路面结构设计

42总445期2017年第31期（11月 上）

0 引言伴随着我国交通运行网络的逐渐完善，高速公路对于我国经济的影响在逐渐增大。经济的发展，带动车流量的增加，且运输量也随之增加，给路面造成了较大的影响，传统形式的沥青路面已经不能完全满足当前经济发展的需要，特别是夏季或冬季，由于地面温度过高或过低，都会导致公路路面产生一定变化，造成不同程度的损坏，为了有效改善该种状况，需充分了解公路路面的基本结构形式，根据施工区域的地质构造、水文等情况，选择最为合理的路面结构形式，充分提高公路路面的结构质量水平，最大限度满足区域经济的发展与进步[1]。1 公路路面结构特征我国国土面积广阔，各地区的地质条件、环境气温等存在较大的差异。因此，在高速公路建设过程中，需要全面检查施工区域的地质环境，从而得出准确的设计基础数据，根据以上数据，确认最终的设计方案。随着我国交通线路的发展与进步，每年对旧路面的改造力度都非常大，新建工程也在不断增加。在旧路面改造过程中，原有公路结构已经不能满足当前的运输需求，需根据车辆及平均载荷量，对路面结构重新规划。而新建工程中，设计人员需深入预测及分析该路线的车辆通行量及载荷量，再根据施工区域的特征，制定科学合理的路面结构。2 高速公路路面结构相关调查为了全面保证高速公路的结构质量满足要求，需要全面了解路线所经区域的基础情况。因此，在设计之初，需对施工区域的地质构造进行深入探查，在该过程中，需选择具有代表性的公路线路及路段，这些路段一般都是运行了一定的年限之后的，通常是1～3年。经过深入的调查和分析，对于公路路面结构有了一定的了解，为后续的公路路面结构设计提供可靠的数据依据[2]。3 高速公路路面结构设计的主要特点高速公路沥青路面一般可以分成三层，即表面层、中面层、下面层。通过大量的研究发现，高速公路出现裂缝病害的现象一般都是从表面层开始的，因此项目在设计阶段，需要采取有效措施，提高表面层的抗压强度以及抗裂性能，这样可以全面提升高速公路质量，延长其使用年限。路面的中面层以及下面层主要是支撑结构部分，因此，需要充分做好以上两层的结构设计，才能保证整体公路的质量满足使用需求。3.1 路面结构层材料的选取及设计要求3.1.1 结构层材料的选择高速公路路面结构材料的选择，需要充分考虑到当地的实际情况，同时，还要合理利用当地资源。针对一些气候变化比较大，且非常复杂的区域，应该科学、合理的挑选路面所需材料，这样才能够充分保证公路质量，满足要求且有效延长其使用寿命。比如，我国东北地区，入冬之后，室外环境温度最低可达到零下几十摄氏度，如此低的温度对于公路材料的性能影响非常大。因此，需要根据该区域的气温条件选择最为合适的路面材料，进而保证整个工程的质量以及稳定性。当前我国高速公路建设过程中，路面结构层材料主要有沥青碎石和沥青混凝土。在科学技术发展的影响下，路面材料的综合性能有了较大幅度的提升，经济发达的区域，会选择性能更加高的沥青混合材料，比如多空隙沥青混凝土，能够有效提升路面结构的承载能力；合理搭配路面结构层的材料，对于提升其综合性能影响也比较大。因此，在高速公路路面结构设计时，应该结合施工区域的自然条件、地形地貌、水文环境等因素，最终确定最佳的结构材料，切实提高高速公路的强度收稿日期：2017-07-20作者简介：丁明浩（1979—），男，工程师，从事公路桥梁设计研究工作。高速公路路面结构设计研究丁明浩，彭晓（江西赣北公路勘察设计院，江西 九江 333200）摘要：针对公路路面结构的特征，提出在设计之初，需对施工区域进行相关调查，通过对路面结构层材料的选取、设计要求及不同沥青路面结构特点等方面进行分析，着重介绍了路面结构设计的主要特点，针对如何提高路面的使用性能，做出简要说明。关键词：高速公路；路面结构；设计要点中图分类号：U416.2 文献标识码：BTRANSPOWORLD交通世界及稳定性，同时还要保证其材料成本最低[3]。3.1.2 公路路面结构层的设计上文中已经提到，高速公路的结构层主要分成三层，在日常使用过程中，路面上层是直接与运输车辆接触的部分。因此，其在使用过程中，会时刻受到车辆的碾压，非常容易形成裂缝等病害现象。上层结构材料抗裂性能要高于中、下两层结构。中、下两层结构属于高速公路的基础结构层面，其一般是在地下环境中起到支撑作用，所以在水文条件以及抗裂性能方面应该处于较高的水平。除此以外，还要充分考虑到主路和辅路中的承载能力差异因素，保证高速公路路面结构设计及规划更加科学合理。由于交通运输量的增大，在设计和规划的过程中，需要充分考路面的承载能力，这是确定其结构形式，应该考虑到的因素；对于部分辅路中的交通运输量比较少，人流量非常大的情况，在设计规划路面结构时，要保证其最上层的结构具备较高的承载能力，而对于中、下层的结构只要求具备一定的强度和抗压性能就能够满足日常的使用需要，但是必须要满足国家规范要求。同时，高速公路路面规划设计时，公路所在区域内的自然条件也是非常重要的一个考虑因素，比如，我国南方的雨水非常多，这就要做好路面结构层的水文处理；东北地区的环境温度非常低，要做好公路工程的防冻处理，这样才能保证公路的质量符合使用的要求，延长使用年限[4]。3.2 不同沥青路面结构特点分析高速公路的结构形式不同，使用的沥青路面性能也存在较大的差异，因此根据其功能上的差异，确定最为合理的结构形式。当前，我国沥青路面结构形式主要包括：改性沥青SMA结构、橡胶路面结构、排水式沥青路面结构等，这些沥青路面的结构都具备各自的优势和缺点，并且需要根据不同的环境选择不同的形式，改性沥青是当前使用最为广泛的一种结构形式，设计时，以最大密实为基本原则，整体强度较高，工艺也相对简单；沥青结构混合料是组成材料相对较为复杂，需要根据间断配比来确定最终的结构形式，混合料中以粗骨料、沥青以及矿物颗粒为主要组成部分，粗骨料之间的间隙比较大，为了弥补内部的间隙，需要使用沥青材料进行填充，如果最终强度不能满足工程的需要，则需要掺入一定量的纤维，从而提高强度。4 确保公路路面的使用性能高速公路的综合性能是检验其质量的重要指标，指标细分为耐磨性能，平整度、抗滑性能等。比如，在选择沥青混凝土结构形式时，施工的过程中，应该需要采取科学的施工方法，从而保证路面平整性、弹性等指标符合工程要求，进而有效避免车辆短期内损坏路面结构，但是这种结构的抗压性能、耐磨性都比较差，使用性能也不强。其他的结构形式也各具优缺点，在确定高速公路结构之前，需要充分考虑到当地的环境因素，以切实保证公路的质量和使用寿命满足要求[5]。5 结语高速公路是我国非常重要的交通形式，路面质量则是影响其性能的关键，设计过程中，需要严格按照我国相关的规范和标准进行规划，同时，还要考虑施工地区的自然条件、地形地貌、水文条件等影响因素，切实提高高速公路的质量，满足现代化发展的需要。参考文献：[1] 尹应梅，张荣辉，林思能. 城市道路交叉口沥青加铺层路面结构分析与设计[J]. 广东工业大学学报，2011（3）：166-167.[2] 张勇，白子建. BRT专用车道路面结构分析与组合设计[J]. 中国市政工程，2010（1）：31-34.[3] 钟军. 沥青路面结构与材料的一体化设计探讨[J]. 中国水运，2010，10（3）：181-182.[4] 李波，彭志斌. 沥青路面结构设计及力学计算[J]. 公路与汽运，2010（6）：271.[5] 杨柳. 浅析沥青路面结构设计理论[J]. 中国高新技术企业，2013（36）：145-146.（编辑：刘学文）

路面结构设计论文

摘要：当水泥混凝土路面板受到正温梯度作用时，混凝土板向上翘曲，在车辆荷载作用下板面将产生向下位移，此时车辆荷载与正温梯度作用叠加后产生使混凝土板内拉应力增大的效果。

温度应力是促使混凝土路面板破坏的直接原因之一，因而研究水泥混凝土路面的温度应力具有重要的工程意义。在水泥混凝土路面结构设计中，必须对温度变化的情况下路面板内产生的应力进行分析，以了解应力的最大值及其出现的位置。

1 温度场分析

规范通过对板边中部温度翘曲应力和面板厚度、面板长度、混凝土弹性模量以及地基模量关系进行了大量的计算，取得大量温度翘曲应力数据，并对计算结果采用回归技术进行统计分析，建立了板边中部温度翘曲应力公式：

式中， 为板边中部温度翘曲应力， 为路面板的温度收缩系数，

为混凝土的弹性模量， 为路面板厚度， 为路面板的温度梯度， 为温度翘曲应力系数，与路面结构相对刚度半径有关。但由于超韧性纤维混凝土路面板薄，并不适用于本规范，按照公式计算的结果误差很大，甚至造成错误。为此，在没有成熟的理论依据前提下，本文通过有限元进行系统分析温度应力的变化。采用有限元分析混凝土板的翘曲应力可以方便考虑正或负温度梯度作用下地基反力对翘曲应力的影响。

路面板温度应力的分析基于以下基本假设： ①上下面层板为等厚板，且材料均质连续、各向同性；②双层板的弯曲均为小挠度变形，且四边自由； ③双层板层间竖向连续、无夹层，也无脱空和嵌入现象，结合方式可分为完全结合式、完全自由式或介于两者之间的半结合式； ④面层层间接触良好，不存在热阻；⑤下面层板板底与基层竖向连续。

1.1计算参数的确定和模型的建立

本文选用的材料参数见表1。其中，面层厚度的取值范围由试验路实际厚度扩展得到，取路宽为6.5m，其中纤维混凝土板的平面尺寸为5m（宽）×5m（长），弯拉强度标准值 ，密度为2000kg/m3，线膨胀系数=1.0×10-5/ºC，温度梯度 =0.88 ºC/cm，其他参数见表1，有限元模型见图1。为了使计算结果更加准确，将面板边缘最不荷载处的单元格进行了细化。

第ｌ８卷第３期　

２０【）２年５月　森林工程　

Ｈ）Ｒ嘟ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｖ０Ｉ＿ｌ８　Ｎｏ．３　

．Ｍａｙ　２０１）２　

高速公路沥青路面结构设计　

易　文　李德九　

（中南林学院）　（湖南环达路桥总公司）　

摘要沥青路面结构设计是保证高速，＾＼路沥青路面施工及使用质量的关键，本文介绍了临长高速公路沥　

青路面站构屡厚度设计，为同类设计提供参考。　关键词沥青路面：结构；设计　

分类号Ｕ４１２．３６６　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｉｒｃ￣ｙｏｒｔａｍ　Ｏｎ　ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｉｇ］：ｗａｙ　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　

ｍｅｔｈｏｄ（ｍ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｌａｙｅｒ　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｉｌｌ　ｓｕｐｐｌｙ　ｒｅｆｅｒｅａｌｃ￣ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅ　ｄｅｓｉｇｎ　

Ｋｅｙ　ＷＯｌｄＳ　Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ　ｐ￣ｖｅｍｅｎｔ；Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｄｅｓｉｇｎ　

沥青路面结构设计，依据《公路沥青路面设计　

规范》（ＪＴＪＯ１４—９７），结合高速公路的实际情况　

（路基状况、气象资料、沿线情况、交通运输等）　

以及国内外高等级公路路面结构特点和业主的要求　

进行路面结构设计和材料设计。并采用设计规范规　

定的沥青路面结构设计专用程序（ＡＰＤＳ）和美国　

地沥青设计方法分别对沥青路面进行路面结构层厚　

度设计。　

１原沥青路面结构分析　

临长高速公路沥青路面设计的路面结构层厚度　

见表１所示。　

表１原路面结构设计厚度　

材料名称　结构层厚度／　

Ｓ、　１６　

ＡＣ２０　

ＡＣ２５　

６％承泥稳定碎石　

４％水泥稳定碎石　

级配碎石　

土基　４　

６　

６　

２０　

２０　

ｌ５　

该结构的设计弯沉为２１（１／１００　ｒｎｒｎ），即车道　

的累计标准轴次为１９　０３９　６８５次，通过反算土基模　

量为４５　ＭＰａ，该路面结构的车道的累计标准轴次　

五峰民族工业园区2、9、10、11、12号道路市政工程 沥青路面结构设计说明

- 1 - 路面结构设计说明

一、采用的技术标准和计算依据

➢ 路面类型：沥青混凝土路面；

➢ 路面设计标准轴载：BZZ-100；

➢ 路面结构设计年限： 15年；

➢ 路面抗滑标准：交工检测指标值：

横向力系数SFC60≥54：构造深度TD≥0.55mm;

石料磨光值PSV≥42。

二、路面结构形式

(一)路面设计参数

道路建成后将成为沿线厂区货运车辆进出的主要道路，同时该道路也是园区开发建设的施工通道，结合实际情况，对路面结构按照重交通偏下水平进行设计，根据道路勘察资料及相关规范，路基顶部回弹模量取值E0＝30MPa。

一个车道标准轴载累计作用次数:12*106 次

设计路面弯沉值:Ls= 21.5（0.01mm)

（二）路面结构形式

上面层：5cm 厚 AC-16C型SBS改性沥青混凝土；

下面层：9cm厚AC－25C型粗粒式沥青混凝土；

下封层： 0.8cm厚 ES-3型稀浆封层；

上基层： 18cm厚水泥稳定级配碎石（抗压强度≥3.5 MPa）；

下基层： 18cm厚水泥稳定级配碎石（抗压强度≥3.0 MPa）； 底基层：18cm厚水泥稳定级配碎石（抗压强度≥2.5MPa）；

垫层：15cm厚天然砂砾（抗压强度≥2.0MPa）；

路基顶面回弹模量E0=30MPa

三、沥青混凝土的材料及技术要求说明

（一）材料要求

1.上面层用沥青：

上面层沥青混凝土采用SBS I-D型成品改性沥青，制造改性沥青的基质沥青应与改性剂有良好的配伍性，其质量须符合A 级道路石油沥青的技术要求。供应商在提供改性沥青的质量报告时应提供基质沥青的质量检验报告和沥青样品。且其各项性能指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG