基于时温等效的长大纵坡路段车辙成因分析

1 车辙从形成的原因：(1) 磨耗型车辙。

在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下,路面磨损,面层内集料颗粒逐渐脱落造成的车辙。

尤其是现在汽车使用防滑链和胶钉轮胎后，这种车辙就更易发生。

(2) 结构型车辙。

这类车辙主要是基层等路面结构层或路基强度不足,在交通荷载反复作用下，发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形，这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起的现象，横断面成V字形。

(3) 失稳型车辙。

高温条件下，在交通荷载应力超过沥青混合料的强度极限，沥青路面在车轮的反复辗压，使流动变形不断累积，形成路面层材料失稳, 凹陷和横向位移形成的车辙。

此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。

这种车辙在车轮作用部位下凹，两侧反而向上隆起，在湾道处还明显向外推挤，车道线及停车线成为变形的曲线。

(4) 压密型车辙。

由于高速公路施工时过分追求平整度，在低温度后辗压，造成路面压实不够，致使通车后的第一个高温季节在交通车辆的反复辗压作用下，混合料继续压实，空隙率不断减小，达到极限后才趋于稳定。

这种车辙变形两侧没有隆起，只有下凹，成为V字形或W形。

这是由于施工不良造成的密压型车辙。

高速公路车辙病害2 车辙处理措施从沥青面层来说, 预防车辙的措施有: 调整矿料级配,采用更粗的级配。

但是, 粗级配虽然改善了高温抗车辙性能, 但却增大了施工难度, 可能会导致离析, 产生水损坏,在沥青混合料中外掺各种纤维或采用SMA、LSAM、ATPB、添加特立尼达天然湖沥青(TLA)改善温度敏感度来提高抗车辙性能。

TLA改性沥青混合料车辙试验结果试验项目25%TLA掺量30%TLA掺量25%TLA掺量30%TLA掺量技术指标动稳定度（次/mm）2855 3105 3648 3796 ≥2800 随着TLA湖沥青掺量的增加，高温稳定性就越好，动稳定度就越来越高，抗车辙能力越强。

TLA改性沥青能使沥青路面的抗剪强度有显著的提高。

时温等效原理在车辙预估中的应用徐忠乾;李昶【摘要】针对某高速公路工程,预估沥青路面5a车辙深度.建立有限元模型模拟沥青路面温度场,按方形均布的垂直荷载,分析计算荷载作用时间,借助时温等效原理将较低温度下的作用时间转化成高温下的作用时间,建立恒温作用下的沥青路面车辙计算方法,得到沥青路面典型结构5 a车辙深度.通过与实际工程5 a车辙深度的对比,基于时温等效的车辙预估计算结果与实际相符.恒温作用下的沥青路面车辙计算方法提高了车辙预估的计算效率,并通过低温季节与高温季节转化时间的对比,得到车辙主要发生的月份,为道路维护提供依据.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2013(021)001【总页数】6页(P65-70)【关键词】温度场;时温等效原理;恒温作用;车辙预估【作者】徐忠乾;李昶【作者单位】东南大学交通学院,江苏南京210096;东南大学交通学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】U445.7+2沥青路面车辙是目前高速公路的主要病害之一，车辙主要是在外因(气候、交通)及内因(材料性能、路面结构)共同影响下，轮迹带处的路面沥青材料产生的侧向剪切和蠕变变形累计而形成的永久变形［1－2]。

车辙深度的预估对路面材料的性能控制具有指导意义。

目前，有限法广泛应用于沥青路面车辙计算中，通过对沥青路面瞬态温度场的模拟，利用连续变温沥青路面车辙有限元法计算车辙深度［3]。

时温等效原理是指升高温度和延长作用时间对高聚物的粘弹行为是等效的，目前在非晶体结构材料中的应用已经很成熟［4]。

沥青混合料作为粘弹性材料时间效应与温度效应的等效性也得到了论证和验证［5]。

本文结合具体工程进行车辙深度的预估，利用时温等效原理将低温作用时间转化为高温作用时间，由传统的连续变温沥青路面车辙计算转变为恒温作用下的沥青路面车辙计算，提高车辙预估计算速度，得到预估车辙深度，并由现场观察资料验证预估方法的准确性。

1 工程背景及研究思路1.1 工程介绍南方城市某新建高速公路工程的结构形式为半刚性基层沥青路面，上面层为SMA －13，中面层为SUP－20，下面层为SUP－25，厚度分别为4，6，8 cm，水泥稳定碎石基层厚40 cm，石灰土底基层厚20 cm。

车辙形成的因素与评价沥青路面的车辙危害日益严重，文章总结了车辙形成的原因包括环境因素、荷载以及路面纵坡、沥青混合料的材料、设计、等。

总结了马歇尔试验、轮辙试验、主驱动轮式路面材料加速加载系统、环道或直道试验等评价抗车辙性能的方法的特点。

一、路面车辙问题日趋严重沥青路面因其良好的行车舒适性和优良的使用性能，且维修方便，是我国高速公路最主要的路面类型。

然而，由于交通量的迅猛增长和重载、超载情况的加剧，沥青路面的损坏现象也日趋严重。

国外认为当车行道车辙深度达到15mm～20mm时，路面就己经损坏，若按此标准，我国很多通车不久的高速公路都需要维修或改建[1]。

可见，我国沥青路面车辙的问题日趋严重。

二、车辙的诱因车辙是指路面的结构层及土基在行车荷载作用下的补充压实，以及结构层财料的侧向位移产生的累积永久变形。

车辙按成因不同分四类：结构性车辙、由混失稳性车辙、压密性车辙和磨损性车辙[2]。

（一）环境因素夏季连续高温下重载慢速交通是造成沥青路面车辙最直接的原因。

随着我国经济建设的发展，温室气体排放量猛增，全球气候暖化已经是全人类所关注的焦点。

我国夏季高温的情况似乎有所加剧，例如1997年华北地区的高温，2001年山东省的高温，2006年、2010年南方大面积的持续高温天气。

研究表明[11]，车辙的产生多发生于持续的炎热天气下，当气温连续多天超过40 ℃时，沥青路面几天内就会发生严重的车辙损坏，车辙深度将以厘米级的速度发展。

（二）汽车荷载汽车荷载尤其是重载车辆的作用是路面产生车辙的主要因素，重载产生的车辙比轻型荷载大得多，轴载增加1倍，其车辙要达到10～15倍。

近年来由各种客观因素的影响，国内公路运输成本大幅提高，致使货运司机倾向于采用超载运输以保证利润空间，高速公路上出现了大量超限超载车辆，车辙过早产生的与之有着直接关系。

我国“八五”科技攻关课题对交通荷载与动稳定度关系的研究结果表明，动稳定度与轮胎的接地压强成对数关系。

浅谈车辙形成原因及修复技术作者：施恒伟李然来源：《中国科技博览》2013年第25期[摘要]本文阐述了车辙的种类、形成的原因，并根据不同情况列举出了不同的修复技术（铣刨、微表处、热再生等）[关键词]车辙原因铣刨微表处热再生中图分类号：U417.68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0033-011、概述随着我国经济建设的高速发展，高等级公路的建设也日新月异。

1985年，我国开始修建一级公路，1988年沪嘉高速公路建成通车，1990年沈大高速公路通车。

从此我国的高等级公路建设里程呈几何倍数增长。

1989年我国高速公路通车里程为271公里，2001年底达到1.9万公里，截止2012年底达到9.6万公里，超越美国成为世界第一。

但相对于汹涌澎湃的建设高潮，高等级公路建成后的养护工作却比较滞后。

在许多不同时期建成的高速公路上出现了各种各样的病害。

车辙就是渠化交通的高等级公路沥青路面的主要损坏类型之一。

2、车辙种类2.1 车辙车辙是由于车辆轮胎重复碾压，在沥青路面横断面上沿着行车轮迹纵向形成的一种形状类似“沟渠”的路面损坏现象。

车辙一般是在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。

它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时，出现侧向隆起，二者组合起来构成的。

如果不及时对形成的车辙进行修复，不仅使路面失去良好的服务性，而且病害也将继续恶化。

车辙的深化会使车轮荷载所产生的横向水平分力加大，气温回落以后，面层材料变脆，辙底与辙边的凸起部分带来水平分力以及在所形成的间接弯拉应力作用下都可能产生纵向裂缝，降雨、雪时对路面造成的损害会更加严重。

当车辙达到一定深度时，不但会影响路面性能和行车舒适度，而且当下雨后辙槽内积水，极易发生汽车漂滑而导致交通事故。

2.2 车辙分类2.2.1 根据车辙深度可分成两类：一是轻微车辙，路面变形较浅（≤25mm）；二是严重车辙，路面变形较深（>25mm）。

高速公路沥青路面重车辙病害原因分析及处治摘要：车辙病害是沥青路面常见的病害之一，对高速公路沥青路面出现的车辙现象进行分析，并针对性的提出了处治措施及建议。

关键词：高速公路沥青路面车辙混凝土前言我国的高速公路, 道路交通量增长非常迅猛,往往远远地超过了设计预期增长速度, 同时高速公路重车比例在不断提高, 车辆超载超限现象非常普遍, 这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的, 尤其会导致路面车辙的早期产生。

一、车辙概述1车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候（高温）等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。

车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一。

对于我省的公路而言，道路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，同时公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的，尤其会导致路面车辙的早期产生。

2车辙的类型和特征根据形成机理, 沥青混凝土路面的车辙一般可以分为以下四类:(1) 磨损型车辙: 这类车辙是面层表面受到轮胎磨耗形成的, 在我国通常发生在车辆爆胎, 钢轮直接作用在沥青混凝土面层上造成的划伤, 一般这些车辙无需作专门维修。

(2) 压缩型车辙: 这类车辙主要是由于沥青混凝土面层自身的压密形变造成的, 车辙形成“V”字型, 深度一般为5～10mm, 对道路的行车没有太大的影响。

(3) 结构型车辙: 这类车辙主要是由于路面结构设计不合理, 或由于结构层压实不好或整体性不好, 尤其是路基承载能力不足引起的。

这类车辙往往横向较宽, 两侧没有明显隆起现象, 横断面成U 形( 凹型) , 常伴有裂缝, 并且短期内不会稳定, 随着时间的延续, 车辙深度及其它相关路面破坏会不断加剧。

(4) 流动型车辙: 这类车辙主要是由于沥青混凝土高温稳定性不足, 或货车超载严重, 引起沥青混凝土发生剪切变形产生的。

浅谈沥青路面车辙类型及其成因与防治摘要：沥青路面使用过程中，车辙已经成为最常见的病害之一，严重影响了道路的行车安全和车辆的舒适程度，因此本文对车辙的四种类型进行了简单的阐述，并提出了相应的预防措施。

关键词：沥青路面；车辙；成因；防治措施一、沥青路面车辙类型1）失稳性车辙在高温条件下，沥青变软会使粘结性降低，从而使沥青混合料的高温稳定性不足，在车辆荷载反复作用下，面层内部的剪应力大于混合料的抗剪强度，轮迹带内的材料产生侧向剪切流动的横向位移而形成车辙。

这种类型的车辙常出现在沥青中面层，一般都有两侧沥青混合料鼓起现象，车辙断面成W型，易发生在车速慢、横向应力大的上坡路段。

2）结构性车辙结构型车辙是由于路面结构整体刚性不足，由荷载作用下产生的永久变形累计造成的，路基或者是基层路面结构层强度不够，所以当有车辆等外在压力下就会逐渐导致路面变形，基本上是以凹陷为主。

这种变形通常发生在施工后的2年内，当基层的附加压实作用很大时，轮迹处的路面由于基层、垫层及土基的压密和固结作用而出现车辙。

磨耗性车辙高速公路在使用过程中会不可避免的出现磨损的情况，主要是由于沥青路面表面层的材料受车轮摩擦和自然环境因素作用下持续不断损耗而造成的，尤其是在行车道两侧位置，车辆轮胎在行车过程中与路面结构反复摩擦，再加上外界环境的影响，路面面层内集料颗粒就容易渐渐脱落，路面磨损会比较严重从而产生车辙。

4）压密性车辙由于路面结构自身发生变形，作用于面层的车辆荷载经过传递扩散，对路面的各结构层产生了二次压实，使得面层以下包括基层在内的各结构层发生了永久性的变形，主要是施工时碾压不足，开放交通后被车辆压密而形成车辙。

这类车辙基本上属于路面施工质量控制不严造成的，从外观上观察这种车辙，断面表现为凹形，标线没有发生变形，两侧也并没有凸起。

二、车辙的成因分析1）外部因素外部因素中影响最大、最普遍的因素是荷载和温度。

（1）荷载对车辙的影响：在车轮水平和竖向荷载作用下，沥青面层内产生剪应力，使沥青混合料产生剪切变形。

- 85 -长大纵坡沥青路面典型病害调查及其成因探析吴美平，叶晶晶（南京市江北新区建设和交通工程质量检测中心，江苏 南京 211500） 【摘要】 依托西南地区某二级公路改建工程，对长大纵坡路段的沥青路面病害进行了现场调查。

结果表明，车辙、坑槽是长大纵坡沥青路面的主要病害形式；结合车速调查、交通量调查和力学分析，可以得知，重载、低速、层间黏结力不足、水平力的增加和混合料抗剪强度不足是造成该长大纵坡沥青路面病害的主要原因。

【关键词】 长大纵坡；现场调查；路面病害；力学分析 【中图分类号】 U416.217 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2019）11－0085－040　引　言山区公路往往由于地形地貌的限制，不能像平原微丘区的公路那样拥有比较平顺的线形，而经常形成连续的上下坡路段。

车辆在这些长大纵坡路段上行驶时，不仅拥有不同于普通公路时的行驶状态，还因为行驶状态的不同导致路面承受不同的受力方式，其结果便是长大纵坡路段的路面病害十分严重，这已经成为一个亟待解决的问题［1-2］。

本文依托西南地区某二级公路改建工程，对长大纵坡路段的沥青路面病害进行了现场调查，并分析了产生这些病害的原因，对长大纵坡路段沥青路面的病害防治有一定的指导意义。

1　病害调查选取两段（即 A 段、B 段）路线，选取每段1 000 m 进行调查，每段的病害分布如图 1～2 所示。

由图 1～2 可知，对于A 路段而言，车辙、修补和龟裂是该路段的主要病害，分别占病害比例的 27 %、Investigation and Analysis of Typical Diseases in Long LongitudinalSlope Asphalt PavementWU Meiping ，YE Jingjing（Nanjing Jiangbei New District Construction and Traffic Engineering Quality Inspection Center ，Nanjing Jiangsu 211500，China ） Abstract ：Rely on the reconstruction project of a secondary road in the southwestern region，the field investigation of the asphalt pavement diseases on the long and steep slope section was carried out. The results show that ruts and pits are the main forms of disease on long longitudinal asphalt pavement. Combined with vehicle speed survey，traffic volume survey and mechanical analysis，it can be inferred that heavy load，low speed，insufficient interlayer adhesion，horizontal force and insufficient shear strength of the mixtures are the main causes of the disease of the long longitudinal asphalt pavement. Keywords ：long longitudinal slope；field investigation；pavement disease；mechanical analysis作者简介：吴美平，女，工程师，研究方向为路面检测与修复。

沥青混凝土路面车辙病害分析与防治徐伟伟（沿海养护处盐城市亭湖区南洋镇盐城东收费站224000）摘要：随着我国经济的发展，交通量不断增大，轴载明显增加，给沥青路面带来了明显的早期损害。

车辙是早期损害中最普遍的现象之一，严重影响行车质量，降低沥青混凝土路面的使用寿命，有时还引发交通事故。

因此，改善沥青混凝土路面的质量，减少其早期损害，越来越受到人们的重视。

实践表明，车辙使路面性能降低，是导致路面损害最主要原因之一。

关键词：路面沥青车辙病害1 概述车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候（高温）等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。

2 沥青路面车辙的机理和特征（1）由于荷载作用超过路面各层的强度。

发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形，成为结构性车辙。

这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象。

横断面成V 字形。

（2）沥青混凝土的侧向流动变形，在高温条件下，车辙车轮碾压的反复作用，荷载应力超过沥青混合料的稳定极限，使流动变形不断积累形成车辙叫做流动性车辙或失稳性车辙。

车轮作用的部位下凹，车轮作用少的车道，两侧反而向上隆起。

在弯道处还明显向外推挤，车道线及停车线因此可能成为变形的曲线。

（3）冬季防滑钉轮胎形成的磨损性车辙，在我国由于基层基本上是半刚性基层，车辙多属于沥青混合料的流动性车辙，对这种车辙基本上没有有效的维修方法，只有更换产生车辙的层次。

另外还有一种国外较少发生而我国缺常常发生的车辙，它是由于沥青面层本身的压实度造成的，这是非正常车辙。

在我国有些高速公路施工时没有充分的压实，过分追求平整度，在降低温度后碾压，造成压实度不足，致使通车后第一个高温季节混合料继续压实，在车里反复碾压作用下，空隙率不断减小，达到极限的残余空隙率后才趋于稳定，产生压实变形，形成明显的车辙。

这种车辙两侧没有隆起，只有凹陷，成为V或W型。

公路工程路面车辙成因分析及防止措施作者：祁佚飞来源：《科技资讯》 2014年第17期祁佚飞(江苏省盐城市公路管理处江苏盐城 224007)摘要:随着我过经济的持续高速发展,基础设施建设不断完善,公路通车里程节节攀高,与此同时,公路工程也出现了各种质量问题,路面车辙作为其中一个较为常见的问题,由于出现的频率高,范围广,出现车辙后会加速对公路的耗损,且对行车安全产生较大危害,尤其是高速公路,由于车速快,因为路面车辙发生交通安全事故比比皆是。

公路路面车辙问题已引起广泛关注。

本文研究了公路工程路面车辙出现的原因以及防治对策。

关键词:公路工程路面车辙成因分析防治对策中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)06(b)-0042-02公路及高速公路作为一个国家的基础设施建设,能够体现出一个国家的经济发展水平,标志着一个国家的现代化程度。

我国从1988年建成第一条高速公路之后,迎来了公路、高速公路的发展黄金期,经过20多年的发展,目前我过的公路通车里程已达到世界领先水平[1]。

在我国的公路建设中,较多的使用了沥青路面,由于沥青路面的力学强度和弹塑性好,能够提供较好的减震性,从而保证了行车安全舒适,噪音低并且不宜扬起拂尘。

在阴雨天甚至是雪雹等恶劣天气,仍能够给车轮提供足够的摩擦力,有效缩短汽车滑动距离,增加汽车的行车安全性。

因此,沥青路面在我国的公路建设中得到了广泛的应用。

据不完全统计,我国建成的近500万公里公路中,近70%公路里程中采用了沥青路面,在已建成的近10万公里高速公路中,约有90%的公路里程采用了沥青路面。

沥青作为路面建设材料,虽然具有弹塑性好,减震性强,摩擦性强等优点,然而,作为一种粘弹性材料的一种,沥青路面的力学物理性质会随着温度的变化而发生变化,由于公路长期处于阳光直射、风吹雨打的环境中,因此,其力学物理性质更加容易发生变化。

随着道路车流量的不断增加,公路所承受的负载也不断加大,因此,沥青路面在荷载和自然因素的双重作用下,很容易受损。

—56—北方交通2020年第7期文章编号：1673-6052(2020)07-0056-03DOI：10.15996/ki.bfjt.2020.07.015路面车辙的主要成因及减缓措施王曦光(辽宁省交通科学研究院有限责任公司沈阳市H0015)摘要：对路面车辙形成的主要原因进行分析，提出通过改进沥青混合料设计及合理设计路面结构等方法减缓车辙病害的发生。

关键词：路面车辙;主要成因;减缓措施中图分类号：U418.6+8文献标识码：B1概述至2019年底，辽宁省公路通车里程达115698.7 km,其中高速公路通车里程累计达4331.4km,一级公路通车里程4152.7km,但随着公路在役时间的增长和交通量的迅速增加，路面出现了许多早期病害，其中车辙是影响路面使用性能的最严重病害。

在2019年全省高速公路路面技术状况评定中,路面车辙深度指数这一指标已经低于90分，评定等级为良,可见车辙病害存在的普遍性。

2路面车辙形成的主要原因(1)路面承受的实际荷载超过设计荷载(车辆超载)在我国路面结构设计中，为了简化研究,将车辆车轮载荷简化为等效的圆形均布载荷，轮胎压力在界面均匀分布，并将不同类型的车辆轴载转换为标准轴载(即单轴双轮)的假设。

标准轴重由BZZ-100表示。

标准轴载计算参数见表1。

表1BZZ-100标准轴载参数项目参数后轴标准轴载P(kN)100轮胎充气压力P(MPa)0.70单轮传压面当量圆直径d(cm)21.30两轮中心距(cm)31.95然而,近年来,随着国民经济的发展和公路交通量的增加，大型货车在车辆中的比例迅速增加。

国内许多省市对公路的交通量调查分析表明，公路超载、超限的情况普遍存在。

由于提高轮胎充气压力能降低车辆牵引阻力，所以超载车辆的轮胎压力通常都会超过标准压力，并且车辆负载越重，其轮胎充气压力越大。

对200台已经载货的大型货车(包含2后轴及3后轴的货车)的轮胎气压进行调查，其轮胎气压分布状态见图k通过调查结果发现，近90%的货车后轴轮胎压力都超过标准压力(0.7MPa)，更严重的是，近50%的货车后胎压力超过1.IMPa。