今天小编为大家推荐《公路长寿命沥青路面设计论文(精选3篇)》，供大家阅读，更多内容可以运用本站顶部的搜索功能。摘要：介绍了国外长寿命沥青路面的设计理念，并对国外一些已有的长寿命路面的结构设计理念，路面结构组合，材料设计要求，路面的损坏形式进行了分析，揭示了长寿命路面具有区别于传统路面的结构特性,及具有优良的路用性能。同时对我国半刚性基层长寿命路面结构与国外柔性基层路面做了简单的比较分析。
公路长寿命沥青路面设计论文 篇1：
长寿命沥青路面结构设计研究
摘 要：伴随城市交通量的飞速增长，加之车辆的严重超载现象，导致我国部分道路在早期运营时就出现严重的路面损坏。因此，如何提高路面的使用寿命，一直是学者研究的热点方向。本文总结了长寿命沥青路面设计理论，提出了相对应的控制指标，合理推荐了组合式长寿命典型沥青路面结构方案。
关键词：长寿命路面;早期破坏;路面结构方案
1 长寿命沥青路面概述
长寿命沥青路面的概念最早起源于欧洲，指对路面进行简单维修后，路面使用寿命延长至40年，随后，美国提出永久性路面概念，即路面的使用寿命可达50年，且在使用年限内，主要结构层不会发生损坏，只需对表面层的病害进行简单维修[1]。
长寿命道路的设计使用年限国内外各不相同，各国对长寿命路面的设计使用年限如表1。综合国内外的研究，长寿命路面设计年限为40年是一个适中的年限，能够使路面达到“长寿命”[2]。
2 长寿命沥青路面结构层位分工理论
路面结构在承受车辆行车荷载影响的同时也承受各种自然因素的影响，各种影响因素随着路面结构的深度增加而不断变化[3]。由沥青路面结构应力分析发现，路面荷载作用下垂直应力随着路面结构深度的增大而变小，水平拉应力为表面受压和底面受拉（图1），剪切应力则随结构深度先增大后减小。
为了适应不同结构层的力学特性要求，路面结构是分层铺筑;按照结构层力学特性和自然因素对路面结构影响程度的大小，一般将其分成面层、基层、底基层和功能层等不同结构层。
面层是直接暴露在环境中的路面表层，其不仅要承受行车荷载在纵横方向的反复作用，同时还受到气温和雨水的作用。
基层是位于面层之下，承担着由面层传递过来的行车荷载作用，并将其垂直力扩散到底下的垫层和土基中，同时也要承受拉应力作用并拥有较好的耐久性。
基层下按需设置底基层，其在反复作用的行车荷载下，主要负责传递和扩散由基层来的较低的应力。
功能层则是为使面层及基层免受路基水温变化所造成的不良影响。
3 长寿命沥青路面早期破损类型及机理
当今，我国部分道路的使用寿命无法达到沥青路面的设计寿命（10～15年）。通过调查，将沥青路面结构的早期破损类型总结为裂缝、车辙和水损害性坑槽三类[4]。
3.1 裂缝
横向裂缝，其一是由于行车荷载引起的面层拉应力（拉应变）超过其疲劳强度（应变）而产生的荷载型裂缝。其二主要为面层收缩开裂和基层反射裂缝的非荷载型裂缝。
纵向裂缝，一是因面层分摊施工时在路幅接茬处未处理好，导致的开裂。二是因施工路基压实不均匀、压实度不足或存在雨水侵蚀而产生开裂。三是行车荷载在轮带边缘引起的疲劳开裂。
网状裂缝是由于荷载反复作用致使材料疲劳或雨水侵入已形成的纵、横裂缝中，进一步加剧裂缝扩散。
3.2 车辙
失稳型车辙，由于路面结构在行车作用下产生错位活动，发生相对位移。结构型车辙，是在行车反复作用下，路基出现的变形反射至面层致使的永久变形。磨耗型车辙，只要为结构在轮胎的反复磨耗以及在高温雨水等作用下，面层材料不断损失而形成。
3.3 水损害坑槽
水损害主要是由于在车辆荷载和冻融循环反复作用下，雨水不断渗入结构层中，集料表面对水的吸附力远大于对沥青，从而集料与沥青的接触面变小，造成沥青从集料表面剥落。
4 长寿命沥青路面设计指标的选取
国内外对长寿命路面在设计参数、设计指标的容许值方面还没有统一的标准，尚有争论[5]。正确合理的结构设计控制指标关乎到路面结构设计方法的成功与否，同时也关乎到路面使用性能的完整性。因此，我们应“对症下药”，在根本设计上避免产生早期破坏，使路面达到长寿。
路表弯沉：指的是在标准轴载作用下，路面结构在竖直方向的发生的总位移。路表弯沉值可反映结构的整体刚度，但并不能完全综合反映。虽然新规范中这一指标取消，但为了可以直观反映路面性能，依旧选用了此指标。
沥青层层底拉应变：为了使路面结构层不达到材料的疲劳极限，尽可能不让裂缝产生。提出的拉应变控制指标，就能更好地反映沥青混凝土的疲劳特性，有效避免疲劳开裂。
半刚性基层层底拉应力：反射裂缝是半刚性基层的沥青路面最严重的损害形式。半刚性基层层底拉应力很好的反映了基层具有的强度和承载力。
沥青面层竖向压应力：路面结构承受着不断交替的拉压应力，极易产生疲劳破坏。垂直方向的各结构层，最大的应力出现在沥青结构面层，沥青面层竖向压应力作为控制指标，可有效增加结构的设计寿命。
路基顶面竖向压应变：在行车荷载反复作用下，路基结构的竖向抗变形能力及面层抗剪切变形能力不足，致使结构层产生不可恢复的永久变形（即车辙）。因此，采用路基顶面压应变控制指标加以控制，达到“稳路基”的设计理念。
5 长寿命沥青路面结构组合设计
5.1 长寿命路面结构组合设计理论
结构设计在长寿命沥青路面的设计中处于举足轻重的地位，“长寿命”的实现需要科学合理的设计，因此，长寿命路面结构组合须遵守基本的原则[6]。
5.1.1 稳路基
我国道路设计一直秉承“強基、薄面、稳路基”的设计理念，良好的路基承载力是路面结构强度的有力保障。更高的路基稳定性也是长寿命路面必不可少的。
5.1.2 优异的材料性能
材料性能的优异是保证结构层拥有较好强度、刚度和道路性能的必要基础。因此，确保道路性能长寿命的关键是材料性能的优异。
5.1.3 适合的结构层厚度
过去因国情需要，我国路面厚度一直以“薄面”为主，但从使用寿命上看，较厚的面层可抵抗各种破坏，保证破坏仅发生在表面层，只需后期简单维修养护，实现延长路面的使用寿命。但过厚路面不经济，所以在设计的要平衡各方面。
5.1.4 较低的层底应力
为保证结构层的承载能力，各结构层层底应力应保持在较低的水平，使结构层的抗裂性能较好，很大程度上避免结构性损坏的发生，从而延长沥青路面的使用寿命。
5.1.5 合理的结构层设计
结构层设计应满足层位分工理论，充分将各结构层功能与整体结构性能相结合，合理进行组合设计。
5.1.6 考虑排水问题
水损害是沥青路面破坏的重要形式，在长寿命道路设计时，有效的路面排水系统设施是必不可少的，有效降低路基路面的水损害。
5.2 长寿命路面结构推荐
对比国内长寿命沥青路面各试验路段，现推荐组合式基层长寿命沥青路面结构，如图2。结构不仅能达到长寿命路面的要求，而且相对费用较低，十分经济。在受力上刚柔并济、十分合理，同时铺筑柔性基层可有效防止反射裂缝的产生。
6 结论
长寿命沥青路面的设计时，应“对症下药”，采用相对应的控制指标从根本设计上避免这些破坏。科学合理的长寿命沥青路面结构组合设计，须遵循一定的原则，同时根据长寿命设计特点，推荐合理的组合式长寿命沥青路面结构形式。
参考文献：
[1]付军，雷力，刘洁.西班牙长寿命半刚性基层沥青路面设计指南[J].中外公路，2018，38（4）：64-68.
[2]沈金安，李福晋，陈景.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].人民交通出版社，2004.
[3]张兵.双绞合钢丝网加筋沥青加铺层合理层位研究[D].湖南大学，2015.
[4]肖飞.高速公路沥青路面早期损坏原因分析与对策[J].科技视界，2016（12）：218-219.
[5]郑健龙.基于结构层寿命递增耐久性沥青路面设计新思路[J].中国公路学路，2014，27（1）：1-7.
[6]董斌.长寿命沥青路面结构设计研究[J].市政技术，2016
（2）：38-40+70.
作者：刘帅
公路长寿命沥青路面设计论文 篇2：
浅谈长寿命路面
摘要：介绍了国外长寿命沥青路面的设计理念，并对国外一些已有的长寿命路面的结构设计理念，路面结构组合，材料设计要求，路面的损坏形式进行了分析，揭示了长寿命路面具有区别于传统路面的结构特性,及具有优良的路用性能。同时对我国半刚性基层长寿命路面结构与国外柔性基层路面做了简单的比较分析。
关键词：长寿命路面 结构设计 材料设计 设计理念
一、前言
长寿命沥青路面(Long-Life Asphalt Pavement)又称为永久性沥青路面(Perpetual Asphalt Pavement)。20世纪末以来,永久性沥青路面成为世界各国沥青路面最为热门的研究内容，在美国、欧洲、加拿大、澳大利亚甚至南非都在广泛研究。
真正意义上的“长寿命路面”的概念是：设计的沥青路面至少能够使用30~40年以上,采用较厚的沥青层,路面损坏仅限于沥青路面顶部,只需定期进行表面洗刨、罩面修复,沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。
二、长寿命路面损坏形式及其性能维护
大量调查与计算分析发现,施工良好的长寿命路面在使用中出现的主要损坏是纵向开裂,包括轮迹带的单条纵缝,或两轮迹带上均有纵缝,甚至在轮迹带上出现多条纵向裂缝,裂缝从表面向下扩展,车辙则主要发生在沥青层上部。
为了对长寿命路面进行适时的养护和维修,保证各种形式的损坏仅在磨耗层内发生而不向下扩展,一旦这些损坏达到预定的水平,应及时铣刨旧路表层再加铺新料,国外一般10年左右对出现纵向裂缝的沥青路面进行表面功能修复【1】。
三、长寿命路面结构功能要求及其材料设计
长寿命路面的设计理念代表了国外高等级公路路面结构选择和设计的新趋势。这种路面结构能有效地减少水损害.使路面结构的受力相协调,在重交通条件下具有较长的使用寿命,有利于采用统一的沥青材料保证路面质量。
当前研究成果支持:设计较厚的沥青层,能使精心施工的沥青路面损坏仅发生在表面层。长寿命沥青路面主要的破坏型式是一般始于面层车辙和自上而下的裂缝【2】。车辙主要是由于路面结构处于反复剪切应力的状况下而产生的塑性蠕变累积,反应到表面,由沥青层、级配碎石层、土基中产生,中面层是重点。当沥青面层厚度小于180 mm时,较大的交通量引起的土基应变对车辙的产生有着较大的影响。
当前各国的沥青路面结构设计方法大多都没有考虑路面结构各层在抵抗疲劳、车辙和温缩裂缝中所起的作用。在道路的服务期内,各结构层有其各自的特性。根据大量调查与力学分析,研究认为长寿命路面应根据路面受力特性,对各结构层分层设计。
设计长寿命路面的一个重要方面就是沥青混合料基层设计必须使底面的弯拉应变低于材料的疲劳极限,即当使应变小于该临界应变水平时,基层不会出现疲劳破坏。
四、长寿命路面结构设计标准
长寿命沥青路面结构设计一般不考虑交通量，设计标准为控制沥青层层底弯拉应变小于极限应变值，路基土垂直压应变小于200με。所采用的荷载为在道路上行驶所能预测的最大荷载的实际车辆荷载，并考虑一定量的超载下的荷载【3】。极限应变值现在还没有统一，一般非改性为60~70με，改性沥青可以提高到100με。
五、我国半刚性基层长寿命路面的特点
由于国外长寿命沥青路面设计指标是建立在全厚式或柔性结构路面基础上而提出的，而我国目前采用的路面结构形式多为半刚性基层结构，故不宜采用该指标来指导我国半刚性基层长寿命沥青路面的设计，有研究对比分析我国典型半刚性结构与国外典型柔性基层路面结构力学响应特点【4】，得出以下结论：
（1）半刚性基层结构沥青结构层均在路表之下，均处于受压状态，直至半刚性基层底部出现最大拉应力，因此，半刚性基层长寿命沥青路面设计时，为防止半刚性材料过早的出现疲劳开裂，应取半刚性层底拉应力作为设计验算指标。
（2）半刚性结构沥青结构层内水平方向的最大拉应变并未如柔性结构一样出现在沥青层底部，沥青层底出现的拉应变较小，远小于混合料的疲劳极限，因此，建议采用沥青结构层内最大拉应变作为控制指标，防止半刚性路面沥青结构层过早的出现疲劳开裂。
（3）土基顶面压应变受结构层类型影响较大，半刚性结构土基顶面压应变较柔性结构小，其值较容易满足国外长寿命路面设计要求，因此，为结构安全起见，建议采用较低于200με的控制指标作为半刚性结构基顶容许压应变，具体范围仍待研究。
六、结语
长寿命路面是道路建设发展的一个必然方向。随着路面设计施工技术的进步、交通量的增加、轴载的加重和频繁维修带来的费用等一系列问题的产生,使得人们越发认识到在重交通地段修建长寿命路面的必要性,通过对世界各国长寿命路面研究进行的全面分析,揭示了长寿命路面具有区别于传统路面的结构特性,且具有优良的路用性能, 在我国,对长寿命路面的研究才刚刚起步,寻求一个适应于我国现状的长寿命路面结构的路还很长。
参考文献：
[1]沈金安.国外沥青路面设计方法汇总[M].北京:人民交通出版社,2006
[2]聂忆华,张起森.全厚式沥青路面结构弯沉设计指针研究[J].公路交通科技,2007,24(2):5-10
[3]李福普,陈景,严二虎.新型沥青路面结构在我国的应用研究[J].公路交通科技技,2006,23(3):10-14
[4]冯治安,王选仓,李国胜等.长寿命路面典型结构研究、设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社,2007
作者：谢定文 李景轩
公路长寿命沥青路面设计论文 篇3：
公路改扩建工程路基路面拓宽设计研究
摘 要：为研究改扩建工程公路路基路面拓宽设计技术，提高公路整体通行能力。本文结合实际工程，详细阐述了改扩建工程中公路路基路面拓宽设计要点、原则及方案，重点对公路路基路面拓宽设计应用进行研究。研究结果表明，针对公路改扩建工程对路基路面进行合理的拓宽设计，可有效提高公路的整体通行能力，延长公路使用寿命，同时能提升公路的行车舒适性和安全性。
关键词：公路改扩建工程;路基;路面;拓宽设计
0 引言
近几年来，我国交通运输工程事业取得重大进步，极大促进了社会经济的快速发展，同时人们对日常出行需求也有了更高的标准。由于公路上行车流量不断增加，会增大公路运营期的收益，但长期影响下公路会出现拥堵现象，同时会引发公路病害问题，早期修建的公路已很难满足现有的交通需求，且长时间运营下其通行能力下降明显，因此应对公路进行必要的改扩建处理，其主要措施为对公路路基路面进行拓宽施工。本文为研究改扩建工程公路路基路面拓宽设计技术，围绕公路路基路面拓宽设计要点、原则及方案进行展开，重点对公路路基路面拓宽设计应用进行研究，并在具体工程中进行应用。
1 改扩建工程公路路基路面拓宽设计特点
1.1 公路路基路面拓宽设计要点
1.1.1 路基调查评价
公路路基调查评价的方面较多，应首先对原路基的具体使用状况进行调查，检查其防护工程、排水工程以及支挡结构的变化情况，针对软土路基施工完毕后的沉降变形进行勘察。同时根据施工规范和验收标准对公路路基病害产生的根本原因进行综合分析，并对原路基的稳定性、承载能力进行进一步的评价研究，进而得出原路基的可利用程度，以得到具体的路基病害处治措施。
1.1.2 路面调查评价
进行原路面调查评价时，首先应对原路面的结构设计形式、破损状态以及运行情况进行调查，实时检测原沥青路面的抗滑性、车辙、弯沉值以及平整度等参数，且进行原路面沥青混凝土的力学试验，得到混合料的劈裂强度和回弹模量等指标，并针对沥青的针入度。软化点及延度等参数进行试验研究。根据沥青路面相关的施工规范和标准对沥青路面病害产生的原理进行综合分析，并进一步评价出原沥青路面的技术状况和承载能力，分析总结出原路面可利用性，同时制定出路面病害处治措施。
1.2 公路路基路面拓宽设计原则
（1）对公路进行改扩建施工设计时，应充分遵循资源节约、环境保护以及耕地保护的原则，保持公路改扩建和利用相结合，同时公路建设期和运营期之间相协调，采用科学论证的方式来制定出合理的设计方案。
（2）对原路上的可用资源进行合理利用，达到变废为宝的目的，同时可以保护环境。公路改扩建施工时应注意降低对公路运营的影响。
（3）在调查评价的基础上进行原路基路面的改扩建处理，另外根据公路的改扩建需求对原路上的废旧材料进行充分利用。
（4）在公路路基路面改扩建设计中积极推行新工艺、新技术、新设备以及新材料。
1.3 公路路基路面拓宽设计方案
1.3.1 横断面设计
根据公路改扩建工程的实际功能情况对公路横断面进行标准化综合设计。当中央分隔带宽度产生变化时，可结合线性设计方式进行展开，若中间带宽度低于3 m时可合理设置变宽过渡段，并确保渐变率不大于1∶100。当存在高边坡和上跨构造来影响路段时，应合理降低右侧硬路肩宽度，并确保其不低于1.5 m，根据实际情况设置变宽过渡段。
1.3.2 路基拓宽设计
进行路基拼宽或新建路基时应确保新建路基的回弹模量满足设计规范要求，另外还应不低于原公路的设计值。针对新旧路基间存在的不均匀沉降变形应制定科学有效的措施给予控制，同时所选的路基填料类型应和原路基填料性能相似。针对路床拼接处应进行必要的增强补压，提高路基拼接的密實性，结合开挖台阶的方式来进行新旧路基拼接，保持台阶宽度不低于1 m，由上到下进行直接开挖，拼接填筑和开挖应进行交替展开。针对高路堤和陡坡路堤，其填筑材料的性能要求较高，条件允许情况下可选用土工合成材料加筋的方式，提高压实度的同时预防沉降变形。
1.3.3 路面拓宽设计
结合原路基检测评价结果，可直接使用原路面的铣刨料进行拓宽施工，提前对面层和基层病害进行处治，再进行补强。路面拼接设计时其基层拼接缝和轮迹带之间保持隔开，另外采用台阶拼接的方式进行路面拓宽处理。
2 改扩建工程公路路基路面拓宽设计工程应用
2.1 工程概况
某公路建设项目全线长18.62 km，双向四车道设计标准，行车速度为60 km/h，路基宽度为18.0 m，路面为沥青混凝土结构形式，路面结构设计为厚度4 cm的SAM-13上面层+厚度7 cmAC-20中面层+10 cmATB-30下面层。该公路自投入运营到现在已有数年，由于公路交通流量逐年在增加，且超载重载现象严重，时常出现公路堵塞现象，同时路面破损情况严重，为了更好的满足现有交通需求，决定对该公路进行拓宽设计，将原双向四车道拓宽为六车道，并对路面弯沉值和破损等级进行检测，根据结果来确定路面拓宽设计方式。
2.2 路基拓宽设计
2.2.1 路基填前处理
路基拓宽前应清理掉其上的地表土，低洼位置应采用碎石进行填平后再碾压，确保基底压实度不低于90%，再进行20遍左右的冲击碾压。
2.2.2 新旧路基拼接设计
采用填方边坡的形式对原路表层土进行清除并集中堆放处理，以作为复垦土或绿化土。采用台阶方式对原路结构和边坡进行开挖，消除原路面上的土路肩，再对原路路床进行超挖处理，由下自上的顺序进行一级台阶的开挖和回填，其顺序如图1所示。采用分层填筑的方式进行路基拓宽，采用25 kJ的冲击压路机对基底和路堤顶面进行20遍左右的碾压处理。针对软土路基的拓宽，在桥头位置的路基沉降应低于5 m，涵洞和通道应低于10 cm，其它区域应低于15 cm。
2.3 路面拓宽设计
该公路原为双向四车道，现将其改扩建为双向六车道，且路面弯沉设计值确定为0.188 mm，路床顶面回弹模量设计值不得低于50 MPa。当路面弯沉值低于0.29 mm时，先应对原路面病害进行处治，再采用厚度4 cm的SAM-13上面层加厚度7 cmAC-20中面层进行加铺处理。当路面弯沉值在0.29 mm和0.5 mm之间时，原路面的破损级别通常为中级和次级，当超过中级时，先对原路面病害进行处治，采用厚度4 cm的SAM-13上面层加厚度7 cmAC-20中面层进行加铺处理，同时增加12 cm厚的沥青稳定碎石混合料下面层结构，增大结构层的整体强度;当低于次级时，先对原路面进行铣刨，处治路面基层病害，在厚度4 cm的SAM-13上面层加厚度7 cmAC-20中面层基础上增加厚度20 cm的厂拌冷再生泡沫沥青。当路面弯沉值在0.5 mm和0.8 mm之间时，原路面的破损级别同样可分为中级和次级，当原路面破损级别低于次级时，先铣刨原路面，再针对基层病害进行处治，采用厚度4 cm的SAM-13上面层加厚度7 cmAC-20中面层进行加铺处理，同时增加18 cm厚的厂拌冷再生泡沫沥青予以补强;当原路面破损级别大于中级时，只需要对原路面病害进行处治完毕后再进行加铺处理，在厚度4 cm的SAM-13上面层加厚度7 cmAC-20中面层基础上增加12 cm厚的沥青稳定碎石混合料，另外还应加铺厚度20 cm的水泥稳定碎石基层。
3 结语
早期修建的公路已很难满足现有的交通需求，长时间运营下其通行能力下降明显，因此应对公路进行必要的改扩建处理，为对公路路基路面进行必要的拓宽施工。本文围绕改扩建工程公路路基路面拓寬设计技术进行展开，详细阐述了改扩建工程中公路路基路面拓宽设计要点、原则及方案，重点对公路路基路面拓宽设计应用进行研究。研究结果表明，对路基路面进行合理的拓宽设计，可有效提高公路的整体通行能力，延长公路使用寿命，提升公路的行车舒适性和安全性，具有较好的可行性和实用性。
参考文献：
[1]管亮.混凝土路面拓宽改造新路基的施工技术应用分析[J].黑龙江交通科技，2020（7）：103-104.
[2]毛贤军.公路拓宽施工技术及道路路面施工的质量控制措施[J].城市建设理论研究（电子版），2020（13）：82.
[3]卫高明.高速公路路基拓宽对路面结构变形影响数值分析[J].湖北理工学院学报，2019（3）：39-42.
[4]刘杰.老路拓宽中的软土路基沉降分析及排水系统设计[D].东南大学，2018.
作者：谢则钢