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半刚性基层沥青路面设计中强度指标分析发布时间：2022-09-13T08:01:57.895Z 来源：《工程建设标准化》2022年9期（上）作者：罗宁[导读] 随着基础设施和运输网络的不断完善罗宁黔东南公路建设养护有限公司贵州省凯里市556000摘要：随着基础设施和运输网络的不断完善，公路工程的建设速度也在加快，而国内80%以上的道路结构都是用沥青混凝土铺装的。
但是在车辆荷载和气候、环境等诸多因素作用下，【但是在车辆荷载和气候、环境等诸多因素作用下】，沥青路面的基层材料选用不当，容易产生裂缝等病害【容易产生裂缝等病害】。
在此基础上，本文结合贵州某高速公路工程实例【本文结合贵州某高速公路工程实例】，运用 ANSYS软件，对沥青路面结构设计中半刚性基层强度指标进行了研究【建议修改为“对沥青路面结构设计中半刚性基层强度指标进行了研究”】。
关键词：半刚性基层；沥青路面；强度指标半刚性基层由于具有良好的强度和良好的防水性能，在沥青路面的设计中得到了广泛的应用。
目前，有关半刚性基层的研究多集中在基层材料、级配优化等方面，而对半刚性基层强度指标的研究却很少。
而在设计半刚性基层沥青路面时，由于对其强度指标的变化规律掌握不够全面【措词是否妥当?】，采用工程仿真方法，对其疲劳寿命有很大的影响。
因此，对半刚性基层路面强度指数的变化规律进行分析，将对其在实际工程中的运用起到一定的指导作用。
1 半刚性基层沥青路面荷载修正《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2017对该沥青路面进行了设计，其轴载为100 kN，轮胎承受0.7 MPa的地面压力，21.3 cm的单轮等效直径，而中心间隔=3×轮胎接地半径。
然而，以上汽车标准轴载在普通情况下适合于沥青混合料路面的设计，当轴载大于130 kN时，路面材料的使用性能会发生非线性的变化[1]。
在这种情况下，半刚性基层沥青路面的轴荷可以按照比利时经验方法进行计算。
本方法所采用的汽车轴载为80 kN，并参照《公路沥青路面设计规范》 (JTG D50—2017）中公式对各个级别的路面进行了计算：2 半刚性基层沥青路面设计要点分析2.1交通参数确定交通指标是进行半刚性路面设计的先决条件，是决定路面结构层厚度的重要依据。
浅谈半刚性沥青路面特点及病害摘要：简要叙述了半刚性沥青路面的发展及应用。
针对半刚性材料的特点和半刚性材料的干缩特性及温度收缩特性，介绍了半刚性沥青路面的早期病害，并对半刚性沥青路面裂缝产生的机理进行了分析。
关键词：半刚性沥青路面；半刚性材料；路面特点；早期病害1.半刚性材料1.1半刚性材料的特点（1）具有一定的抗拉强度各种半刚性材料都具有一定的抗拉强度。
测定半刚性材料的抗拉强度共有三种方法。
一种方法是利用梁式试件，并用三分点加载方法，进行弯拉试验，直到试件破坏，用此法测得的试件抗拉强度称作抗弯拉强度。
第二种方法是利用梁式试件或圆柱体试件进行直接拉伸试验，直到试件破坏，这种方法测得的试件抗拉强度称作直接抗拉强度。
第三种方法是利用圆柱体试件并沿其直径方向用接近于线压力进行试验，直到破坏，用此法得到的试件抗拉强度称为间接抗拉强度或劈裂强度。
（2）环境温度对半刚性材料强度的形成和发展有很大影响环境温度越高，半刚性材料内部的化学反应就越快和越强烈，因此其强度也越高。
（3）强度和刚性都随龄期增长（4）刚性为原柔性材料（即未用结合料的材料）的数倍，但有明显小于水泥混凝土。
1.2半刚性材料的干缩特性半刚性材料产生体积干缩的程度或干缩性（最大干缩应变与平均干缩系数）的大小与下列因素有关：结合料的类型和剂量、被稳定（或处治）土的类别（细粒土、中粒土或粗粒土）、粒料的含量、小于0.5mm的细土含量和塑性指数、小于0.002mm的粘粒含量和矿物成分、制作（室内试件）含水量和龄期等。
1.3半刚性材料的温度收缩特性组成半刚性材料的三个相，即不同矿物颗粒组成的固相、液相和气相在降温过程中相互作用的结果，使半刚性材料产生体积收缩，即温度收缩。
就组成固相的矿物颗粒而言，原材料中砂粒以上颗粒的温度收缩系数较小；粉粒以下颗粒，特别是粘土矿物的温度收缩性较大。
粘土及其他胶体颗粒的温度收缩性的大小与其扩散层厚度成正比。
半刚性材料中胶结物各矿物有较大的温度收缩性。
论半刚性基层沥青路面的病害特点及维修途径关键词：半刚性基层沥青路面病害对策论文摘要：比较于传统的柔性路面，半刚性基层沥青路面有着成因和维修方面极其不同的特点。
本论文探讨了半刚性基层沥青路面的具体成因及其典型的病害特征，论述了路面维修与处理的有效途径。
半刚性基层沥青路面具有与传统柔性路面完全不同的结构特征，同时，由于沥青材质本身的差异，以及受设计和施工水平的影响，沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等常见病害，这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全，加大了汽车磨损，缩短了沥青路面使用寿命，影响了道路投资效益。
一、典型病害特征分析半刚性基层沥青路面的典型病害可划分为两大类型：非结构性损坏和结构性损坏。
前者指半刚性基层的板体性未受到破坏，而后者是指路面损坏位置下的半刚性基层受到损坏，板体强度减弱或完全丧失。
1、非结构性损坏该类病害主要有桥头跳车、间距规则的横向裂缝、路表局部网裂和正常车辙等，病害特征如下。
（1）桥头跳车桥头跳车有两种情况：（1）台背填土压实不足，导致填土在台背后数十米范围内下沉。
（2）由于桥梁与台背填土刚度的差异而产生的不均匀沉降，从而出现的跳台。
（2）间距规则的横向裂缝这种裂缝一般为半刚性基层的结构性收缩而导致的反射裂缝。
它横向贯穿公路全幅路面，深度方向贯通全部结构层，并且缝隙宽随季节变化。
（3）纵向裂缝这种裂缝的数量较少，大多发生在高路堤地段路基外侧。
成因是路堤中央与外侧压实不均匀、旧路帮宽或地基受外部水源的长期侵蚀，导致路基或地基的不均匀沉降。
一般情况下裂缝较宽。
（4）路表局部网裂路表局部网裂多发生在行车道轮迹下，成因为路面局部施工缺陷。
2、结构性损坏该类损坏主要有路面局部凹陷龟裂和结构性辙槽。
（1）路面局部凹陷龟裂这种损坏是路面局部网裂的延续。
因局部网裂没有得到及时的维修封堵，雨水渗入到基层，而高速行驶车辆轮胎的强大“泵吸”作用使半刚性基层的胶结材料被吸出。
长时间下去，导致基层材料散失，路面出现局部下陷和网裂，进而由局部网裂发展成为明显的凹陷龟裂，对行车的平顺性和安全性有很大影响。
半刚性基层沥青路面承载力评价指标研究路面承载力是路面质量检测的重要指标，深入研究路面承载力，对于确保安全和正常通行具有重要意义。
随着社会高速发展，近十几年来，沥青路面已成为主要的道路承载路面技术，是许多道路系统的重要项目。
而在沥青道路建设中，它的基层是沥青路面的重要基础，是路面质量的基本保证。
因此，如何确定半刚性基层沥青路面的承载力，考虑到各种实际条件，明确承载力评价指标，这是一个重要研究内容。
本文旨在从技术角度研究半刚性基层沥青路面承载力评价指标，为整个沥青路面施工提供理论支持。
首先，从宏观上论述半刚性基层沥青路面的构成特点，即沥青路面的基层结构。
半刚性路面基层一般由碎石土、碎石土膨胀土等多种材料组成，其中，碎石土是主要构成材料，主要负责路面承载力的传递，其质量直接影响路面的承载力，因此，有必要研究半刚性基层沥青路面的承载力评价指标。
其次，介绍半刚性基层沥青路面的承载力评价指标，指标主要有基层和密实质量两个指标，其中，基层指标是指路面基层的稳定性，以及基层本身的特性，如水分、孔隙度和抗拉强度；而密实质量指标则是指道路表面沥青路面的密实度，以及抗拉强度、抗压强度和抗压强度对温度的变化。
接着，从微观上论述半刚性基层沥青路面的承载力评价指标，主要有基层渗透性和抗拉强度等参数，即渗透性用来评价路面基层的渗透性，并且可判断路面基层的孔隙度和水分含量；抗拉强度用来评价路面基层的抗拉性能，即砂砾碎石土的均匀性，以及是否具备良好的受力性能。
最后，介绍半刚性基层沥青路面承载力评价指标的标准，在抗拉强度方面，采用CSN GB185-2002《道路路面质量检测标准》，规定弹塑性模量的最大值为1.2MPa，如果抗拉强度低于此值，则说明面层结构不够稳定；对于密实质量指标，根据路面基础情况，弹性塑性模量最大值可以在1.4MPa至3.0MPa之间灵活调整；在渗透性方面，根据《行政区划分技术规范》，渗透性要求不得大于1.0cm/s。
沥青路面基层病害的无损检测方法探究摘要：沥青路面半刚性基层具有强度高，造价低，施工方便等的优点，但是由于自然、行车、设计、施工等的影响，在目前的半刚性基层路基中存在着各种不同程度的破坏一直困扰着人们。
本文对半刚性基层病害的无损检测研究具有很重要的现实意义。
关键词：沥青路面半刚性基层无损检测1、沥青路面基层病害检测方法的研究现状沥青路面基层病害传统的检测方法是灌砂法和钻孔取芯法，这种方法简单，操作容易，然而该方法随机性大，取样密度较小，检测的结构不具有代表性且易发生漏检的现象，随着计算机和信息技术的发展，探地雷达在道路基层病害的检测中得到了广泛的应用和人们的广泛认可。
2、无损检测方法2.1 探地雷达检测方法探地雷达是一种利用高频电磁波的反射来探测地下结构物或埋藏物的无损探测仪器，它与探空雷达系统是不同的。
路面探地雷达系统是根据电磁脉冲反射原理设计的。
探地雷达作为一种高分辨率探测技术，具有以下特点1）探地雷达的探测效率高2）探地雷达是一种无损检测技术3）探地雷达所发射的电磁波具有宽频带特性4）探地雷达的分辨率比较高5）探地雷达的抗干扰性强6）使用灵活方便2.2 瑞雷波检测方法瑞雷波是一类频率较低且能量较强的次生波，它是沿着介质的自由表面在传播。
近年来，在一般浅层工程物探中，由于在瑞雷波正演反演等理论方面的突破，瑞雷波被广泛的应用。
瑞雷波检测法与传统检测方法相比，瑞雷波检测方法具有以下特点：1）它是绝对意义上的现场原位无损检测方法。
2）现场检测时，简便易行，灵活方便且效率很高。
3）瑞雷波检测法既可以进行高密度的精确检测，也可以像其它原位测试方法一样，按一定比例进行点、线、面的抽样检测，从而掌握全部测试区的情况。
4）瑞雷波检查法的科技含量和可靠性程度较高，并可在同一时段内反复多次测试对比，从而排除干扰，保证测试结果的准确性。
2.3 EH-4 连续电导率剖面电磁法EH-4 连续电导率剖面电磁法利用专业软件对接收到的数字信号进行计算，得出地下地质体连续的电导率的地球物理特性的信息，从而达到探测地质体目的。
【技术】半刚性基层沥青路面病害原因及维修对策随着我国经济的迅速发展，半刚性基层沥青路面已经成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型。
它具有较高的强度和承载能力，并具有一定的抗弯拉强度。
然而随着半刚性沥青路面的大量使用实践证明，由于半刚性路面设计理论还不完善、施工水平参差不齐、质量控制标准不一，致使此类路面质量水平差异性较大，如果面层不够厚，路表面会很快产生裂缝，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能。
1半刚性基层沥青路面结构性病害产生原因及表现形态为了节约投资和避免车辙，我国以往修建沥青路面通常采用强基薄面的路面结构组合设计，这种路面结构的整体抗拉强度大，沥青面层的层底应力也多是处于受压状态，理论上路面几乎不会过早出现结构性破坏，然而实际使用已表明，我国半刚性基层沥青路面除了出现泛油、横向开裂、车辙外，也出现松散、唧浆、沉陷、坑槽和龟裂等路面结构性破坏，使路面强度降低，结构承载能力下降，需要进行较频繁的维修。
1.1产生原因半刚性基层沥青路面结构性病害的产生与路面施工有直接联系。
在摊铺时，由于沥青混合料一旦接触到基层即出现迅速降温，使沥青面层与基层之间出现一个相对疏松的近层状欠压层；另外，在沥青混合料施工时，由于粒径较大、摊铺方式、人工扰动等因素造成的粒度离析，以及各种原因可能导致温度离析，都会影响沥青混合料的压实并导致其部形成大小不一、形状各异的欠压区域。
这里的欠压区域和前述的欠压层构成了潜在的“储水腔”，而多数半刚性基层本身的透水性很差，结果在路面内部由储水腔和截水层构成潜在的积水系统。
强基薄面的路面结构从两方面促使路面开裂；一是强度高的半刚性基层容易产生收缩开裂并导致较薄的沥青面层出现反向裂缝；二是基层相对刚度大使较薄沥青面层的剪应力变大，而且在高温、低温和沥青面层老化的情况下应力状态更不利，最终导致道路表面出现很多剪切裂缝。
结果是，路面积水系统的进水通道被打开，为路面处于内部积水状态创造了条件。
半刚性基层沥青路面承载力评价指标研究近年来，路面工程的综合改造和维护对城市规划和管理有着不可忽视的重要作用。
其中沥青路面是道路的基本结构。
学术上有充分的证据表明，沥青路面在抗压和抗弯伸性方面的性能与基层的性能密切相关。
半刚性基层，作为具有一定抗拉强度和可塑性的沥青路面基层，具有良好的弹性飞溅性，抗压强度和抗弯性能，能够满足沥青路面的承载力和弹性要求。
因此，研究半刚性基层沥青路面的承载力评价指标及其影响因素非常重要。
本文旨在从实验方法、应力应变性质和表面性能等方面对半刚性基层沥青路面的承载力进行评价，并建立其评价模型，以提高路面构造的建设和维护质量。
首先，本文介绍了半刚性基层沥青路面基本概念及构成，着重介绍了其机械性能和结构性能，包括抗拉强度和抗压强度，其中又比较了固定基层和活动基层的结构性能差异。
其次，为了研究半刚性基层沥青路面的承载力，研究者从实验方法的角度，利用吸干试验和抗压实验等，考察了沥青层的机械性能，并研究了外因素（时间、温度、湿度等）对沥青层机械性能的影响。
再者，为了更准确地衡量半刚性基层沥青路面的承载力，研究者还从应力应变性质的角度，利用加载卸载试验、落尘试验等，考察了沥青层的应力应变特征，并研究了半刚性基层沥青路面的服务性能，其中又比较了固定基层和活动基层的应力应变性能差异。
此外，还从表面性能的角度，利用路基抗坡力试验、表面抗滑试验等，考察了沥青层的表面性能，并着重比较了固定基层和活动基层的表面性能差异。
通过上述研究，本文建立了半刚性基层沥青路面的承载力评价指标，并建立了对应的评价模型，为提高沥青路面的设计、施工和维护质量提供了可靠的参考依据。
本文的研究成果可为沥青路面的设计、施工和维护提供重要指导。
未来研究可以结合实际情况，采用现场试验、计算机仿真技术等，结合半刚性基层沥青路面服务性能评价指标，提出更完善的沥青路面承载力评价模型。
综上所述，本文针对半刚性基层沥青路面的承载力评价指标及其影响因素，分别从实验方法、应力应变性质和表面性能等方面进行了研究，并建立了相应的评价模型，为城市规划和管理提供了重要参考。
2011年1期(总第73期)作者简介：任海峰（1964-），陕西扶风人，高级工程师，研究方向为路面路基工程。
国外长寿命道路工作者认为沥青路面的主要结构破坏来自沥青结构层的疲劳破坏和整个结构层的永久变形，如图1所示。
因此，在长寿命沥青路面结构设计时，提出了对沥青结构层底容许拉应变和土基顶面容许压应变进行验算，以控制路面结构层可能出现的结构性破坏，一般认为沥青结构层底拉应变应小于其疲劳极限70με或80με，土基顶面竖向压应变应小于200με。
由于国外长寿命沥青路面设计指标是建立在全厚式或柔性结构路面基础上而提出的，而我国目前采用的路面结构形式多为半刚性基层结构，故不宜采用该指标来指导我国半刚性基层长寿命沥青路面的设计，因此，需要对比分析我国半刚性基层结构和国外柔性基层沥青路面结构力学特点，探求适合我国半刚性基层长寿命沥青路面的设计指标。
图1沥青路面主要破坏形式1结构计算模型与方案1.1结构的选择选取国外典型柔性基层路面结构和国内传统半刚性基层结构进行力学响应分析，计算时，假设各结构层间处于完全连续状态，且将相同材料层视为整体，忽略不同结构层之间相对细微的差别，结构层材料参数参考参考我国现行公路沥青路面设计规范推荐值，见表1。
1.2力学计算图示本研究将采用BISAR3.0程序进行计算和分析，计算图示采用双圆均布荷载，荷载参数选取标准轴载接地压力P =0.7MPa ，δ=10.65cm 。
双圆均布荷载的中心点坐标为（-1.5δ，0，0）和（1.5δ，0，0）（δ为荷载半径），两轴心距为d =3δ=31.95cm 。
计算时，设行车方向为X 方向，道路横断方向为Y 方向，垂直向下为Z 方向，见图2所示。
在双圆均布荷载条件下（不考虑轮胎对路面的水平作用力），最不利的应力、应变空间位置必然位于在Y -Z 平面内，因此在力学分析时，只计算Y -Z 平面内点的应力、应变和位移。
沿Y 方向每0.25δ取点计算，Z 方向取12个点，根据各种结构的特点，Z 坐标取值不同。
