摘要：下文論述了我國現行瀝青路面結構設計方法，分析了瀝青路面設計中存在的一些問題，并提出了幾點改進措施，僅供參考。
　　
　　關鍵詞：瀝青；路面設計；問題
　　
　　1設計理論
　　當年，殼版石油公司研究所進行了以下的研究：
　　計算方法方面，編制了BISTOR和BISAR電算程序，解決了多層體系應力、應變的計算問題；對瀝青混合料抵抗疲勞和永久變形的性能進行了研究；在室內環道和野外現場進行了新的試驗，尤其在高溫時（60℃）層狀體系理論的適用性得出了肯定的評價，據此提出了1978年版的設計方法。
　　1.1路面模型
　　1.1.1把路面層體系，面層材料土基場面彈性模量E和泊松比μ表征，除土基μ用0.35外，各層材料μ用0.25，材料性質假定為均質的、各向同性的，各層水平方向為無窮大，土基在向下的深度方向也為無限，但一般以三層連續體系為基礎。
　　1.1.2荷載圖式采用一個圓或幾個圓上作用著垂直和水平的均布荷載，荷載以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，以BZZ—100表示；單輪傳壓面當量圓直徑δ為21.3cm；兩輪中心距為1.5倍當量圓直徑；至于層間接觸，假定為多層彈性體系層間完全連續接觸條件。
　　這就從根本上改變了過去所有設計方法都把雙輪當作當量的單圓的不合理規定，使荷載圖式開始接近實際。
　　1.2計算機計算
　　1968年開發的BISTOR程序可計算多層連續體系單軸或雙軸垂直荷載下任一點的應力、就變和位移，包括主應力、主應變及其作用方向。1973年開發的BISAR程序擴大到可計算n層垂直荷載和水平荷載或綜合荷載，層間接觸條件也擴展到完全連續、完全滑動、或部分連續部分滑動三種狀況。對瀝青面層處于高溫狀態時，試驗證明當處于短促荷載時間及出現較小的變形時，即使溫度高達60℃，如果瀝青面層的性質以勁度模量表示，則按彈性層狀體系理論計算結果與用非線性彈性或粘彈性理論所得結果并無差別。
　　2設計指標
　　高速公路、一級公路、二級公路的路面結構。以路表面回彈彎沉值、瀝青混凝土層的層底拉應力及半剛性材料層的層底拉應力為設計控制指標；三級公路、四級公路的路面結構以路表面設計彎沉值為設計指標。對重載交通路面宜檢驗瀝青混合料的抗剪切強度。
　　3設計參數
　　3.1交通分析
　　標準軸載統一采用BZZ-100標準，推薦以軸載比表達的換算公式;仍采用彎沉等效、層底拉應力等效原則，根據多層彈性理論分析彎沉、拉應力與軸載P或π、δ因素的關系。結合公路上實測不同軸載汽車的彎沉對比、疲勞試驗、容許彎沉公式以及直槽測試拉應變驗證提出。路面剛度用彎沉值控制，Ld=Lo=LR/AT，其中Ld為設計彎沉值；LR為容許彎沉；AT為相對彎沉變化系數；Lo為竣工驗收彎沉值，且：
　　
　　式中，Ld為設計彎沉值（0.01mm）；Ne為設計年限內一個車道上的累計當量軸次（次/車道）；As為面層類型系數；Ac為公路等級系數；Ab為路面結構類型系數（半剛性基層瀝青路面取1，柔性基層瀝青路面取1.6）。
　　強度驗算中要求路面的疲勞彎拉應力σm≤σr，其中σr為容許拉應力，它是通過σsp和Ks來確定的，σsp為在規定條件下通過劈裂試驗獲得的材料劈裂強度，也稱為間接抗拉強度；Ks為抗拉強度修正系數，是根據瀝青混合料或半剛性材料疲勞規律并考慮間歇時間、裂縫傳播速度、交通量折減和橫向分布等室內外試驗條件的差異等因素經修正而得出的，且：
　　
　　式中，Ag為瀝青混合料級配系數（細、中粒式取1，粗粒式取1.1）。
　　3.2材料設計參數
　　材料的模量是表征材料剛度特征的指標；抗拉應力是反映材料強度的指標，這兩個重要指標均是以靜態參數為前提。彎沉拉應力指標均用靜態抗壓回彈模量計算，抗拉強度σsp由圓柱體劈裂試驗來測定，而靜態抗壓回彈模量E靜壓又是通過σsp來確定。以瀝青層或半剛性結構層的層底拉應力為設計或驗算指標時，應在l5℃條件下測試瀝青混合料的抗壓回彈模量。路面厚度計算時，引用了綜合彎沉修正系數：
　　
　　式中，Ls為實測彎沉值；Eo為土基回彈模量值；P為標準車型的輪胎接地壓強（MPa）；δ為當量圓半徑。該經驗公式是通過試驗路段的結果回歸分析得出的。
　　4存在的問題
　　在瀝青路面設計中應該注意以下一些問題：從設計角度看，材料的低溫抗裂性沒有得到完全體現；瀝青混合料的參數取值有一定的局限性，其回彈模量和抗拉強度應力都是在靜態作用的前提下得出的，而實際道路行車時所受的荷載都是動態的、隨機的，與實際有較大出入；對路面在反復荷載作用下出現的車轍問題，不能從設計角度加以控制；
　　對設計彎沉值計算中所用到的基層類型系數考慮不全面，取值范圍較單一；半剛性基層Ab取值為1、柔性基層取值為1.6，在l和1.6之間的區間較寬；由于對基層的半剛性與柔性并沒有給出明確的界定，彎沉綜合修正系數F存在一定的缺陷，因為F經驗公式是對試驗路段的試驗結果的經驗總結，通過數據回歸分析而得出的，由于試驗路段本身在施工條件、方法、環境等方面的特殊性，與實際有一定的差距，再加上路段的代表性、地理位置、人為因素等都會影響F的真實性；對瀝青路面的低溫開裂和車轍問題。在設計階段考慮不足。
　　5解決措施
　　為解決上述問題，使設計方法更接近于路面的實際使用情況。下面擬從設計理論、設計標準、材料參數等方面提出一些改進建議。
　　5.1設計理論
　　現在的路面設計程序。如HPDS2006等，通過電算計算雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性層狀連續體系的精確解，取代了過去有一定誤差的查圖法，但多層彈性層狀體之間，并不一定是完全連續的，對于絕對光滑或部分連續光滑沒有考慮，即使考慮也無法計算出精確解，故與實際結果有一定誤差，所以不妨參考引進SHELL設計法中的BISAR程序，可以計算N層體系作用垂直和水平荷載層間的三種狀況。
　　5.2設計標準
　　5.2.1以彎沉為設計標準，拉應力驗算只是靜態作用，沒有考慮路基的垂直壓應變ξz與重復荷載作用次數N之間的關系，這正是控制車轍的一個主要因素故應加以考慮，把該推薦指標引入設計中：
　　5.2.2瀝青面層只是以層底拉應力為驗算指標，而水平拉應變ξθ沒有體現出來，拉應變正是瀝青面層疲勞開裂破壞的一個重要指標，而ξθ與N有關系，故可以引入關系式ξθ=CN，C為混合料的類型系數，它與模量有關；
　　5.2.3對于其他整體性基層的設計，我國也只是用拉應力驗算，故在此也應引入水平拉應變及與荷載次數N之間的聯系；
　　5.2.4路面表面的總變形主要是由于表面層在重復荷載的作用下引起的，表面上看就是車轍，而該指標在我國設計方法中根本就沒有涉及，更談不上控制了，所以可以引入國外設計法中的表面總變形指標△h，計算如下：
　　
　　式中，hi為第i層瀝青混合料層的厚度；σi為行駛的車輪下瀝青層內的平均應力，σ=mp；P為接地壓力；m為平均壓力與輪載接地壓力之比；Smη為瀝青粘滯部分的勁度，Smη=3η/Wto;η為粘度；w為車轍通過次數等效數，且W=C2A2N；to為一次通過的時間；C2為系數，每條車轍的總輪數與每個車道總軸數之比，一般等于1.4；A為依賴于輪載譜的比例系數；Cm動載修正系數。另外，車轍深度RD按下式計算：科式中，Δh為基層的永久變形；Δδo為土基的永久變形；
　　5.2.5在溫度急劇變化的地區，由于溫度應力超過瀝青層抗拉強度而引起瀝青面層的低溫縮裂，與荷載無關，我國以抗拉強度σ≤σr，進行控制，但如果材料溫度應變過大也會產生開裂，所以也應考慮用水平拉應變ξθ來輔助控制。
　　5.3材料參數
　　對于材料的回彈模量，我國主要采用靜態下的抗壓模量靜。如在路基土回彈模量值測定中用承載板法測定結果，只能是靜態值，而沒有采用動態彎沉儀或測震儀測定其動態回彈模量，所以應考慮運用動態儀測定，以使設計參數更切合實際。
　　6結語
　　當前，我國瀝青路面設計雖然有較大改進，但在設計指標的運用、設計參數的選取、設計標準的更新上仍需要不斷完善，做到具體問題具體分析。同時爭取減少瀝青路面設計中的隨意性和盲目性，在實踐中不斷地總結瀝青路面設計的經驗，以指導設計和施工。