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【摘 要】 路面结构是交通荷载承受的主体，使用性能的好坏直接关系到运营车辆能否快速、安全、舒适地运行，直接关系到交通运输业的经济效益和社会效益。因此，路面结构设计是公路工程建设非常重要的一个环节。本文对公路沥青路面设计进行了探讨。
【关键词】 公路;沥青路面;设计
引言：
随着我国经济的快速发展，交通建设事业蒸蒸日上，路面设计施工技术不断进步。沥青路面作为我国公路的主要结构类型之一，因其有着施工周期较短、便于养护、使用时行驶舒适、产生噪音小等优点，在公路交通建设中受到越来越多的青睐。
一、沥青路面的主要设计方法
1、经验法
经验法是对以往设计投入使用的道路进行实验分析，建立路面结构、荷载、路面性能之间的关系，进行类似的设计。著名的相关经验设计方法有CBR法和AASHTO法。CBR法以CBR值作为性能指标，通过对路面的调查测定，建立CBR值-轮载-结构层厚度之间的经验关系曲线。路面总厚度可以通过CBR值和轮载来确定，而各层次的结构厚度可以通过路面材料的CBR值进行当量换算，不同的轮载按照等弯沉的换算原则进行设计轮载的确定。
AASHTO法是在试验路上进行数据的观测，建立起路面结构-轴载-使用性能的经验曲线关系，路基土的性质用回弹模量表示、路面结构层按照各层结构材料性质进行转换，用结构数SN表示。该方法以现时服务能力指数PSI作为性能指标，它的确定是根据路面的实时调查情况，通过建立平整度、裂缝、车辙、修补之间的经验关系式来确定。
2、力学法
力学设计方法是基于经验的设计方法，它是将力学参数与路面性能在一定的荷载和环境下建立模型关系，即将应力应变位移与路面性能建立经验关系曲线，然后按照要求进行路面结构的设计，著名的主要有AI法和SHELL法。力学经验法的框架是在第一届沥青路面结构设计国际会议上由壳牌公司的专家提出，经过逐步的完善形成多种不同的设计方法。该方法是以弹性层状体系（三层）代表路面结构，计算分析圆形均布轮载作用下结构内各特征点的应力、应变和位移值，以沥青面层的疲劳开裂以及路基土和粒料层的过量永久变形作为沥青路面的主要损坏模式，选用面层底面在荷载重复作用下的拉应变以及路基顶面的压应力或压应变作为设计指标。
3、我国现行设计方法
根据我国标准规范—《公路沥青路面设计规范》，沥青路面的结构设计方法如下：
（1）理论基础
我国沥青路面设计是以壳牌石油公司SHELL提出的理论方法为基础，该方法是将路面视为多层弹性体，用杨氏弹性模量和泊松比来表示面层材料与土基，材料性质以均质各向同性为假定，同时各层水平方向取无穷大，土基以下的深度无限。荷载取值采用BZZ-100即双轮组单轴载100kN为标准值，单轮传压面当量圆直径d为21.3cm，两轮中心距为1.5d，各层材料之间的假定接触条件为弹性、完全连续接触。
（2）设计指标
设计指标是以弯沉值为控制指标，弯拉应力进行验算校核。整体强度的设计控制指标用路表容许弯沉值来设计，确定设计弯沉指标。对于高速公路、一二级公路、沥青面层等必须进行层底的抗拉验算，沥青混合面料层的城市道路还需进行抗剪验算。
（3）参数的选取和确定
计算分析中的标准轴载采用上述理论基础中的BZZ-100为标准值，换算公式采用林绣贤《轴载换算公式的研究》成果中表述的以轴载比表达的公式进行轴载换算，该公式的提出是以弯沉等效和底层拉应力等效为基本原则，以多层弹性理论为基础，分析轴载和弯沉、拉应力之间的关系，并结合实际的实测情况（弯沉、疲劳试验、直槽测试等）进行对比、验证而提出的。表征材料刚度和强度的指标分别是材料模量和抗拉应力，弯沉值、拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算，抗拉强度由圆柱的劈裂试验确定，静态抗压回弹模量通过抗拉强度来确定。
二、沥青路面结构组合设计技术
1、面层结构设计
（1）面层
沥青面层分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、沥青贯入式、沥青表面处治与稀浆封层四种类型。热拌沥青混合料包含沥青混凝土、沥青碎石混合料。沥青混凝土适用于各级公路的面层。热拌沥青碎石混合料、沥青贯入式可用于二级、三级公路的面层，以及用于柔性基层、调平层。沥青表面处治与稀浆封层可用于三级、四级公路的面层和各级公路的上、下封层。冷拌沥青混合料可用于三、四级公路面层，或旧路修补工程。交通量较小的乡镇、村公路可用砂石路面。
（2）基层与底基层
基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，充分发挥压实机具的功能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。各结构层的材料变化不宜过于频繁，应有利于施工组织、管理与质量控制。
（3）垫层
垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料，以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。为防止软弱路基污染粒料底基层、垫层，或隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料隔离层。垫层应与路基同宽，其最小厚度为15cm。
一般来说，面层、基层和垫层是路面结构层的基本组成，各级道路应根据具体情况设置必要的结构层，但是，对三、四级公路最少也不得低于两层，即面层和基层。
2、沥青路面等級设计
路面等级在一般情况下应与公路等级和交通量相适应，公路等级越高，则路面等级也越高。确定路面等级应以政治、经济、国防、旅游以及经济发展的需要和设计交通量为主要依据。此外，尚用考虑使用要求，材料供应，施工机械设备，地区特点，施工养护工作条件等多方面的因素。具体可参考表1。
3、结构层层间结合设计
路面结构组合设计时，应注意相邻层次的相互影响，采取相应的技术措施限制或消除所产生的不利影响。层间结合应尽量紧密，避免产生层间滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。
在半刚性基层上修筑沥青面层时，由于基层材料的干缩和温缩开裂，会导致面层相应的出现反射裂缝，应采取相应的技术措施防止反射裂缝。
（1）半刚性基层沥青路面宜采取以下措施减少收缩开裂和反射裂缝：①选用骨架密实型半刚性基层，严格控制细料含量、结合料剂量、含水率;②适当加大沥青面层的厚度，在半刚性结构层上设置沥青稳定碎石或级配碎石等柔性基层;③在半刚性基层上设置改性沥青应力吸收层或应力吸收膜或铺设耐高温的土工合成材料。
（2）加强路面各结构层之间的紧密结合、提高路面结构整体性，避免产生层间滑移，设计时应采取技术措施如下：①沥青层之间设置黏层沥青。黏层沥青可用乳化沥青或改性沥青或热沥青，洒布数量宜为0.3～0.6kg/m2。②基层上设置透层沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可采用液体沥青、稀释沥青、乳化沥青等。洒布数量宜通过现场试验确定，对粒料基层应渗入3～6mm为宜。③在半刚性基层上设置下封层。下封层宜用沥青单层表面处治或改性沥青稀浆封层，厚度不应小于6mm。④新旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝土板之间洒布的黏层沥青宜用热沥青或改性乳化沥青或乳化沥青。⑤拓宽路面时，新旧路面接茬处喷涂黏结沥青。⑥双层式半刚性基层宜采用连续摊铺、碾压工艺。
三、结束语
沥青路面设计是一项复杂的过程，为了确保沥青路面设计质量，杜绝后续引发相关问题的产生，就必须做到各项程序选择层层把关，严格控制。我国的沥青路面设计方法虽有长足的发展和不断完善，但是在设计指标运用控制、参数选取、及时更新方面仍然需要进一步完善，减少设计的随意性和盲目性，通过不断的总结设计经验来完善设计、指导施工。
参考文献：
[1]庞耀光.公路工程沥青路面设计分析[J].交通世界（建养.机械）.2011（05）.
[2]狄升贯;王德蜜.沥青路面设计中应注意的一些问题[J].交通标准化，2010，（07）.
[3]余清河.对我国沥青路面设计的几点改进建议[J].重庆交通学院学报，2004，（02）.
【关键词】 公路;沥青路面;设计
引言：
随着我国经济的快速发展，交通建设事业蒸蒸日上，路面设计施工技术不断进步。沥青路面作为我国公路的主要结构类型之一，因其有着施工周期较短、便于养护、使用时行驶舒适、产生噪音小等优点，在公路交通建设中受到越来越多的青睐。
一、沥青路面的主要设计方法
1、经验法
经验法是对以往设计投入使用的道路进行实验分析，建立路面结构、荷载、路面性能之间的关系，进行类似的设计。著名的相关经验设计方法有CBR法和AASHTO法。CBR法以CBR值作为性能指标，通过对路面的调查测定，建立CBR值-轮载-结构层厚度之间的经验关系曲线。路面总厚度可以通过CBR值和轮载来确定，而各层次的结构厚度可以通过路面材料的CBR值进行当量换算，不同的轮载按照等弯沉的换算原则进行设计轮载的确定。
AASHTO法是在试验路上进行数据的观测，建立起路面结构-轴载-使用性能的经验曲线关系，路基土的性质用回弹模量表示、路面结构层按照各层结构材料性质进行转换，用结构数SN表示。该方法以现时服务能力指数PSI作为性能指标，它的确定是根据路面的实时调查情况，通过建立平整度、裂缝、车辙、修补之间的经验关系式来确定。
2、力学法
力学设计方法是基于经验的设计方法，它是将力学参数与路面性能在一定的荷载和环境下建立模型关系，即将应力应变位移与路面性能建立经验关系曲线，然后按照要求进行路面结构的设计，著名的主要有AI法和SHELL法。力学经验法的框架是在第一届沥青路面结构设计国际会议上由壳牌公司的专家提出，经过逐步的完善形成多种不同的设计方法。该方法是以弹性层状体系（三层）代表路面结构，计算分析圆形均布轮载作用下结构内各特征点的应力、应变和位移值，以沥青面层的疲劳开裂以及路基土和粒料层的过量永久变形作为沥青路面的主要损坏模式，选用面层底面在荷载重复作用下的拉应变以及路基顶面的压应力或压应变作为设计指标。
3、我国现行设计方法
根据我国标准规范—《公路沥青路面设计规范》，沥青路面的结构设计方法如下：
（1）理论基础
我国沥青路面设计是以壳牌石油公司SHELL提出的理论方法为基础，该方法是将路面视为多层弹性体，用杨氏弹性模量和泊松比来表示面层材料与土基，材料性质以均质各向同性为假定，同时各层水平方向取无穷大，土基以下的深度无限。荷载取值采用BZZ-100即双轮组单轴载100kN为标准值，单轮传压面当量圆直径d为21.3cm，两轮中心距为1.5d，各层材料之间的假定接触条件为弹性、完全连续接触。
（2）设计指标
设计指标是以弯沉值为控制指标，弯拉应力进行验算校核。整体强度的设计控制指标用路表容许弯沉值来设计，确定设计弯沉指标。对于高速公路、一二级公路、沥青面层等必须进行层底的抗拉验算，沥青混合面料层的城市道路还需进行抗剪验算。
（3）参数的选取和确定
计算分析中的标准轴载采用上述理论基础中的BZZ-100为标准值，换算公式采用林绣贤《轴载换算公式的研究》成果中表述的以轴载比表达的公式进行轴载换算，该公式的提出是以弯沉等效和底层拉应力等效为基本原则，以多层弹性理论为基础，分析轴载和弯沉、拉应力之间的关系，并结合实际的实测情况（弯沉、疲劳试验、直槽测试等）进行对比、验证而提出的。表征材料刚度和强度的指标分别是材料模量和抗拉应力，弯沉值、拉应力指标均用静态抗压回弹模量计算，抗拉强度由圆柱的劈裂试验确定，静态抗压回弹模量通过抗拉强度来确定。
二、沥青路面结构组合设计技术
1、面层结构设计
（1）面层
沥青面层分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、沥青贯入式、沥青表面处治与稀浆封层四种类型。热拌沥青混合料包含沥青混凝土、沥青碎石混合料。沥青混凝土适用于各级公路的面层。热拌沥青碎石混合料、沥青贯入式可用于二级、三级公路的面层，以及用于柔性基层、调平层。沥青表面处治与稀浆封层可用于三级、四级公路的面层和各级公路的上、下封层。冷拌沥青混合料可用于三、四级公路面层，或旧路修补工程。交通量较小的乡镇、村公路可用砂石路面。
（2）基层与底基层
基层、底基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，充分发挥压实机具的功能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。各结构层的材料变化不宜过于频繁，应有利于施工组织、管理与质量控制。
（3）垫层
垫层材料可选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等粒料，以及水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。为防止软弱路基污染粒料底基层、垫层，或隔断地下水的影响，可在路基顶面设土工合成材料隔离层。垫层应与路基同宽，其最小厚度为15cm。
一般来说，面层、基层和垫层是路面结构层的基本组成，各级道路应根据具体情况设置必要的结构层，但是，对三、四级公路最少也不得低于两层，即面层和基层。
2、沥青路面等級设计
路面等级在一般情况下应与公路等级和交通量相适应，公路等级越高，则路面等级也越高。确定路面等级应以政治、经济、国防、旅游以及经济发展的需要和设计交通量为主要依据。此外，尚用考虑使用要求，材料供应，施工机械设备，地区特点，施工养护工作条件等多方面的因素。具体可参考表1。
3、结构层层间结合设计
路面结构组合设计时，应注意相邻层次的相互影响，采取相应的技术措施限制或消除所产生的不利影响。层间结合应尽量紧密，避免产生层间滑移，以保证结构的整体性和应力分布的连续性。
在半刚性基层上修筑沥青面层时，由于基层材料的干缩和温缩开裂，会导致面层相应的出现反射裂缝，应采取相应的技术措施防止反射裂缝。
（1）半刚性基层沥青路面宜采取以下措施减少收缩开裂和反射裂缝：①选用骨架密实型半刚性基层，严格控制细料含量、结合料剂量、含水率;②适当加大沥青面层的厚度，在半刚性结构层上设置沥青稳定碎石或级配碎石等柔性基层;③在半刚性基层上设置改性沥青应力吸收层或应力吸收膜或铺设耐高温的土工合成材料。
（2）加强路面各结构层之间的紧密结合、提高路面结构整体性，避免产生层间滑移，设计时应采取技术措施如下：①沥青层之间设置黏层沥青。黏层沥青可用乳化沥青或改性沥青或热沥青，洒布数量宜为0.3～0.6kg/m2。②基层上设置透层沥青。透层沥青应具有良好的渗透性能，可采用液体沥青、稀释沥青、乳化沥青等。洒布数量宜通过现场试验确定，对粒料基层应渗入3～6mm为宜。③在半刚性基层上设置下封层。下封层宜用沥青单层表面处治或改性沥青稀浆封层，厚度不应小于6mm。④新旧沥青层之间，沥青层与旧水泥混凝土板之间洒布的黏层沥青宜用热沥青或改性乳化沥青或乳化沥青。⑤拓宽路面时，新旧路面接茬处喷涂黏结沥青。⑥双层式半刚性基层宜采用连续摊铺、碾压工艺。
三、结束语
沥青路面设计是一项复杂的过程，为了确保沥青路面设计质量，杜绝后续引发相关问题的产生，就必须做到各项程序选择层层把关，严格控制。我国的沥青路面设计方法虽有长足的发展和不断完善，但是在设计指标运用控制、参数选取、及时更新方面仍然需要进一步完善，减少设计的随意性和盲目性，通过不断的总结设计经验来完善设计、指导施工。
参考文献：
[1]庞耀光.公路工程沥青路面设计分析[J].交通世界（建养.机械）.2011（05）.
[2]狄升贯;王德蜜.沥青路面设计中应注意的一些问题[J].交通标准化，2010，（07）.
[3]余清河.对我国沥青路面设计的几点改进建议[J].重庆交通学院学报，2004，（02）.