山区公路路面结构设计分析

王卫中

(黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江 哈尔滨 150080)

1 沥青路面设计标准

目前我国遵循如下几个方面的设计标准进行沥青路面结构厚度的确定：(1)路面部分表层在双轮荷载影响之下轮隙中间部位弯沉值超出设计弯沉值；(2)沥青面层底面最大拉应力需要控制在材料最大容许拉力以下；(3)半刚性基层等部分中的最大拉应力应该不会超过该层材料的容许拉应力参数。弯沉、应力等参数计算过程中，路面部分可以当做是多层弹性体系，其顶面有相当于双轮组P=50 kN的双圆均布荷载，各个层结构部分的接触点需要保持连续设计。弯沉计算点的设置，应该在轮隙的中心位置上。

2 沥青路面设计标准的确定方法

2.1 设计弯沉值的确定

轮载影响之下的双轮轮隙中心部位路表面回弹弯沉值参数，能够体现出整个路面部分的承载性能。回弹弯沉值如果比较小，则承载性能高，可以承受多次反复作用才会发生损坏；如果结构回弹弯沉值比较大，在多次轮载的影响之下，路面也会以某种形式的损坏问题出现。因此，在符合相应损坏程度中，回弹弯沉值的高低也会与整个路面结构累积荷载参数以反比的形式存在。通过计算方式了解到回弹弯沉值与寿命的关系，一般来说可以通过该路面的使用寿命判断整个路面结构的表层回弹弯沉值参数。

因此，应该充分分析该路面结构在应用过程中的弯沉值变化规律和路面损坏情况的内部关系。经过多项公路运行资料分析发现，路表回弹弯沉值会因为使用时间的延长而发生一定的变化。

2.2 容许拉应力的计算

路面结构部分的施工材料容许应力就是在运营阶段的车辆连续荷载作用导致其进入到临界损坏条件之下的最大拉应力参数。该参数与上一次荷载之下所存在的抗拉强度相应减小，其程度与重复荷载次数、路面结构性质会有着直接的关系。沥青混凝土极限抗拉强度，就是在15 ℃环境中的抗拉强度参数；水泥稳定材料性能参数，就是在龄期90 d时的抗拉强度数据；针对于水泥粉煤灰稳定性的材料来说，就是在120 d是的抗拉强度参数。

3 沥青路面设计轴载换算

因为不同路面中车辆行驶状态有着很大的差别，其轴载也有着明显的差异。在累积当量轴次参数计算的过程中，应该把各级中的轴载数据都要转化成为标准轴载的参数。然后根据轴载等效换算的原则来确定不同疲劳损坏的情况之下所应用的计算公式有着明显的差异。

4 路面实际弯沉值和层底拉应力的计算

4.1 路面实际弯沉值的计算

在计算中利用弹性层状体系计算确定已经明确的各项结构表层产生荷载下的弯沉值数据，而从具体的经验分析发现，理论数据和实际弯沉值有着明显的差异，一般会以某种规律性的存在，在路基刚度性能较差的情况下，上述公式计算确定的厚度数据偏差也会越大；路基刚度高的情况下，通过理论计算确定的路面层厚度相对较小。导致这种问题的发生，是由于路基路面所应用的材料不是非线性弹性体的结构，此时所采用的材料抗变形检测方式，不会真是的体现出其内部结构正常工作情况。

4.2 整体性材料层层底拉应力的计算

为了有效的避免出现沥青层、半刚性基层结构在运行中出现了应力超过限值而产生疲劳开裂的问题，设计过程中需要通过计算确定该拉应力参数能否达到规定的标准。沥青层、半刚性基层底部各个部分拉应力计算中，可以通过计算机软件计算确定。对比各个部位上的应力参数值，然后以最大参数值作为整个结构层的最大拉应力数据。把最大拉应力与整个层的容许应力对比分析，确定拉应力是否能够达到设计标准的要求。计算时， 应该保证材料参数选择符合实际情况的需要，材料不同的数据也会有差异，要提起足够的重视。

5 路基土和路面材料设计参数

5.1 路基土回弹模量值

该参数在计算的过程中，除了需要保证其加荷的方法与应力条件等不会造成比较大的影响，还应该分析土体结构类型与性质条件，还要分析土的湿度、压实度等参数。路面设计阶段，需要在最不利的条件之下进行回弹模量参数的实际测量。但是在路基没有建设的条件之下，仅能够利用经验估算确定。

结合全国范围内的数据统计分析，总结出各个地区不同的土地材料的E0-K-ω关系式。以该公式为数据进行分析，通过应用土基回弹模量的参考值可以给设计方案确定提供基础。以施工地区的经验与路基临界高度参数，确定出各个土基结构形式的干湿类型，然后通过数据分析确定平均稠度值以确定土基回弹模量参数。在通过使用重型击实标准试验确定，可以根据实际情况把土基回弹量参数值相应提升15%～30%。

5.2 路面材料回弹模量值

无结合料的粒料垫层和基层的回弹模量值根据需要可以开展进行重复加载三轴试验的方式，试验环节要结合垫层或者基层部分的具体受力条件来增加侧限应力，从而可以明确具体回弹模量参数值，当前在具体的路面设计规范中都可以按照实际情况明确相应的粒料基层或者垫层部分的回弹模量参数可以使用。

6 结 语

综合以上叙述，路面设计方案确定时，要从结构、材料、厚度等方面进行总结和分析，确定出可续的路面结构设计方案。就当前现状而言，虽然设计方案主要是从结构组合与厚度方面计算确定，但是在结构分析时要考虑到整个层材料特点和要求，而厚度的确定和材料参数是息息相关的。路面机构符合要求，才能提升路面的性能要求。组合设计的过程中，分析交通荷载、环境、特性、各个层功能以及协调等方面进行分析，且要考虑到工程的具体情况，以达到工程的使用要求。