劉洋

摘要：重載道路是社會基礎設施建設的重要組成部分，運行車輛的荷載較高，載重超過30t，對路面損傷較大，為了提高重載道路的行車安全性，有必要對其路面設計相關方法進行深入分析，強化路面結構。本文首先闡述了重載道路路面的交通特點和運維情況，明確了重載道路路面車輛荷載作用機理，并結合各方面實際情況，對重載道路路面的相關設計方法進行了分析，旨在為相關工作人員提供參考。

關鍵詞：重載道路  路面設計  方法

引言：

隨著我國社會經濟發展水平逐漸提升，社會基礎建設方面也有了長足的進步，在該時代背景下，各種超限、重載車輛層出不窮。重載道路路面設計主要是針對重載車輛，所以基于新建道路工程分析重載道路交通特征以及重載道路路面設計問題對于指導道路設計規劃和交通管理具有重要意義。

1、重載道路路面的交通特點

通過調查和測試發現，重載道路軸載分布范圍大，大部分軸重均超出規范所規定的軸重限值，這種情況并非完全由大型運輸車輛所造成，而是因為普通載貨汽車盲目改造，使用高強輪胎過量超載等，使車輛輪胎壓力超出0.7MPa。對于改造貨車而言，軸重增大后接地面積和接地半徑隨之增大，但是其輪胎間距并不會隨之變化，常規的通過提高軸重、增大輪胎接地面積但假定輪胎壓力不變而進行路面結構分析的做法顯然與實際情況不符，采用現有路面荷載標準進行重載道路路面結構設計的做法不盡合理。

2、運維情況

進行重載道路路面設計時，設計人員應綜合考慮重載交通路段的實際運維情況。在我國，重載道路大多位于經濟較發達地區，經過長時間的使用后，道路的路基和路面常面臨著邊坡失穩、局部塌陷以及路基沉陷等問題，與此同時，還存在著嚴重的破損、坑洼、裂縫等病害。一旦未能及時修復，會導致這些病害的進一步發展，不僅會使病害范圍擴大，還有可能導致更嚴重的病害問題，嚴重影響道路通行的安全性。

3、重載道路路面車輛荷載作用機理

車輛荷載對道路路面的作用主要通過輪壓體現，一般情況下輪壓和道路路面接觸面積小，而重載道路接觸面積和局部作用荷載顯著增加，這種影響主要包括彎曲效應、剪切效應、疲勞效應和車轍效應[1]。

3.1彎曲效應

行車對路面的作用整體來看屬于一次性彎曲作用，路面在彎曲變形的影響下，如果材料性能不佳或面層厚度不足，便會使荷載作用下的彎拉應力超出結構承載力極限值，造成路面底部開裂;車輛對道路路面的作用既包含靜力部分，又包含因路面平整度不佳、車輛振動等所引起的動力沖擊效應，在重載條件下上述效應尤為明顯。

3.2疲勞效應

疲勞是道路路面結構性能的具體體現，根據設計經驗，大多數道路路面發生裂縫等病害均與其疲勞性能直接相關，車輛反復加載及卸載使道路路面在材料極限情況下提前產生裂縫;道路路面在持續荷載作用下的損傷效應是疲勞效應的基礎，在重載作用下軸載噸位增加，疲勞損傷便以指數形式遞增，疲勞損傷加劇。

3.3剪切推移效應

行車剎車、上下坡、轉彎等操作下其車輪不可避免地會對路面造成剪切推移影響，重載情況下這種剪切推移更加顯著，會直接導致路面結構層破損，引發路面推移、擁包等病害。

3.4車轍效應

瀝青路面結構的瀝青材料具有高溫軟化特性，在高溫、大載重量等情況下發生車轍病害的可能性較大。

4、路面結構設計

首先要完成路面系數分析，之后需擬定路面結構，選擇合適材料，使路面彎沉值與最大拉應力符合要求[2]。考慮到重載道路的特殊性，瀝青路面的典型結構包括四類，從下至上的路面結構順序如下：①土基層、石灰土層、水泥穩定級配碎石層、瀝青混凝土層;②土基層、二灰土或石灰土層、二灰碎石層、瀝青混凝土層;③土基層、二灰土層、水泥石灰穩定級配碎石/礫石層、瀝青混凝土層;④石灰土層、水泥碎石層、振碾式混凝土層、瀝青混凝土層。設計人員可根據實際狀況計算各類型路面結構的彎沉值與最大拉應力等參數，選擇某一典型路面結構，也可根據典型路面結構的各個層次，重新排列組合，最大限度提高路面結構性能。

在路面結構的自由組合中，基底層可選用的材料包括石灰土、二灰土、碎石灰土等;基底層上方材料可選擇水泥碎石、二灰碎石或水泥穩定碎石等;基層材料可選擇貧混凝土、粗粒式瀝青混凝土、連續配筋混凝土等，面層材料以瀝青混凝土或水泥混凝土為主。

5、路面厚度計算

明確路面結構后，設計人員需根據設計彎沉值計算各層路面結構的厚度，并通過彎拉應力、車轍等參數驗算，評估路面結構類型與參數的合理性，如符合標準要求，即可完成路面設計。反之，則需調整路面結構類型與各層路面結構厚度。在實際設計中，建議設計人員采用試算法，首先明確路面結構各個面層的厚度容許范圍，再確定最佳路面厚度，具體流程如下：根據路面結構設計結果，選擇合適的基層類型與各層路面原材料，初步估計其面板厚度，再根據材料厚度、路面結構各層強度及彈性模量，明確基層頂面，并計算回彈模量;最后根據相關標準規范，計算荷載應力，并評估其是否符合規范要求。

6、具體設計過程

進行一般路面和重載道路路面劃分時，主要是考慮其荷載范圍，所以，應在實際選用設計方法的過程中充分考慮以下2個標準：（1）應考慮道路本身是否會承擔大量的大件貨物以及專項物質的運輸工作;（2）要充分考慮軸重儀實際測試結果，假設會有特重型軸重車輛（單軸軸重在13t以上，雙軸軸重則在26 t以上）于道路上通過，同時，其超載現象較為嚴重。在對重載道路路面進行設計的過程中，設計人員需要對路面的疲勞效應以及一次性破壞效應進行驗證。針對疲勞效應，需要在換算軸載的基礎上對疲勞應力進行確定，同時，還要對相關設計標準進行對比分析。路面進行對一次性破壞驗證時，要對路面服務的極限載荷進行詳細分析，并判斷路面面層是否會在相應的荷載作用下產生一次性斷裂失效。在輪載作用下，瀝青路面面層結構主要包括3部分：高質量瀝青混凝土面層、高彈性模量抗車轍性能瀝青混凝土中間層、高柔性抗疲勞瀝青混凝土熱拌瀝青混合料基層。

首先，車輪同路面接觸面向下約10～15cm為高受力區域，該區域是常出現病害的位置，所以，設計過程中應盡可能地采用高質量瀝青混凝土作為該區域的鋪筑材料，以達到提升其承載能力的目的。其次，來自路面的車輪荷載會通過面層擴散至下部結構中，因此，應確保下部結構同上部面層之間的連接效果，可采用高彈性模量瀝青混凝土作為中間層，有效規避因上下層結構錯位而產生路面斷裂等病害。最后，路面基層可選用高柔性抗疲勞瀝青混凝土材料，并保障該鋪筑層的厚度符合相關規范和標準的要求。設計人員需要在路面各層受力特點的基礎上選用與之相符合的結構構造處理方式和材料，以保障路面層在受力與變形方面具有更強的可靠性、安全性以及合理性，滿足重載交通路段的相關要求，切實提升重載道路本身的服役性能，為后續行車安全創造良好的條件。

7、結語

綜上所述，設計人員應在明確重載道路交通特點以及運維情況的基礎上進行設計工作，同時，還應轉變以往將荷載作為唯一依據的設計思路，選擇更加科學的路面設計指標，進而實現重載道路路面設計水平的提升，最大限度地延長我國重載道路路面的使用年限。