浅析超载交通沥青路面设计的不足与应对措施

　　摘要：本文对超载交通沥青路面进行分析，论证了传统的沥青路面设计方法不适合超载交通沥青路面，应采用切合实际的设计方法。
　　关键词：沥青路面；汽车超载；设计方法
　　随着国民经济的快速发展和公路等级的逐步提高，带动了公路运输业的发展，在公路上行驶的重型汽车越来越多，汽车超载现象也越来越严重，这对于现有公路路面的使用寿命将会产生不利影响。尤其是车辆的超载，不但不利于车辆自身的行驶安全，而且会对承受车辆荷载的路面产生意想不到的破坏，使得沥青路面的抗车辙能力和路面的耐久性变差。超载交通导致的沥青路面早期损坏与传统的路面破损有不同的特征。公路路面过早出现严重车辙、拥包、坑槽、翻浆和龟裂等，大大降低道路的使用寿命。
　　1. 汽车超载引起沥青路面的早期破坏
　　超载交通的比重的增大，导致沥青路面出现早期破损现象．要从根本上防止沥青路面早期破损现象出现，应当着重分析超载对路面的破损原因、解决沥青路面结构设计方法、组成材料设计方法等技术问题。
　　在超载交通作用下沥青路面破损的显著特点是损坏严重、破损期提前等．早期破损现象主要是车辙、翻浆、和龟裂，进一步继续发展成为沉陷、松散等病害，给国家造成巨大的损失。
　　（1）车辙：主要是指在沥青路面纵向或横向出现的永久变形。在高温地区和交通量大及超载、重载车多的路段，车辙已成为沥青路面最严重的破坏形式。通过对车辙的现场调查分析发现，超载交通作用下的车辙同时伴随着面层的推移、拥起和面层自上而下开裂等现象产生，说明超载车辆轮胎的压力偏高，对路面产生的剪切应力比较大，导致沥青层内的剪切应力增大。
　　（2）翻浆：产生的原因是沥青面层透水，且路面结构内部排水不畅，渗入并长期滞留在基层顶面的水在高速行车荷载的作用下，冲刷基层材料中的结合料而形成灰浆，在车轮荷载的挤压作用下，灰浆透过面层空隙或裂缝被挤压上泛，存留在路表，形成片状泛浆。
　　（3）龟裂：沥青路面的龟裂是由于结构层的弯拉，疲劳开裂和半刚性基层的收缩开裂反射引起的，是自下而上的。对超载交通沥青路面龟裂破损部分取试块分析表明，超载交通沥青路面龟裂破损往往是推移、拥起形成的，且按自上而下的规律发展，路面表面以下3cm左右的深度范围内较为明显。由此可知，产生这类破损的原因并不是弯拉疲劳作用，而是路表面的剪切疲劳作用。
　　2.目前的沥青路面设计方法
　　（1）目前的沥青路面结构设计理论不适合超载交通条件
　　我国现行规范中路面力学计算把车轮荷载简化为圆形均布垂直荷载．而实际上超载车辆轮胎的接地形状并不接近于圆形而比较接近于矩形.
　　为了分析超载车辆对沥青路面产生的影响，选取了不同超载率的轴载，并以标准车辆轮胎接地面积来计算对应的轮胎压力。只要超载了，轮胎压力均大于0．7Mpa。调查发现，超载情况下车轮荷载也不是均布荷载。这进一步说明现行的沥青路面结构设计理论计算图式与实际情况不相符合。
　　（2）目前的轴载换算方法并不适合超载交通情况
　　现行《公路沥青路面设计规范》中规定：公路沥青路面设计的两个控制指标都与标准的单轴双轮组轴重为100kN轴载BZZ一100(标准轮胎内压0．7MPa)的累计作用次数密切相关。采用路表设计弯沉值作为指标及沥青层层底拉应力验算时，轴载换算系数公式为式(1)；当进行半刚性基层层底拉应力验算时，轴载换算系数公式为式（2）
　　K=C1*C2(Pi/100)4.35(1)
　　K，=C1，*C2，(Pi/100)8(2)
　　式中：Pi——被换算车型的各级轴载(kN)；C1、C1'——轴数系数；C2、C2’——轮组系数
　　公式(1)、(2)仅仅适用于单轴轴载小于130kN的各种车型的轴载换算，当超载车辆单轴轴载大于130kN时则不适宜使用。由表2可以看出，公式(1)、(2)不适应超载(重载)交通的实际情况。虽然全国各省市都加大了治理超载的力度，但由于利益驱动，具体实施难等多种原因，超载现象仍难避免。所以目前对于超载车辆的轴载换算只能按此式进行粗略地的换算。
　　随着超大吨位的运输车辆的快速发展，沥青路面应即适当增加标准轴载的重量，研究适合超载交通条件下的轴载换算公式。
　　（3）目前的沥青路面设计控制指标并不适合超载交通情况
　　经过分析表明，沥青路面的最大剪切应力主要发生在面层的上部，它的值主要受水平力大小的影响，其次是垂直力的影响。在沥青路面重车行驶的车道上，推移、拥包明显增多便是最好的证明，所以超载车辆将加速沥青面层的剪切破坏。超载交通条件下车轮对路面施加的水平力和垂直力均过大，导致路面剪切应力过大。此外，超载车辆轮胎与路面接触压力的非均匀性也是造成剪切应力过大的原因。
　　因此，产生于沥青面层顶部的剪切疲劳开裂越来越普遍，超载交通条件下沥青路面的车辙、开裂现象主要是剪切破损。现行规范中用设计弯沉值作为路面整体强度和刚度的控制指标，用容许拉应力控制沥青混凝土面层和半刚性基层(底基层)疲劳开裂，这两个技术指标对于轻交通的公路来说是适宜的，对于超载交通的沥青路面，结构设计必须考虑剪切应力的影响，只有增加面层剪切应为作为控制指标，才能获得合理的重载交通路面结构型式与厚度。从长远看，应当尽快研究最大剪切应力的计算方法和材料容许剪切应力的确定方法。
　　3.目前应采取的措施
　　（1）道路运输车辆的超载目前已成为普遍现象。完全不控制超载，仅通过增加路面结构层厚度来维持道路使用寿命的方法效果并不明显。解决这一问题，首先应从政策、法规的执行上着手。如对超载运输进行处罚，实行限载运输等。
　　（2）为了使公路沥青路面结构设计能够更加结合实际，研究和推广完善有效的车辆称重技术设备、加强车辆轴载谱调查、获得车辆轴载谱的真实信息、准确把握车辆荷载对路面的实际作用程度是前提条件和必要条件。
　　（3）由于目前的路面结构设计理论、设计方法、材料参数都是针对轻交通沥青路面的研究结果，不能满足重交通对沥青路面的要求。
　　（4）沥青路面的力学指标选取也不够全面，指标的测定不够合理，对重交通的特点考虑不周，所以现行设计理论和设计方法与重交通理念的设计要求有比较大的差距。

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