浅议重载交通作用对沥青路面的影响
摘要：当前开放多元化的市场环境下，我国公路交通事业得到不断发展和壮大，同时，随着社会经济的快速运行，重载交通现象也愈加日益严重，由于重载交通作用对于沥青路面的使用性能会造成不同程度的影响和损害，针对重载沥青路面设计进行综合分析，有助于实现当前交通路建工程的科学开发。
关键词：交通公路 重载作用 沥青路面 性能影响 设计策略
前言：近年来，随着交通路建工程施工材料的不断开发与应用，沥青混凝土以其较高的强度性能、稳定性以及耐久性等使用性能优势，成为现代公路交通路面结构的重要铺筑材料。现代经济发展形势下，重载交通往往会给沥青路面结构的服务性能和使用效率带来很大程度的影响甚至早期破坏后果。新形势下，针对重载交通作用对沥青路面结构的影响进行综合分析，对于优化沥青路面结构设计，保障沥青路面运行的安全舒适性能有着重要的指导意义。
1.沥青路面结构的功能简述
相对于交通工程而言，公路，是为保障社会经济正常发展而修建的连接于城镇地域之间，长期暴露于自然环境条件之下的土工构筑物。路面结构是指组成路面的各种铺砌层体构造，主要分为面层、基层和垫层等结构层。现代交通施工技术条件下，沥青路面是根据公路路面面层结构性能需求，在相关矿质集料中掺加路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青路面按其力学特征通常分为刚性路面、柔性路面以及半刚性路面或者全厚式路面等结构形式。
一般情况下，公路路面要求具有足够的强度稳定性和平整度以及适当的抗滑耐磨能力，行车时尽量避免产生过多的噪音及扬尘污染。由于沥青路面通常是采用具有高强性粘聚力的沥青混合料进行路面装铺，能够将相关矿质颗粒与基层粘结凝固成高性能的结构整体，有效增加了路面结构的强度和柔性，使路面相对具有较强的防渗性、耐磨性、抗滑性以及耐压性能优势。沥青路面在设计年限内，具有承受交通车辆荷载、抵抗车轮磨损、保持道路表面平整性的作用，应满足相应承载稳定性、安全舒适性等行车要求功能。
2.重载交通作用对沥青路面的影响
基于交通行车荷载基础上分析，我国公路沥青路面设计通常以单轴100kN为标准轴载，以设计年限内的累积标准轴次为路面结构设计标准。重载是指单轴轴载大于130kN或双轴轴载大于220kN的轴载，重载交通是单位时间内根据路面行车轴次、轮压、路面行车荷载与流量等相关参数计算与路面承载拉应力实际范围差别较大的现象。
近年来，随着车辆荷载的重型化发展趋向，多轴次、重轴载、高轮压在交通组成中的比重越来越大，车辆在路面行驶过程中产生的振动和冲击作用下，路面承受的动荷载严重大于静荷载。载荷是造成沥青路面损伤的机理因素，由于车辆行车启动、制动、加速和减速等状况变化，再加上路面结构不同，致使沥青路面的应力状况较为复杂。由于重载交通的作用，使得原路面结构设计中轴载统计产生误差，造成路面实际承受的累计标准轴载作用次数急剧增加，路面结构内部产生的应力及应变大幅度增长，致使沥青路面提前产生早期破坏，大大缩短了沥青路面的使用寿命。
2.1 重载交通作用对沥青路面结构剪应力影响
路面结构的力学性能是沥青路面设计的重要环节，是实现路面结构在自然环境和轮载作用下高效服务的重要因素。从路面结构力学方面来看，针对不同重载作用下沥青路面各结构层层内最大剪应力进行计算研究发现，沥青面层厚度、不同轴载和模量等因素对面层内部剪应力影响较大。路面面层是剪应力作用的主要集中区域，与轴载增长成正比，其最大剪应力产生在沥青面层中部。基于多层弹性体系、双圆均布荷载、路面三维有限元模型研究发现，重载作用下，沥青路表弯沉值、面层拉应力、面层底面拉应力、基层底面拉应力等随荷载作用变化规律明显，沥青路面结构表面易产生较大的拉应力，超载将使路面弯沉和应力急剧增大.沥青路面结构层力学响应明显，应力指标变化显著。超重荷载会引起路面结构内的应力大幅增加，使路面结构产生较大的弯拉变形、压密变形，综合变形作用会使路面结构损坏过程加快，损坏程度加深。
2.2 重载交通作用对沥青路面疲劳特性的影响
研究发现，重载交通作用往往会导致沥青路面面层结构发生不同程度的疲劳开裂，重载作用下沥青面层疲劳破坏是由于表面荷载应力特别是剪应力造成的，裂缝一般从路面面层表面向下发展，当荷载车辆双轮静态时，当量圆四周均会出现较大剪切应力，车辆行进时，双轮边缘以外某一纵向区域内形成高剪切应力疲劳作用，导致沥青路面纵向裂缝形成，由于轮载作用具有很大程度的随机性，其双轮作用区域为高剪应力区，自然形成路面网状开裂。
2.3 重载交通作用对沥青路面车辙特性的影响
当前由于交通运输的重型化发展，沥青路面永久变形成为突出问题，车辙成为重载交通作用下沥青路面的重要破坏形式。在交通初始阶段，由于路面各结构层密实度的进一步增加，往往会形成沥青路面的压密变形;由于沥青混合料上层剪应力过大产生塑性流动也会引起沥青路面的剪切变形，这是沥青路面形成车辙的机理所在。在路面交通量和荷载严重超出范围时，往往会导致路面结构层内产生较高的水平剪应力，加上在高温环境下沥青混合料的抗剪能力下降，使沥青路面尤其在渠化交通处出现较为严重的车辙病害。
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