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摘要：不同等级的沥青路面有着不同的极限荷载，而极限荷载的差别直接关系到沥青路面的使用年限，为了不断提高沥青路面的极限荷载和使用年限我们应当加强对沥青路面极限荷载和使用年限探索与研究。本文基于此论述了沥青路面极限荷载和使用年限的评价指标，并在此基础上对沥青路面极限荷载和使用年限的极限状态进行了分析和证明。
关键词：沥青路面；极限荷载；使用年限
随着我国经济的快速发展和经济联系的日益密切，我国的公路运输事业获得了巨大的进步，公路运输人员为了降低运输成本和提高经济效益，越来越多地采用大吨位的重型汽车来进行运输。然而我国目前的公路网中大多数公路都是低等级的公路，很多重型汽车在高级公路上不会超限，但是一旦行驶在低级公路上，很快就会对公路造成严重的损害，大大降低公路的使用年限。随着我国的经济进一步发展，重型汽车的运输是不可避免的，而且会越来越多，因此科学地对沥青路面极限荷载和使用年限进行探索和确定具有十分重要的意义。
一、沥青路面极限荷载和使用年限的评价指标1、我国沥青路面的特点我国的经济基础较差，因此高速公路的建设起步较晚，施工技术水平也与发达国家存在一定的差距，再加上复杂多样的气候条件和地质条件，使得我国的各级道路受到严峻的考验。由于我国过去技术水平比较落后，大多数的沥青不得不依赖进口，因而我国过去所修建的大量公路没有很厚的沥青层，因此我国公路的路面结构主要由半刚性材料底基层、沥青面层和基层构成，其中被用来承重的是半刚性材料底基层，被用作功能层的是沥青层。经过几十年的研究和实践证明，半刚性材料底基层具有较强的力学性能和路用性能，因此它提供沥青路面所需要的全面承载能力。在我国的已经修建完成的三级公路，尤其是高速公路中，绝大部分都采用了半刚性材料底基层的沥青路面结构。
2、具体评价指标做好沥青路面的设计首先要对弯沉、应变、疲劳、车辙和低温开裂等几个关键指标进行科学的控制，同时要注意考虑到交通条件和温度变化对路面的影响，并注意节约经济成本，争取以最小的经济费用达到最高的综合效益[1]。表一列举出了部分典型沥青路面的关键性设计指标。一般情况下，如果路基受到了过大的应力冲击，那么就会发生永久变形，严重的还会引起路面结构产生开裂的现象。因此通常情况下，采用面层或者基层底面的拉应力或拉应变来作为沥青路面极限荷载和使用年限的重要评价指标，以此来对沥青路面的整体性结构层和混合料面层的开裂情况。弯沉指标则反映了沥青路面各层抵抗竖向变形的能力，因此它着重体现了路基路面结构的刚性，可以用于防止沥青路面的沉陷和变形。另外，剪切指标则主要反映了沥青路面混合料的热稳性，在坡度较大或坡度较长的沥青路面上，车辆荷载往往会对路面产生较大的剪应力，因此会对路面产生较大损坏，而通过剪切指标的检验就可以对沥青路面极限荷载和使用年限进行判断和研究。
1、沥青层极限使用状态由于我国的沥青研究起步较晚，因此与发达国家在这方面的研究成果相比存在较大的差距，国外对沥青混合料特性的研究已经有六十年的历史，在沥青路面的各种指标的研究中得出了较好的成绩，诸如梯形梁试件二点法和棱柱体梁试件三点法等疲劳试验方法被广泛应用到沥青混合料的弯曲疲劳试验研究中[2]。因为各国采用的试验方法不同，再加上试验的仪器和设备有所差别，并且沥青混合料的具体性质差异也比较大，因此很难得到一个比较统一的疲劳关系式，但是各国所采用的试验方法大多是针对沥青面层地步的拉应力试验研究，其中最典型的试验就是小梁重复弯曲试验，因此在这一点上各国是没有争议的。
2、土基的极限使用状态一般情况下，如果沥青路面受到的荷载过大，那么就会发生永久变形而变得不平整，严重的甚至会出现开裂，严重影响了行车的舒适与安全。
为了解决这个难题，各国都采用限制路基顶面纵向压应变的方法来防止和避免沥青路面结构出现永久变形的现象，为此建立了路基顶面纵向压应变与标准荷载作用次数的关系式，通过对此关系式的整理分析与实践研究发现，采用路基顶面压应力可以使关系式不随路基模量而发生太大的变化。
因此AI 法、Shell 法、澳大利亚法和比利时法等均采用了路基顶面纵向压应变与标准荷载作用次数的关系式，并取得了良好的成效。
3、沥青路面较强极限荷载和较长使用年限的要求永久性路面的概念于二十世纪九十年代在欧洲被提出来，之后世界各国的相关专家学者便对其展开了广泛而深入的研究[3]。其中一个英国的学者发现，如果沥青路面存在一个厚度的极限，那么经过科学合理的设计与施工，超过厚度极限数值的沥青路面结构就不会因为疲劳而产生永久性的变形和开裂。而且沥青的混合料存在着一个弯拉应变的临界点，如果路面结构弯拉应变的程度没有达到此临界点，那么沥青混合料的弯拉应变值与其可承受的极限荷载次数呈现一条水平的渐进关系线，这样就证明了沥青路面结构不会产生疲劳损害。经过具体的试验研究以后，最后得出的结果表明沥青混合料应变低于100 时可以获得较长的使用年限。AI 协会对沥青混合料的疲劳极限进行实验以后发现，应变值在70 以下时没有出现开裂现象。美国的一些路段正常使用了40 年左右而没有出现任何结构性损坏，通过对这些路段的研究，最后的结果表明这些路段的沥青层底拉应变值在100以下，土基顶面压应变值在200 左右。因此上述研究结论表明，想要使沥青路面获得较强极限荷载和较长使用年限，建议将沥青混合料的弯拉临界点数值控制在100 左右，土基顶面的压应变值在200 以下。
结语综上所述，本文在科学实验和准确论证的基础上对沥青路面极限荷载和使用年限的评价指标和极限状态进行了分析和研究，并得出了一定的结论，这对于进一步加强沥青路面的科学实验和研究，不断提高我国沥青路面的极限荷载和使用年限具有重大的帮助。
参考文献：[1]刘忠根，刘晓红，李元新，李鸿伟，杨兆亿.路基压实与沥青路面使用寿命的关系[J].交通科技与经济，2010，01：93-95.[2]陈晋华.沥青路面极限承载力与寿命评估[J].交通科技与经济，2010，04：93-95.[3]帅青燕，何亚伯.高速公路沥青路面全寿命经济分析[J].工程管理学报，2011，06：649-652.
论文作者:钟建华
论文发表刊物:《基层建设》2015年1期供稿
论文发表时间:2015/9/2
标签：荷载论文; 沥青路面论文; 极限论文; 沥青论文; 使用年限论文; 应变论文; 路基论文; 《基层建设》2015年1期供稿论文;