重载交通对沥青路面的影响及对策研究

1、第一章绪论硕士研究生学位论文针对重载交通的研究意义重大。国内外研究及应用现状 早期破损的研究近年来，国内外许多国家开始重视道路早期破损现象的严重性，并对其破损类型及成因进行调查研究，许多调查研究都曾发现并列举了多种早期破坏现象，这些破坏现象中有的单独出现，有的与其他破坏相互交织、同时出现，因而对损坏现象的分类也是多种多样，至今仍然没有系统、权威的分类和统计。国外习惯上按照损坏现象将早期破坏分为裂缝、修补和坑洞、变形、表面破坏及其他破坏，水损坏则作为早期损坏的主要现象单独讨论。国内的相关研究很少，仅有的几篇文献按照损坏的成因把早期损坏分为十余种，即软土地基继续沉降产生的路面沉陷、路基压实不够导致

2、的损坏、基层质量不好造成的破坏、水损坏、车辙、泛油、松散、横向裂缝、反射裂缝、平整度迅速衰变等。国外的习惯分类虽然综合性较好，但是这种分类割裂了现象与其成因的联系。而国内的分类过于散乱，有些损坏的成因在不能确定的情况下不足以作为损坏现象分类的依据。总之，道路的早期破损现象的调查仍在进行，针对破损类型及其成因研究依然是道路科研工作的重点。 重载条件下路面结构力学响应及结构设计方法的相关研究交通流量大幅度增长，车辆荷载重型化、胎压不断提高，载货汽车超载现象增多，对路面结构的影响日益严重，清晰重载条件下沥青路面结构内部的力学响应显得尤为重要。重载路面结构力学响应以及路面结构设计方法等问题已成为国内外

3、道路界关注和研究重点，有关重载交通路面的研究和超载对路面结构影响的研究并不少见，而且近年来，随着高等级公路的不断发展和广泛应用，一些设计理论、设计方法和路面结构组合模式越来越偏向于适应重载交通的需要。国外研究现状对于重载沥青路面，美国 大学的 和 借助三维有限元，用多种模型研究了基于车辙等效的轴载换算公式，并根据大量的实测数据建立了回归方程，它能够求解单轴、双轴、三轴乃至多轴的等效轴载换算系数，适用于不同的轴重范围；联邦公路管理局（）的 ， 和 针对行驶重型车辆的公路进行了旨在修建高级路面结构的研究，提出了免养护路面的设计指标和方法；澳大利亚公路学会在路面设计公路路面结构设计指南一书中，提出了

4、保证路用性能的设计交通量与有粘结基层(水泥处治稳定集料 )的设计表层弯沉值之间的关系，经过硕士研究生学位论文第一章绪论3回归得到如下的公式： l =1.0 2.086935 + 0.6708323 lg N e（）式中： l 路表设计弯沉值（）； N e 以 为标准的设计交通量（次）。美国联邦公路管理局的加速加载试验和澳大利亚 和 关于汽车轮压对路面结构影响的研究也有很大的价值和意义。另外，法国大型环道试验也进行了不同轴载作用下的车辙研究，并给出了回归公式。对于重载刚性路面，除了传统的以层底拉应力作为主要破坏原因控制路面设计之外，引入了更多表征破坏的性能参数，建立了能更准确描述重载对路面破坏的

5、新模型。美国 大学的 与 大学的 提出了以防止疲劳应力产生横向开裂的设计方法；美国各州公路工作者协会（）提出了基于概率统计形式的可靠度设计方法。美国 大学黄仰贤和 提出了一个基于概率统计的有限元计算程序 该法可应用于不同的地基模型。美国联邦公路局 与 洋细论述了重载交通具有传力杆的接缝硅路面的设计方法；在结构组合模式方面，一方面板厚增加、板强度增大（日本现行手册指出有繁重交通的道路板厚最大达到 ，另一方面结构形式也发生变化，多采用复合式结构，基层多采用水硬性结合料处治的稳定性基层；巴西、澳大利亚、法国、美国等国采用贫水泥混凝土作为重载交通刚性路面的基层，原西德克萨森使用再生混凝土集料混合物贯入

6、水泥沙浆作为重载交通刚性路面的基层；另外， 对重车的影响及超载限值进行了研究，奥地利维也纳技术大学 研究了卡车超载对道路养护造价的影响。国内研究现状在国内，针对重载和超载的不断增加，已开始对重载交通路面结构设计进行了研究，并取得了一些研究成果。对于重载作用下的沥青路面，山西交通科学研究所的黄勇、虞文景等人针对重载道路的特点，利用几种典型半刚性基层材料的疲劳试验结果，根据疲劳等效原则，并考虑了车辆超载效应，在借鉴国外研究成果的基础上，得出了以基层底面拉应力为指标的适应重交通条件和半刚性基层沥青路面特点的车辆轴载换算公式和相应的设计方法。轴载换算公式为： P 式中： f i 拟换算车型轴载换算系数

7、；P5.87（） f i = a (1 + kc ) i 第一章绪论硕士研究生学位论文 k c 拟换算车型超载系数；a 车型系数，单后轴车型 a ，双后轴车型 a 。该方法适用于混合交通量 辆昼夜，载重 的重车占总交通量的比例的道路。按“疲劳等效”原则，重载交通道路路面结构设计必须满足： lk k a l Rp （） m mz （）式中： lk 设计弯沉（）； m 计算弯拉应力（）； lRp 重载道路容许弯沉（）； mz 容许弯拉应力（）； k a 结构强度变异系数。其中根据国外资料： lg(l Rp ) = 2.7356 0.2043lg N e （）式中： N e 换算为 的累计标准轴载次

8、数。根据半刚性基层材料试验结果： mz = fk d10( 0.27.230.11925 lg N e )（） f =sK sw（） N f = 9.523810 3 N e （）式中： f 疲劳极限弯拉应力（）；s 基层材料强度（）；K sw 弯拉强度衰减系数；k d 动荷系数；N f 基层材料室内当量疲劳寿命。交通部公路科学研究所在河北京石高速公路琢州服务区内修筑了不同结构的试验路硕士研究生学位论文第一章绪论5段，利用加速加载设备(ALF)对半刚性基层沥青路面的疲劳破坏规律，不同轴载的换算关系，车辙发展与轴重的关系进行了初步的分析和探讨；内蒙古在临白公路、临陕公路及铺道上定点量测了黄河 J

9、N-150、东风 EQ-140 和解放 CA-l OB 三种代表车型不同装载量时的路表弯沉反应，认为三种车辆轴载不超过设计标准时路表弯沉值比较稳定，随着装载量的增加弯沉值越来越大，重型车即使不超载时产生的弯沉也会超过设计允许值； 年颁布的厂矿道路设计规范，以弯沉作为路面结构设计指标，提出了相应的设计标准和设计方法，但考虑到厂矿道路行驶重型自卸汽车比较普遍的特点，在路面结构计算时，以重型自卸汽车为标准车（往往是以后轴重最大的主要重型自卸汽车为标准车）。并按下式进行车辆换算： p1 d1 5.0式中： n1标准车的平均日交通量辆数；n 2 被换算的非标准车的平均日交通量辆数； 车道数系数。单车道时

10、，可采用 ；双车道时，可采用 ；c1 后轴数系数，单后轴时，可采用 ；双后轴时，可采用 ；c 2 轮组数系数。单轮组时，可采用 ；双轮组时，可采用 ；p1 标准车的轮胎压力（）；p 2 被换算的非标准车的轮胎压力（）；d 1标准车的单轮胎轮迹当量圆直径（）；d 2 被换算的非标准车的单轮胎轮迹当量圆直径（）。西安公路交通大学谭权在其硕士论文中，对重载道路的交通特性和重载作用下路面结构进行了力学分析，指出重载道路沥青路面损坏严重的根本原因，在于现有结构强度偏低，在超载重车的作用下发生早期破坏，因此，在重载道路上，石灰土不宜作基层，其基层材料应采用强度较高，稳定性较好的水泥稳定粒料或二灰稳定粒料等

11、。同时，以重载作用下沥青路面力学特性为依据，提出了重载交通轴载换算方法，并且根据沥青混合料车辙试验结果，提出了基于车辙标准的轴载换算方法。以现行规范为基础，提出相应的设计方法，并初步探讨了轴重限值问题；“八五”攻关项目高等级公路半刚性基层沥青路面典型结构的研究课题，肯定了水泥稳定粒料和二灰稳定粒料半刚性基层能适应车辆轴载重，交通量大对路面承载能力要求高的特点，有利于提高路而的使用性能，并根据交通等级提出了高等级公路半刚性沥青 p d 1.4 n1 = n2 c1c2 2 12.4 （）第一章绪论硕士研究生学位论文路面典型结构；山西交通科研所在山西长治地区二级公路上铺筑了试验路，取得了良好效果：

12、在结构组合方面，为适应重交通道路，近年来，对复合式路面进行了广泛研究，己取得了突破性进展，基层的选用也逐渐偏向采用水硬性结合料处治的稳定性基层。同济大学在中国汽车工业总公司及重型汽车工业总公司的支持下，从汽车设计角度研究了重轴对路面的影响及减轻重型货车对道路的损伤的方法。在广泛开展重载交通道路理论分析和设计方法研究的同时，在路面结构组合方面也作了一些新的探索，但考虑到设计和施工等条件不成熟没有得到广泛的认同和应用。此外，修筑技术和筑路材料方面也作一定的工作，随着机械化程度的提高，提出了一些新的施工工艺和施工方法等实用技术。综上所述，众多科研工作者经过长时间的摸索对于重载道路的研究己取得了一定成

13、就，但这些研究仅偏重于某一方面，或偏重于设计理论，或偏重于结构组合。有些研究成果仅考虑轴载作用次数评价材料的疲劳性能，重载作用下路面的力学响应、出现大面积早期破损的根本原因，重载作用下的轴载换算公式还在探讨之中。从重载的交通特性出发，从机理上揭示重载对路面的破坏，系统提出适用于重载交通的路面设计理论方法以及材料设计方法均显不足。因此，开展路面早期破损研究与对策分析、重载交通条件下的沥青路面结构及材料设计的研究是十分必要的。本论文研究特色论文本着提出问题分析问题解决问题的逻辑路线，从近年来新的交通条件下新建沥青路面出现大面积早期破损现象的原因出发引出重、超载问题，并通过对路面结构在重、超载条件下

14、力学响应及现行规范结构和材料设计指标相对重载交通不足的研究基础上，最终提出重、超载对路面结构影响问题的相应解决办法和思路。逻辑路线和技术路线的有机结合使本文的研究思路更为清晰。本文研究的主要内容本文针对重载作用下沥青路面所产生的一系列问题，结合以往研究成果，通过调查及相关室内试验，应用路面结构应力分析以及数据处理等软件对重载作用下的沥青路面的早期破损、荷载图式、力学响应、破坏机理、轴载换算、重载参数等方面进行研究，尝试弥补传统路面结构以及材料设计方法的不足，并提出重载作用下的沥青路面结构及材料设计方法和思路。研究目标主要包括以下几个方面：（）通过对我国高等级公路沥青路面的交通特性、早期破损及破

15、损类型的调查研究，系统分析早期破损及破损类型的产生机理；（）结合以往研究成果，对重载交通下沥青路面的力学响应进行分析研究；硕士研究生学位论文第一章绪论7（）应用路面结构应力计算及数据分析软件，针对沥青路面结构及材料设计参数进行研究，指出现行结构和材料设计规范相对于重载交通设计方法的不足，并尝试提出适合于重载条件下沥青路面结构及材料的设计方法和思路；（）对不同路面结构形式进行对比分析，提出适合于重载交通的路面结构形式。本章小结本章主要阐述了课题研究的背景、目的和意义，重载交通的表现形式及国内外研究现状，指出研究分析我国新建公路出现大面积早期破损原因、传统路面结构及材料设计相对重载存在不足以及提出

16、适用于现今重载条件下沥青路面结构及材料设计理论和方法的现实意义。此外，简要介绍了本论文研究的主要内容。8第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析硕士研究生学位论文第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析沥青路面路用性能衰减超常，使用寿命达不到设计标准，使用初期就发生大面积的的损坏，这些都是目前我国高等级公路普遍存在的问题，出现以上现象的原因成为现阶段公路界研究的热点。本 章结合国内外一些研究资料和成果，通过对国内外沥青路面传统路面破损与新出现的破损现象的调查研究并结合当前的公路运营状况，得出现阶段沥青路面出现早期破损现象的原因。沥青路面的传统破坏类型及产生机理分析为了保证道路最大限度地满足

17、车辆运营的要求，提高车速、增强安全性和舒适性，降低运输成本和延长道路使用年限，要求道路应该具有一定的承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度以及表面抗滑性能。然而，沥青路面由于环境因素的不断影响和行车荷载的反复作用，经过一段时间的使用，便会产生破坏而失去原有的使用能力。沥青路面主要功能性破坏形式有：裂缝、车辙、沉陷、松散、剥落、泛油等。松散剥落水毁沉陷车辙泛油硕士研究生毕业论文第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析9网状裂缝纵向裂缝横向裂缝图 半刚性基层沥青路面破坏形式示意图、裂缝裂缝是沥青路面最主要的破损形式之一，常为横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝。（）横向裂缝横缝常常表现为垂直于行车方向，长

18、短不一，有的甚至贯穿于整幅路面宽度的裂缝。横向裂缝按其产生机理可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝两大类。荷载型裂缝主要是由于路面结构设计不当或施工质量低劣，导致路面结构的承载能力不足，结构在车辆荷载的反复作用下，结构层内产生的拉应力超过其允许值而发生断裂或发生疲劳破坏产生的裂缝。荷载型裂缝常常发生在结构层中较为薄弱的地方，损伤部位出现应力集中现象，在车辆荷载的反复作用下，裂缝扩展并逐渐向上发展至表面。由车轮荷载产生的裂缝反映在面层上，往往不是单独的、稀疏的或较有规则的裂缝，而是稠密的、有时是互相联系的裂缝。非荷载型裂缝的产生与环境温度变化相关，常常表现为沥青面层缩裂和基层反射裂缝。沥青面层缩裂主要

19、是由于沥青层温度低于其断裂温度导致层内产生的拉应力大于材料的抗拉值或者环境温度骤降致使层内产生应力来不及松驰而产生的结构层开裂。基层反射裂缝表现为半刚性基层通常由温缩或干缩引起的裂缝逐渐向上扩张至面层最终贯穿。多数情况下基层产生裂缝的原因为：基层铺筑后养生不充分或未及时罩面导致基层较长时间经受大气水温变化作用而开裂。除此之外，基层在低温或温度骤降也会产生开裂，而且较沥青层开裂更为严重，其主要原因为半刚性基层材料没有应力松弛的功能。（）纵向裂缝纵向裂缝的产生主要和施工质量有关，结构层的分幅摊铺，接茬处处理不好以及路基压实不均匀都是导致纵向裂缝产生的主要原因。（）网状裂缝网状裂缝产生的原因主要是道

20、路结构层的承载能力不足以及沥青层材料的老化。不考虑施工质量因素的情况下，导致结构层承载能力不足的主要原因在于路面结构设计的不合理。10第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析硕士研究生学位论文常见半刚性基层沥青路面的开裂破坏产生机理：见图 ，以水泥稳定类基层材料的开裂过程为例，进行系统的研究发现，水泥稳定碎石材料的全寿命过程分成三个阶段。第一阶段为预裂阶段，在这个阶段内，由于水泥材料的干缩特性，在水泥稳定材料内部由于水泥材料的干缩而形成微裂缝。随着微裂缝的逐渐发展，水泥稳定材料的回弹模量会处于急剧下降阶段。这种微裂缝的形成与水泥计量大小，混合料级配以及原材料的物性有直接关系，但水泥剂量越大，

21、这种干缩开裂越严重；第二阶段为有效疲劳寿命阶段，在这个阶段中，水泥稳定材料本身固有的微裂缝会在交通荷载和气候干湿条件作用下逐渐扩展。因此，要有效延长水泥稳定材料的使用寿命，就必须控制交通荷载在一定水平上，并使水泥稳定材料适合于一定的干湿条件；第三阶段为碎石阶段，即水泥稳定碎石因开裂而最终成为碎石。图 半刚性基层沥青路面常见开裂破损机理示意图、车辙车辙是渠化交通的高等级公路沥青路面的主要病害之一。按其成因分为三种类型：（）失稳型车辙失稳型车辙表现为结构层材料进一步压实，沥青层混合料的高温稳定性不足，在车轮荷载的反复作用下面层材料产生横向位移。（图 ）（）结构型车辙结构型车辙产生主要原因是结构层的

22、承载能力不足。由于路面结构在交通荷载使用下产生整体永久变形而形成。这种变形主要由路基变形传递到面层而产生。（图 ）（）磨耗型车辙磨耗型车辙较为常见，其产生的主要原因是车辆轮胎的反复作用使面层材料磨耗抛光，形成车辙。半刚性基层沥青路面车辙产生的机理：沥青路面车辙的形成主要和温度、轮载、结构层材料的性质以及路面结构层形式有关，其中温度的影响尤为显著。温度较高时，沥青软化，混合料的强度和模量必然降低，而半刚性基层的强度和模量受温度影响较小，结构层特别是沥青面层在车辆轮载的作用下承受较大的压应力和剪应力，这样，沥青层的压密变形和剪切变形就不可避免，从而在轮迹带硕士研究生毕业论文处出现车辙。第二章 沥青

23、路面出现早期破损现象的原因分析11地面线沥青层剪切变形地面线沥青层剪切变形路基变形下基层及路基图 失稳型车辙示意图图 结构型车辙示意图、松散、剥落和坑槽沥青路面的松散、剥落和坑槽是由于混合料沥青和矿料的粘附性不够或混合料在使用过程中耐久性差，沥青逐步老化变硬，致使沥青从矿料表面脱落，在雨水及车辆荷载的反复作用下沥青面层呈现松散状态，以致从路面剥落形成坑凹。、推移、拥包和泛油当沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时（如车辆经常启动和制动的路段及弯道、坡度变化处等）路面表面常会出现推移和拥包。造成这种破坏的原因是，车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。沥青

24、路面的推移和拥包现象主要取决于混合料的高温稳定性能。泛油现象出现的主要原因是由于混合料设计中沥青用量过多或空隙率过低（低于 ）所致。沥青路面新型损坏类型特点及原因分析沥青路面在使用过程中除了发生上节所述的一些传统的病害，近年来，各级公路特别是高等级公路沥青路面又出现了一些和以往不同的破坏形式。、新泛油与传统的泛油不同，新泛油病害只发生在轮迹带上，与温度和交通量无明显关系，而且泛油路段的沥青用量正常。新泛油现象有两种：一是点状的油斑由小到大逐渐发展，另一种是轮迹带泛油。路表油斑产生机理在于：在车辆荷载和动水压力的综合作用下，混合料中的沥青从集料表面剥离，并逐渐向上迁移。特别对于高等级公路而言，车

25、辆平均时速超过，动水压力随车速的提高呈几何级数增长（图），路面积水在高速行驶的汽车轮胎下所产生的动水压力非常可观，足以贯穿沥青面层的空隙而深入沥青层内部。当沥青面层的空隙较大时，动水压力可以促使路表积水穿透沥青面层而蓄存在沥青层内部；这些蓄存在沥青面层空隙内的水在行车荷载的反复挤压作用下使沥青膜不断地从集料表面剥落；剥落的沥青12第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析硕士研究生学位论文又在动水压力的作用下逐渐迁移至路表而形成油斑。轮迹带泛油的原因在于沥青面层压实不足或集料质量（形状、纹理）较差，在轮载的反复作用下集料发生位移，路面再压密，挤压沥青上泛形成泛油。造成这种现象的原因除压实和集料

26、因素外，相对交通量而言混合料设计标准较低也可能是一个重要因素。V km h 1图 动水压力随车速变化示意图沥青表面层沥青含量图沥青在表面层内的迁移、内部松散内部松散是伴随着新泛油病害同时发生的。在水和高速行车荷载的作用下，面层底部的沥青膜从集料表面剥落，使面层底部集料丧失粘结而发生松散。这种结构层内部的松散现象此前从未发现过。、早期开裂大量新建沥青路面在投入使用后不久，道路面层就出现了裂缝，这种裂缝的出现远小于路面设计的疲劳寿命（通常被称之为早期裂缝），一些现场钻芯取样的试件可以看出，早期裂缝通常是从沥青混合料面层开始出现的。形成早期开裂的主要原因在于重、超载车作用下，路面承受荷载超过或接近结

27、构层材料极限，造成结构层材料的疲劳寿命大大降低，甚至在一次或几次重载作用下发生开裂。、唧泥、泛浆现象是指在沥青面层透水加之结构内部排水不畅的条件下，水渗入并长期滞留在基层顶面，冲刷基层材料中的结合料而形成灰浆，在行车荷载的挤压作用下灰浆透过面层空隙被挤压上泛，残存在路表形成大块泛浆。kPa硕士研究生毕业论文第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析13、新沉陷新沉陷与新唧泥损坏同时发生。随着基层结合料的流失，面层不断的下陷，直至因变形过大而破裂。、离析沥青混合料在生产和施工环节中发生的粗细分离现象称为离析。离析直接导致了沥青面层的级配和沥青用量局部失调，难以实现设计意图。造成离析的原因除了施工

28、因素外，混合料设计不当也是重要原因。、剥落沥青与集料粘附性差是导致新泛油、内部松散等病害，在动水压力的反复作用和长期浸泡下混合料出现剥落。沥青路面出现初期损坏现象的分析沥青路面在使用过程中局部或在设计使用末期出现上述传统的破损形式是正常的。然而，近年来，特别是高等级公路沥青路面在运营初期甚至在建成通车一、两年内就出现大面积的病害，导致路用性能衰减异常，使用年限大大缩短，我们把这种现象称作沥青路面的早期破损。表为我国部分省市沥青路面出现早期破损形式汇总。表我国部分省市沥青路面出现早期破损形式汇总北京青海四川陕西广东广西山东山西河北湖北江苏浙江辽宁车辙水毁泛油开裂松散沉陷疲劳破坏分析以上沥青路面传

29、统的破损及新出现的破坏形式，可以看出我国高等级沥青路面出现大面积早期破损现象的原因是多方面的，任何一个单独的因素都难以成为主要因素，将路面的早期破损归结为某个特定因素是过于简单化了。实际上，我们对重交通高等级沥青路面的主要行为特点还缺乏明确的认识，目前的路面设计理论和方法只是以前轻交通道路路面设计理论和方法的简单外延，与重交通路面的要求尚有较大距离，这主要体现在：对于路面破坏的机理缺少深入全面的认识；结构设计单纯依靠力学设计方法，而所选择的力学指标不够科学；对结构层、尤其是面层功能的考虑不够明确；对重交通的特点考虑得不14第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析硕士研究生学位论文够；路用材料

30、只有技术标准而缺少严格的工业标准；许多试验参数可能不适用于重交通道路。在施工和材料供应领域，虽然我们拥有现代化的生产工具，但由于没有工业化、现代化的思想和措施，难以在规模建设的条件下从根本上保证工程的质量，这主要体现在：材料的来源复杂、变异性大、质量无法控制，造成成品材料的均匀性很差；强调就地取材、迁就现实；集料开采设备比较原始；没有及时的质量监测体系，施工过程中对气候的影响重视程度不够。新建公路发生早期破损现象的重要影响因素，概括为以下几个方面：、路面结构设计方面我国现行的沥青路面结构设计理论和方法不能满足现阶段公路运营状况的要求，特别是重载、超载现象极为严重的今天，设计理论的不足显得尤为明

31、显，主要表现为：（）轮载作用模式的简化不够准确；（）对远景交通量和交通组成的估计不足，设计控制指标偏低；（）结构的验算指标单一，忽略结构层剪应力做为控制指标的重要性；（）结构层型式单一，组合设计不合理。、结构层材料设计方面结构层材料的设计主要是指沥青面层的混合料设计以及半刚性基层的材料设计。依据我国现行材料设计方法设计的沥青混合料，无法满足重载对其路用性能的要求。、路面施工与养护方面原材料质量和配合比控制不到位；混合料的拌和、摊铺和压实不符合要求；路基填筑压实度不够；软弱地基处治不当、路基扩宽新旧路基结合面处理不当以及层间结构处处理缺陷等都是施工中常出现的问题。路面结构层建成后养护不及时或不充

32、分现象也普遍存在。、道路运营状况的变化交通流量大、车速快、重车多、超载现象日益严重成为现阶段我国高等级公路运营的基本概况，和以往相比有了本质的变化。综上所述，结构设计、材料设计以及施工养护等方面存在的问题导致我国新建沥青路面出现大面积的早期破损。然而，分析存在问题都有一个共性，就是：无论是结构设计还是材料设计都不能满足我国现阶段的道路运营要求，也就是说，结构设计和材料设计对于目前的交通状况重载交通，存在不同程度的缺陷。因此，沥青路面出现早期破损的主要原因之一在于道路的服务性能无法满足重载交通的要求。关于我国现行沥青路面设计理论和方法以及沥青混合料设计中存在的问题，许多专家已有共识，并已提议对相

33、关规范加以补充修改，具体分析研究将在本文后面几章中加以论述。本章小结本章通过对沥青路面出现破损类型的调查研究，经过系统的分析，发现：我国新建沥硕士研究生毕业论文第二章 沥青路面出现早期破损现象的原因分析15青路面出现大面积早期破损的主要原因之一在于道路的路用性能不能满足重载交通的要求，即重载交通是导致路面过早的发生破坏的重要影响因素。16第三章重载作用下沥青路面的应力场分析硕士研究生学位论文第三章重载作用下沥青路面的应力场分析本文第二章论述了沥青路面出现早期破损现象的主要原因之一在于道路的路用性能不能满足重载交通的要求。为了更好的说明这一结论，首先应深入理解重载概念实质、清楚轮载作用模式以及掌

34、握重载作用下沥青路面的应力场显得尤为重要。为此，本章就以上三点问题进行详细论述。重载交通的实质道路通车后累计当量标准轴次大大超过一般水平，路面性能衰减超常规发展的现象，为重任务（）交通，我们又称之为重载交通。在发达国家，重载交通主要体现为货运向集装箱、大型化、多轴化方向发展；在我国，重载交通则通常以车辆的超限、超载为特点，主要指道路上车辆轴重超过了道路所规定限值，对路面的一次性破坏较为严重。这里所说的重载交通和现行路面设计规范中的重交通概念不同，后者是按交通分级来定的，主要依据为使用初期设计车道每日通过的标准轴载作用次数，指的是使用初期设计车道每日通过的标准轴载作用次数大于次。总之，我国重载交

35、通的实质体现就是多轴次、重轴载、高轮压。国际运输联合会于 年代将单轴双轮的轴载质量限值提高到 t ；双联轴载质量限值提高到 t ；我国交通部 年 月所颁布的超限运输车辆行驶公路管理规定也对车辆轴载质量有所新的规定：“单轴单轮组轴载质量 t ；单轴双轮组轴载质量 t ；双联轴双轮组轴载质量 t 。 轮载作用模式分析荷载图式的研究长期以来，在传统的路面力学计算以及以往的道路设计理论中，轮地作用力的分布形式被简化为圆形均布。现行沥青路面设计规范中所使用的计算荷载图式为双轮双圆、圆中心距等于 倍接地半径、接地压力为 的标准荷载图式。但实际上，轮地作用力十分复杂，随着车辆负荷的增减以及轮胎胎压的不同而有

36、很大的变化。特别是近年来，随着市场经济的高速发展，运营主单方面追求利益常常将车辆改装以达到单程多载的目的。多轴次、重轴载、高轮压的出现不可避免。由车辆构造原理可知，随着轴重的增加，接地半径和接地面积也随之而增加，但轮胎间距即荷载圆中心距离是不可能随超载程度的变化而改变的。而我国研究人员对重载车辆对路面的作用通常采用轴重提高，轮胎接地面积增加而假定轮压不变的分析方法来进行路面结构分析。这种方法显然与重载道路上超重车辆通过使用高强轮胎和加大胎内压强来保证轴重的增加不致影响车辆正常行驶的实际状况是不相符的。因此，以往的圆形均布简化并不准确，作为正确描述路面结构、尤其是轮胎硕士研究生学位论文第三章重载

37、作用下沥青路面的应力场分析17附近路面结构力学响应的基础和前提，就需要准确了解实际轮地接触压力的分布形式和量值大小。由重载车辆的作用特点可知，传统标准荷载图式已不能准确的描述超重载车辆对路面的作用。图中，图式、不同程度反映了超载时路面的真实受力状况。其中，图式最接近于重载车辆行驶时路面受力的实际情况；图式和则反映了两种极端情况气压与轴重等比例增加以维持接地面积不变，接地压力不变轮胎随轴重增加而塌落；图式、涵盖了重载车的所有使用范围；图式是当前路面设计规范中所使用的标准荷载图式，但实际上是不存在的，分析时起到对照和验证作用。由于非中心对称荷载力学计算的复杂性，布载仍采用了当量圆方法。以下为四种图

38、式及其说明。p 0p3 0 =1 P2 p0 = 0.7MPa 0 = 10.65cmp 0 0 = 10.65cmp 0 0 = 10.65cm3 0p 0 = 0.7 MPa图计算荷载图式、图式：双轮双圆，圆中心距等于倍接地半径， =1 P2 p，接地压力为 （现规范所规定的标准荷载图式）。、图式：轮压和接地面积均随轴载的增加而增加，圆中心距保持不变。、图式：接地半径与圆中心距保持不变，轮压随轴重等比例增减。、图式：轮压与圆中心距保持不变，接地半径随轴重增加而增加。相比之下，图式最符合超重载车辆的实际情况且比较真实的反映轮地作用的真实模式。因为承担越重货物运输的车，统计上越有采用高强高压轮胎的趋势。 轴载与轮压、轮胎接地面积的关系如 所述，当前超重载现象并非是使用了特殊的大型运输车辆，而是因为运营主为了追求经济利益将普通载货汽车盲目改造、使用高强轮胎导致过量超载的缘故，这种不合理的荷载分配对路面产生很不利的影响，因此在分析轴重与路面内应力、应变的关系之前，必须详细探讨轴重与轮压和轮胎接地面积的关系。国内尚缺乏这方面的调查资料，只能借