瀝青路面早期損壞與結構設計的關系

作者指出，瀝青路面早期損壞與路面結構設計不合理有很大關系，從現有瀝青路面結構早期損壞情況看，不可否認，在瀝青路面結構設計方面存在一定的不合理性。很多地區盡管瀝青路面早期破壞的現象和特征不盡相同，但對于水損壞、車轍等與設計路面結構設計密切相關的早期損壞是普遍存在的。對于我國現行瀝青路面結構設計存在的一些問題，作者認為主要表現如下：1、設計指標唯一。盡管瀝青路面結構設計中包含彎沉和彎拉應力驗算指標，但實際在瀝青路面結構設計中，彎沉成為路面結構設計的唯一指標，也即使說按照現有的規范方法，在路面設計彎沉滿足的條件下，彎拉應力驗算肯定是通過的，使得設計指標成為唯一。2、設計指標不可控制。設計指標應該是路面結構可能產生損壞的控制指標，即設計模型與路面結構損壞模型應該一致，但實際情況告訴我們，彎沉指標無法與多種破壞類型和破壞標準相統一、協調，現有瀝青路面的損壞湖設計模式大不相同，設計指標形同虛設。路面設計的宗旨是防止在設計年限內總交通量反復荷載作用引起路面疲勞破壞，實際上絕大部分路路面在交通量遠未達到設計交通量的早期已經發生了破壞，疲勞破壞的指標還沒起到控制作用。路面結構設計基本思想是路面結構的承載能力主要依靠半剛性基層，路面結構破壞就意味著基層破壞。實際上現在許多高速公路的彎沉值都非常小，似乎路面不應該破壞，可是實際卻壞了。另一方面，一旦水滲入基層、路基、彎沉又會變得很大。也就是說，路面破壞程度與路面驗收時的彎沉經常不相關。3、理論驗算定條件不準確。按照現有公路瀝青路面設計規范，在進行瀝青路面結構彎拉應力驗算時，假定層間接觸條件是連續接觸，在這種條件下進行應力驗算，半剛性基層頂面的瀝青面層處于受壓狀態，所以瀝青面層不會發生彎拉疲勞破壞。實際上，很難做到瀝青層與半剛性基層的連續，即使是瀝青的上、中、下面層之間，由于施工污染，施工非連續性等原因，瀝青層之間都有可能是部分連續或者滑動的，在荷載、水等外界因素作用下，層間界面連接狀態的改變是必然的，因此路面結構設計時的假定條件是不準確的，在這種情況下，理論驗算結果的準確性可想而知。4、對其他路面結構形式限制。由于瀝青路面彎沉設計指標的存在和指標標準的不斷提高，在國外大量成功應用的柔性基層瀝青路面結構在我國無法得到應用，盡管規范中也列出了柔性基層的結構形式，實際上從設計指標本身就已經決定了柔性結構不可能應用。5彎沉回歸公式不可隨意外延。1978年柔性路面設計規范中的彎沉公式是現行公路瀝青路面設計規范的基礎，原來的彎沉與累計通行軸軸載次數的關系式是根據對當時國內瀝青路面結構和路況條件進行調查回歸得到的，現在路面結構形式以及交通荷載情況與30年前有很大的不同，決定路面設計的關鍵指標彎沉公式多年來雖幾經修正，但其對現有交通條件路面結構形式下的適應性值得懷疑。6、路面材料設計參數與實際路用性能缺乏關聯性。路面設計采用理論計算方法看似很先進，實際上材料設計參數一般只是通過室內試驗確定。過很多研究表明，路面材料在實際使用過程，其室內性能與路用性能之間的關系并沒有很好的相關性，而我們的設計人員在路面結構設計過程中，一般僅通過取規范推薦的材料參數中值得的簡單辦法進行設計，更談不到去建立路面材料室內力學性能與野外路用性能的關系，所以其設計過程實際上只是個形式。通過對瀝青路面結構設計中存在問題的分析可以看出，在設計上，瀝青路面發生早期損壞現象是必然的。也就是說，瀝青路面結構設計本身就是矛盾的，設計模型的與瀝青路面早期損壞模式沒有較好的相關關系。
作者認為，解決我國木大部分地區瀝青路面結構性早期損壞，提高長期使用性能的途重點應該從優化結構組合設計，合理利用路面材料性能等方面著手。我們通過對級配碎石材料和瀝青穩定碎石材料系統的研究以及試驗路和實體工程修建的實踐發現，在我國使用級配碎石和瀝青穩定碎石材料在技術方面是可行的。采用力氣能夠穩定碎石基層結構雖然會在建設時提高路面結構造價，但其造價僅僅占公路總造價的1`%~1.5%左右，而其后期使用性能的提高和養護費用的減少則可以獲得更大的經濟效益。