是假定汽车荷载为静载。设计的指标也是以静荷载作用下路面表面弯沉、面层底部的拉应力、基层底面的拉应力为参考。假如在荷载不大且路面情况较好的情况下，采用这种静力学的设计方法就相对比较合理。但是一般在实际情况中，汽车荷载是属于运动荷载，从某种程度上将路基和路面的设计分开来，本文主要对高速公路路基结构以及变形的设计方法进行详细的分析及概述。
【关键词】 高速公路；变形设计；路基结构；动态荷载
前言：
我国经济建设的不断发展，道路交通成为城市发展的基础，而高速公路在城市建设中得以广泛运用。因此高速公路的道路合理设计，以及安全难用性是高速公路建设的基本。在高速公路的使用过程中，影响高速公路路基被破坏的主要因素是因为路基土体结构的破坏，以及变形和因为变形过大而造成路面的严重破坏。所以，按照路基应变的破坏性标准，将路基的应变分为由土性结构变化造成的，路基破坏对应性应变，和由工程稳定性造成的路面承载力不足引发的最大破坏性应变两类，根据不同的工程项目，必须并且在不同的工程项目当中，所面临的环境差异也很大，控制应变所得出的数值通常会产生很大的不同。本文主要是对高速公路路基结构与所受应力的关系和高速公路路基的动变形设计的控制标准进行简要的分析概括。
一、高速公路路基结构与所受应力的关系
汽车在行驶的过程中对路面产生的作用力以及静力学等作用力之间存在着一定程度上的区别，特别是不平整路面上存在着超载运行的汽车时，所产生的动荷载就有可能会对公路的路面产生破坏性的作用。
根据疲劳试验，在采用的材料为水泥混凝土的时候，路基的疲劳寿命与应力的16次方成反比，可是在采用的是沥青等柔性材料时路基的疲劳寿命与应力的4次方或者5次方成反比。由此我们可以看出，只要稍微增加一点应力，路基疲劳寿命就将有可能产生很大的变化。因此，在高速公路的设计过程中，将动荷载简单的简化为动荷载，这将与实际情况存在很大的出入。同样的道理，在路基设计过程中如果也只做这种简单的简化，将会导致高速公路的使用寿命降低很多。在目前情况下，大多数的高速公路都是采用CBR作为路基填料的控制原则，在实际的施工过程中，一般都是利用控制路基的压实度以及土体的含水量来达到控制目的。这种方法是分开单独考虑的，并没有将路基路面作为一体考虑，所以忽略了两者之间的协调一致性。
二、路基变形与汽车动态荷载的计算
1.高速公路路基的动变形计算
高速公路的主体结构主要包括：天然地基和路堤，路床和底基层，以及基层面层。由于不同的施工条件限制，如果结构层数非常多，计算就会变的非常复杂，进一步使设计难度大大增加。
2.汽车动态荷载的计算通常情况下，如果要对高速公路的路基进行动变形设计，在此之前确定汽车在運行过程中的动荷载取值是最重要的。当汽车匀速行驶时，引起汽车震动的主要因素是汽车轮胎表面的纹理以及汽车发动机转动所引起的周期震动，但是这两种因素所引起的汽车震动对路基路面所引起的作用一般都不是很大，基本可以忽略不计。根据目前最新的研究资料显示，只有在汽车运行的震动和高速公路地路基内部的拟态波波向相同时，才会产生比较显著的效果。如果汽车的运行速度被限制在一个合理的限度之内，那么所产生的动力影响是微乎其微的，可以完全忽略不计。综上所述，假如高速公路的路面是非常平整的，同时忽略车速和震动的影响，将汽车运行过程中的动荷载完全等效成静荷载是完全可以的。但是在现实当中，高速公路的路面并不是完全平整的。对纵断面的不平整我们可以视为不同波长与频率的正弦波的叠加组合。当车辆运行在平整度不高的路面上的时候，难以避免将要发生一定程度的、震动，由于震动所产生的动荷载与静荷载之间的差值为附加动态荷载。对各种不同的高速公路的路面进行观测之后我们发现，对于不平整起伏波长长度在一米之内的路面而言，附加的动态荷载几乎无法检测到任何影响，但对于路面起伏波长达到几十米时，却存在很大的影响。由此可知，道路起伏的低频部分是导致汽车在运行过程中产生附加动态荷载的主要因素，由其高频部分所产生的附加动态荷载可以忽略不计。因此，在分析计算汽车动态荷载的时候，完全可以忽略路面上幅度较小的高层震荡，这就能让路面变化为一组正弦波型所组合产生的进而能够使路面表现为按正弦变化的光滑曲线。
三、高速公路路基的动变形设计的控制标准
因为在进行路基填土的过程会存在着大量的交通运输所产生的荷载，这会对未完成的路面结构产生很大的影响，所以在动力设计高速公路的路基时必须要确保土体结构不会被严重破坏。按照高速公路的路基动力设计方法的差异、不同的参数以及不同的设计侧重点，我们将其划分为动应变控制法和动变形控制法。
1.动应变控制法
所谓的动应变控制法是指在施工期间的交通荷载以及完成路基填土施工后，路基所产生的相应的塑性应变没有超过规定的范围。
对高速公路使用过程中的品质产生影响的的主要因素是路基土体结构的破坏以及变形和因为变形过大而导致了路面的严重破坏，因此，可以依据路基应变的破坏性标准将路基的应变分为由土性结构变化造成的路基破坏对应性应变和由工程稳定性造成的路面承载力不足引发的最大破坏性应变两类，并且在不同的工程项目当中，所面临的环境差异也很大，控制应变所得出的数值通常会产生很大的不同。
2.动变形控制法
所谓动变形控制法指的是以交通的荷载对下路基的顶面的变形量数值小于准许其变形量数值为控制条件，对该准许变形量的数值（设计公路路基动变形时的数值）进行标准控制的方法。此方法的目的不仅在于保护公路路基的顶面层不会因为产生应变而造成路面开裂或因造成变形的塑性增大而使公路路基的使用寿命降低，同时也要保证汽车在行驶于使用年限末期公路上的舒适性和安全性。由于公路路基顶面所允许的变形量、路面平整度和荷载类型等各种控制因素和公路不同层次的结构强度以及性质有很大的关联，因此我国目前的有关规范都严格规定了公路路基顶面所准许的变形值，且以此为依据来考察公路填筑质量及其路基与现行规范是否符合。然而大部分情况由于这些规范主要将重点放在路面结构的施工以及设计，在其公式设计的过程中并没有将路面之间的分散效果与荷载传递纳入考虑范围，造成准许变形数值偏大等问题，所以并不能将其作为公路路基动力设计过程中的控制标准。
四、结束语
我国目前正处于一个工业化不断加快的进程中，同时科技水平也在不断的发展过程中，在我国今后的高速公路设计中动力设计方法必然会被大范围的运用。在本文当中，笔者仔细分析了不平整路面对车辆运行过程中所产生的附加动荷载和影响动态荷载的因素，并提出考虑动荷载的具体设计方法，同时结合我国当前的关于路面弯沉的相关规范，为公路路基的顶面动变形的控制和地基变形控制提出了一系列的解决办法。
参考文献：
[1]蒋鑫；凌建明；李进.高速公路填砂路基设计若干关键问题[J].地下空间与工程学报，2005，（8）
[2]甘善杰.浅谈高速公路路基设计特点[J].路基工程，2001，（5）
【关键词】 高速公路；变形设计；路基结构；动态荷载
前言：
我国经济建设的不断发展，道路交通成为城市发展的基础，而高速公路在城市建设中得以广泛运用。因此高速公路的道路合理设计，以及安全难用性是高速公路建设的基本。在高速公路的使用过程中，影响高速公路路基被破坏的主要因素是因为路基土体结构的破坏，以及变形和因为变形过大而造成路面的严重破坏。所以，按照路基应变的破坏性标准，将路基的应变分为由土性结构变化造成的，路基破坏对应性应变，和由工程稳定性造成的路面承载力不足引发的最大破坏性应变两类，根据不同的工程项目，必须并且在不同的工程项目当中，所面临的环境差异也很大，控制应变所得出的数值通常会产生很大的不同。本文主要是对高速公路路基结构与所受应力的关系和高速公路路基的动变形设计的控制标准进行简要的分析概括。
一、高速公路路基结构与所受应力的关系
汽车在行驶的过程中对路面产生的作用力以及静力学等作用力之间存在着一定程度上的区别，特别是不平整路面上存在着超载运行的汽车时，所产生的动荷载就有可能会对公路的路面产生破坏性的作用。
根据疲劳试验，在采用的材料为水泥混凝土的时候，路基的疲劳寿命与应力的16次方成反比，可是在采用的是沥青等柔性材料时路基的疲劳寿命与应力的4次方或者5次方成反比。由此我们可以看出，只要稍微增加一点应力，路基疲劳寿命就将有可能产生很大的变化。因此，在高速公路的设计过程中，将动荷载简单的简化为动荷载，这将与实际情况存在很大的出入。同样的道理，在路基设计过程中如果也只做这种简单的简化，将会导致高速公路的使用寿命降低很多。在目前情况下，大多数的高速公路都是采用CBR作为路基填料的控制原则，在实际的施工过程中，一般都是利用控制路基的压实度以及土体的含水量来达到控制目的。这种方法是分开单独考虑的，并没有将路基路面作为一体考虑，所以忽略了两者之间的协调一致性。
二、路基变形与汽车动态荷载的计算
1.高速公路路基的动变形计算
高速公路的主体结构主要包括：天然地基和路堤，路床和底基层，以及基层面层。由于不同的施工条件限制，如果结构层数非常多，计算就会变的非常复杂，进一步使设计难度大大增加。
2.汽车动态荷载的计算通常情况下，如果要对高速公路的路基进行动变形设计，在此之前确定汽车在運行过程中的动荷载取值是最重要的。当汽车匀速行驶时，引起汽车震动的主要因素是汽车轮胎表面的纹理以及汽车发动机转动所引起的周期震动，但是这两种因素所引起的汽车震动对路基路面所引起的作用一般都不是很大，基本可以忽略不计。根据目前最新的研究资料显示，只有在汽车运行的震动和高速公路地路基内部的拟态波波向相同时，才会产生比较显著的效果。如果汽车的运行速度被限制在一个合理的限度之内，那么所产生的动力影响是微乎其微的，可以完全忽略不计。综上所述，假如高速公路的路面是非常平整的，同时忽略车速和震动的影响，将汽车运行过程中的动荷载完全等效成静荷载是完全可以的。但是在现实当中，高速公路的路面并不是完全平整的。对纵断面的不平整我们可以视为不同波长与频率的正弦波的叠加组合。当车辆运行在平整度不高的路面上的时候，难以避免将要发生一定程度的、震动，由于震动所产生的动荷载与静荷载之间的差值为附加动态荷载。对各种不同的高速公路的路面进行观测之后我们发现，对于不平整起伏波长长度在一米之内的路面而言，附加的动态荷载几乎无法检测到任何影响，但对于路面起伏波长达到几十米时，却存在很大的影响。由此可知，道路起伏的低频部分是导致汽车在运行过程中产生附加动态荷载的主要因素，由其高频部分所产生的附加动态荷载可以忽略不计。因此，在分析计算汽车动态荷载的时候，完全可以忽略路面上幅度较小的高层震荡，这就能让路面变化为一组正弦波型所组合产生的进而能够使路面表现为按正弦变化的光滑曲线。
三、高速公路路基的动变形设计的控制标准
因为在进行路基填土的过程会存在着大量的交通运输所产生的荷载，这会对未完成的路面结构产生很大的影响，所以在动力设计高速公路的路基时必须要确保土体结构不会被严重破坏。按照高速公路的路基动力设计方法的差异、不同的参数以及不同的设计侧重点，我们将其划分为动应变控制法和动变形控制法。
1.动应变控制法
所谓的动应变控制法是指在施工期间的交通荷载以及完成路基填土施工后，路基所产生的相应的塑性应变没有超过规定的范围。
对高速公路使用过程中的品质产生影响的的主要因素是路基土体结构的破坏以及变形和因为变形过大而导致了路面的严重破坏，因此，可以依据路基应变的破坏性标准将路基的应变分为由土性结构变化造成的路基破坏对应性应变和由工程稳定性造成的路面承载力不足引发的最大破坏性应变两类，并且在不同的工程项目当中，所面临的环境差异也很大，控制应变所得出的数值通常会产生很大的不同。
2.动变形控制法
所谓动变形控制法指的是以交通的荷载对下路基的顶面的变形量数值小于准许其变形量数值为控制条件，对该准许变形量的数值（设计公路路基动变形时的数值）进行标准控制的方法。此方法的目的不仅在于保护公路路基的顶面层不会因为产生应变而造成路面开裂或因造成变形的塑性增大而使公路路基的使用寿命降低，同时也要保证汽车在行驶于使用年限末期公路上的舒适性和安全性。由于公路路基顶面所允许的变形量、路面平整度和荷载类型等各种控制因素和公路不同层次的结构强度以及性质有很大的关联，因此我国目前的有关规范都严格规定了公路路基顶面所准许的变形值，且以此为依据来考察公路填筑质量及其路基与现行规范是否符合。然而大部分情况由于这些规范主要将重点放在路面结构的施工以及设计，在其公式设计的过程中并没有将路面之间的分散效果与荷载传递纳入考虑范围，造成准许变形数值偏大等问题，所以并不能将其作为公路路基动力设计过程中的控制标准。
四、结束语
我国目前正处于一个工业化不断加快的进程中，同时科技水平也在不断的发展过程中，在我国今后的高速公路设计中动力设计方法必然会被大范围的运用。在本文当中，笔者仔细分析了不平整路面对车辆运行过程中所产生的附加动荷载和影响动态荷载的因素，并提出考虑动荷载的具体设计方法，同时结合我国当前的关于路面弯沉的相关规范，为公路路基的顶面动变形的控制和地基变形控制提出了一系列的解决办法。
参考文献：
[1]蒋鑫；凌建明；李进.高速公路填砂路基设计若干关键问题[J].地下空间与工程学报，2005，（8）
[2]甘善杰.浅谈高速公路路基设计特点[J].路基工程，2001，（5）