沥青路面设计方法中存在的问题探析

索函军

（河北广通路桥工程有限公司，河北 邯郸056001）

0 引言

在我国公路的路面结构中沥青路面非常普遍，据不完全统计，沥青路面结构在已建成高速公路的路面结构中占有率为85%-90%。但是根据对已建成高等级公路的沥青路面使用情况的分析发现，无论是采用国外混合料配比，还是传统混合料配比，沥青路面在投入运营一段时间后，均会出现早期破损现象。造成这种现象的原因有很多，本文主要分析沥青路面设计方法存在的一些缺陷，进而提出一些建议。

1 国外沥青路面设计方法

1.1 经验设计法

经验法主要是对试验路段或者运营中的试验道路进行观测，从而建立路基、路面、荷载与路面性能之间的经验关系，其中较为成熟的经验设计方法有CBR法和AASHTO法。

（1）CBR法

CBR 法主要是将CBR 数值作为检测路基土与路面材料性能的指标。在已经破损的路段或使用良好的路面进行现场调查和CBR 检测，从而建立起CBR-汽车荷载-路面结构层厚度的经验关系并绘制出三者关系曲线；通过分析该曲线，将各层材料的CBR 值进行材料层厚度换算，进而确定出所需的路面层厚度。

（2）AASHTO法

AASHTO法是在AASHTO试验路面的基础上建立的沥青路面设计方法。通过整理试验路段的监测数据，总结出路面结构-轴载-路面使用性能的关系方程。AASHTO法最大的特征是将路面性能指标通过PSI（现时服务能力指数）来表示。PSI 是由评估小组进行综合评定后所获取的指标，利用该指标与路面情况建立经验方程。虽然该方法使用的数据只是试验路段的数据，仅仅反映出某一种环境下的路面状况，推广上存在着一定的局限性，但是AASHTO 路段的检测数据得到了很好的整理保存，为以后力学-经验法的设计提供了丰富的数据保证。

1.2 力学-经验设计法

力学-经验设计法主要分析荷载和环境作用下的路面结构的力学反应量，根据这些力学反应量与破损模式之间的关系建立路面性能模型，进行沥青路面结构设计。自20世纪60年代，各国科研人员就致力于力学-经验设计法的研究工作，其中较为成熟的有AI法和Shell法

在第一届沥青路面设计结构国际会议中，壳牌公司两个科研人员就提出了针对于沥青路面设计的力学-经验设计法大体框架，这一框架逐渐成为了Shell 设计法的雏形。随后的20 年中，各国科研人员对力学-经验法进行了深入研究并且取得了丰硕的成果。

2 国内现行沥青路面设计要求

根据我国的《公路沥青路面设计规程》的要求，沥青路面结构设计需按照下述程序进行设计。

2.1 设计理论

路面模型依托于Shell 公司提出的设计理论，将路面结构看作多层弹性材料，材料具有各项同性；荷载以双轮组单轴荷载100kN 作为标准轴载；单轮传压面当量圆直径D为21.3cm，双轮中心距为1.5倍当量圆直径，层间完全连续接触。

2.2 设计指标

以设计弯沉值作为控制指标，拉弯应力作为验算指标。设计弯沉中，将路表允许弯沉数值作为路面整体强度设计控制指标。对于高等级公路、一级和二级公路的基底层采用抗拉应力验算，城市道路还要进行面层的剪应力验算。

2.3 设计参数

在交通分析计算中，标准轴载均采用BZZ-100标准，轴载换算公式推荐采用以轴载比表达的换算公式。

3 现行沥青路面设计方法存在的问题

（1）现行的沥青路面设计方法主要侧重力学特征，对于路面的实际使用性能考虑较少，导致理论与实际缺乏定量的联系。

（2）现行设计方法主要依托在国外应用经验基础上提出的结构组合和厚度结合，以及国内公路等级、气候、材料、交通量等因素进行设计计算，并不能完全符合国内沥青道路的运营情况。

（3）现行规范大多数建立在半刚性基层受压模型基础上，柔性基层上的沥青面层疲劳寿命远高于路面结构寿命，沥青面层不会出现疲劳开裂，将路表设计弯沉值作为唯一控制指标，使路面结构设计与实际情况不符。

（4）设计中忽略了路面材料的低温性能，对于低温开裂和车辙问题考虑不足。

（5）设计中没有充分考虑环境因素、经济因素，从而导致相应的控制指标比较单一，无法满足现代公路设计的需求。

4 对我国沥青路面设计方法的建议

4.1 设计标准

在现有的沥青路面设计规范中，应该适当增加一些控制指标，如能够较好反映车辙问题的路基垂直压应变与重复荷载的关系指标。在设计中适当引入一些环境、经济指标，使设计方法更加趋于完善。该指标体系不仅能够反映出沥青路面的结构和材料特征，更能够真实反映环境因素（温度和湿度）对于各级公路沥青路面性能的影响。

4.2 材料参数

我国现行设计规范中材料的回弹模量用静态抗压模量E代替。沥青混合料参数在选定的过程中存在一定的局限性，其回弹模量仅仅考虑了静态下的回弹模量值，忽略了动荷载作用下的动态模量。此外在路表的抗滑能力方面，设计规范也未能充分体现。但是在实际情况中，动态回弹模量可以通过仪器进行测量，所以应该适当考虑增加动态模量，从而使设计参数更加合理。

5 结语

综上所述，我国现行的沥青路面设计中虽然吸取了国内外设计方法的优点，但是在设计指标的运用、参数选取、设计标准上仍然需要不断予以完善。要做到具体问题具体分析，同时结合我国公路设计的实际情况，尽量减少沥青路面设计过程的盲目性，在设计实践过程中不断总结设计经验。

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