赵 芳
(河北省交通勘察设计研究院，石家庄 050011) 摘 要 介绍了国外长寿命沥青路面的设计理念，并对国外一些已有的长寿命路面的经济性能、使用性能、路面的损坏形式进行了分析，同时介绍了长寿命沥青路面的力学设计方法的研究状况。 关键词 长寿命路面；沥青路面；全厚式；交通量
聚乙二醇2000中图分类号:U416.216 文献标识码:B 文章编号:1673-6052(2008)01-0008-02
20世纪末以来，长寿命沥青路面成为世界各国沥青路面最为热门的研究内容。在全世界范围内，道路荷载均在不断增加，其中重载货车交通量增幅较大，同时为了提高轮胎的服务寿命采用较高的轮胎压力，轮胎接地压力提高，从而使沥青路面出现了许多问题，如车辙、永久变形、疲劳开裂等。路面常常达不到设计年限就出现了损坏，需要进行大修。为了提高沥青路面的性能，欧美许多国家将长寿命路面设计理念试用在重交通道路上，在延长沥青路面使用寿命、降低寿命周期费用方面获得了极大的成功。 1 长寿命路面结构设计理念
长寿命路面结构设计理念是为了提高沥青路面的使用寿命，采用较厚的沥青层柔性路面，以降低传统的沥青层底开裂和避免结构性车辙，使路面的损坏仅限于顶部(25~100mm)，因此只需要定期的表面铣刨、罩面修复，在使用年限内不需要大的结构性重建。长寿命路面结构设计要求考虑设计标准轴次、荷载以及轮胎压力及容易维修、施工适应性及施工速度、安全、耐久及可再生性能，并最大限度降低对环境的影响。英国学者通过对厚沥青路面长期性能调查，并通过对柔性道路40年周期费用经济分析，包括道路路面性能的变异性、交通延误费用、维修相关费用，表明对于重载交通道路，较经济的设计就是增加设计年限为最少40年。这样无须进行结构性的维修，以降低道路维修费用，减少道路交通延误，长寿命路面为首选设计方案。各个国家采用主要道路的路面结构设计年限有所差异，南非、日本为20~40年，而美国为30~50年。磨耗层设计寿命低于结构层的设计寿命，一般情况下,10~15年就要做一次路面罩面。
2 长寿命路面经济性能分析
由于长寿命路面设计寿命较长，有良好的经济效益。其寿命周期费用包括在路面寿命期内的所有建设费用和养护费用，以及车辆的保养费用。其他的费用包括在重建过程中客运和货运的运输费；由于建设活动造成的道路堵塞和低速；以及由道路使用者和工作区的道路建设人员引发的较高的交通事故率而引起的费用。经济效益分析中，道路费用仅是其中一个因素。政府部门还要平衡较重荷载、高压轮胎的获益及对道路日益增加的损坏。永久路面能够承受更大的交通量和更重的交通荷载，虽然初期建
设费用较高，但是如果评价整个使用周期的总费用，其路面较传统的沥青路面更经济。降低了使用周期内的维修费用，同时极大降低了道路使用者的使用费用(交通延误和事故费用)。
3 路面损坏形式
长寿命沥青路面的损坏形式以开裂为主，既有横向裂缝又有纵向裂缝，其中表面开裂占主导地位。裂缝一般出现在磨耗层，很少波及到联结层、基层。研究表明当沥青层厚度超过180mm时，一般是路表先开裂，且裂缝不会贯穿整个沥青层，而较薄的沥青层的路面，会产生自上而下的贯穿裂缝，但不会产生自下而上的裂缝。观测到的这种表面裂缝有几种不同方式，有些是就一条开裂出现在一个轮迹带下，有的是两个轮迹带下都出现了裂缝，还有的是出现了多条开裂带。
形成表面裂缝的原因复杂，一般分析认为:
(1)在轮胎边缘路表或靠近路表产生了较高的水平拉应力，使得路表首先产生开裂，并向下传播，特别对于宽轮胎;
(2)路表存在较大的模量梯度，特别是高温时，这样在较高的轮胎压力及温度应力下，首先使路表开裂，并向下传播;
8
中国节拍 震动世界北方交通 2008
(3)磨耗层沥青老化，降低了磨耗层抵抗温度、荷载应力能力，从而产生表面裂缝，横向开裂也与沥青老化有关。
国外对表面裂缝的调查明确了较厚沥青层且精心施工的沥青路面的损坏仅发生在表面层。但并不意味着沥青层厚度薄就不产生表面裂缝或者面层厚度越厚表面裂缝越严重。其重要一点在于：表面损坏是较厚沥青层、精心施工的沥青路面最主要损坏类型；而对于较薄沥青层也会产生表面裂缝，但是更容易产生由底层向上发展的破坏整个结构的开裂。4 长寿命路面结构组合
研究认为，薄沥青路面容易产生结构变形和完全贯穿沥青层的表面裂缝。因此，即便是在轻交通路面上，长寿命路面的沥青层厚度也不宜太小，长寿命路面沥青层厚度一般大于180mm 。同时当前各国的沥青路面结构设计方法大多都没有考虑路面结构各层在抵抗疲劳、车辙和温缩裂缝中各自所起的作用。在道路的服务期内，各结构层有其各自的特性。根据大量调查与力学分析，研究认为长寿命路面应根据路面受力特性，对各结构层分层设计。表面层为车辆提供良好的行驶界面，设计时采用高性能沥青混凝土，应具有足够的抗车辙性能、抗表面开裂性能、抗滑性能、缓解水雾的影响并能减小噪声，可以选择骨架型密实结构的沥青混合料，并采用优质沥青或改性沥青，也可采用开级配抗滑磨耗层(OGFC )以利于水从路表面迅速排除。
路基不仅为面层提供良好的铺筑界面，而且对于整个路面稳定具有重要意义，因此，设计和修筑高强、稳定和均匀的路基对长寿命路面极为重要。设计时需考虑排水问题，因此可采用排水良好的碎石垫层。
5 力学设计法
众所周知，获得长寿命路面的一个基本前提是HMA 路面足够厚，以消除自下而上的路面破坏。从结构上看，路面必须有合适的厚度和刚度以抵抗变形，并具有足够厚度和良好性能以抵抗来自结构层底的疲劳开裂。而过去经验法路面设计无法考虑各结构层对抵抗疲劳、车辙和温度开裂的作用。因此,
必须采用能考虑各层功效的力学设计法。
晒客目前，如美国的华盛顿、伊利诺伊州、明尼苏达州、肯塔基州和英国等地都采用力学设计法。华盛顿州际运输部门(W SDOT )从20世纪80年代开始就使用力学经验法设计HMA 罩面，该法是利用一个疲劳转换公式实现调整室内外试验的疲劳关系。该公式是基于M on is m ith 室内试验所得的拉应变、沥青混合料模量和疲劳寿命关系。英国使用的力学设计是1984年POWELL 提出的，计算在结构中临界位置的路面响应，这个早期程序是假定荷载反复作用下路面结构将出现阶段性破坏。这样，不管厚度是多少，路面都会出现开裂或车辙。实际上,1997年Nunn 和他的同事发现，厚沥青路面存在一个厚度上限，超过这个限值自下而上的疲劳开裂和结构性车辙都不会发生。这是路面设计的一个进步：增加
交通等级而不必相应增加柔性路面厚度。因为弯曲应变水平在HMA 具有一定厚度时就不会出现疲劳破坏。
由于路面结构分析方法和评价交通及材料变化的方法都得到了改善，力学法路面设计已被广泛采用，如2002年AAS HTO 的路面结构设计指南也是采用力学设计法。6 总结
长寿命沥青路面是指只需定期更换路面表层(能将病害限制在表层)，而不需进行结构性修复或重建，使用寿命超过50年的沥青路面，能减小修复费用并方便通行，且洗刨掉的面层材料可以回收利用，保护自然资源。目前许多国家都对该类路面进行了广泛研究，并取得了一定成果。但到目前为止，长寿命路面设计方法在设计参数、设计标准上还没有一个统一的标准，仍处在发展完善阶段。
参考文献
1 尹如军，吕西方.公路路面设计与施工[M ].黄河水利出版杜,
蓝基因超级计算机
2005
2 李峰.长寿命沥青路面设计的中结构组合分析[D].上海：同济大学,2005
3 沈金安.国外沥青路面设计方法总汇[M ].人民交通社出版杜,吴敬平吉林省常务副省长
2004
A Su mm ary o f Long L ife Pave m ent
Abstract The paper introduces the design ideas of long -life asphalt pave m ent abroad ,and ana l y ses the eco -no m ic perfor m ance ,the service behavior and the injur y for m of so m e hav i n g already l o ng -life pave m ent abroad ,si m ultaneousl y i n troduces study ing states ofm echanics desi g n pr ocedures for l o ng-life aspha lt pave m en.t
K ey w ords Long-life pave m en;t Aspha lt pave m en;t A ll th ick ;T raffic vo lu m e
wwer9 第1期 赵 芳：长寿命路面综述
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议