道路路面工程的设计要点及路用材料的选择

道路路面工程的设计要点及路用材料的选择

古丽•,卡哈

新疆乌鲁木齐市城建设计研究院新疆830092

摘要：在我国快速发展的过程中，城市快速发展离不开良好优越的交通环境，当前，随着技术的进步与创新，市政道路设计也有了更大的改观，可以说，在道路交通建设中，市政道路设计是关键的环节，只有科学合理的设计，才能发挥道路交通出行功能，市政道路需要考虑到人与环境的因素。文章主要通过对市政道路设计要点的分析，全面提出市政道路设计中遇到的问题，并重点探讨了无障碍设计技术，以供同行参考。

关键词：路面工程；结构性能；沥青；使用寿命

引言

路面工程是道路结构直接承载车辆作用、提供交通运输平台的结构层，路面工程对平整度具有较高的要求，以保障车辆能够平稳安全地行驶。在我国经济快速发展及交通运输爆发式增长的情况下，其运营的车辆荷载等级在不断提高；另一方面路面又直接暴露在环境中，受到空气、雨水等综合侵蚀作用，因此，道路路面工程的运营环境复杂而恶劣。为了延长道路的使用寿命，每年都需要花费较多的人力和物力进行路面层的修复、替换和养护。因此，总结道路路面工程的设计要点，根据目前道路工程的运营现状，选择适宜的路用材料，非常必要。本文分别从路面结构承载特征、道路路面结构类型和路面设计要求等方面探讨道路路面工程的设计要点；并分析路用材料的选择，水泥与沥青路面的差异与选用原则，剖析目前不同种类沥青路面的结构特点和应用环境，从而为路用材料的选用提供参考。

1道路路面工程的设计要点

1.1路面结构的承载特征

道路路面层构造及车辆荷载作用下的受力情况如图1所示。路面层的主要功能是提供车辆行驶，因此车辆荷载作用是设计的主要考虑因素，此外车辆荷载作用下的路面层开裂也是引起路面系列病害的直接因素。根据车辆荷载作用下路面层的受力特点，可以将路面分成面层、中间层、基层和路基。在车辆荷载作用下，车轮与路面接触面以下100~150mm以内是高应力区域，这些区域直接受到轮压作用，因此受力非常显著，也是病害发生的主要地方，一般需要在这部分区域设计采用高强度的材料作为面层，抵抗结构受力。面层以下是中间层，主要是保证与上部面层的有效连接，同时将车辆荷载更加均匀地扩散传递，避免车辙病害发生。基层是路面承受车辆荷载总体压弯作用的开裂区域，该区域拉应力水平最高，因此要求具有较好的抗裂性能，一般需要一定的厚度保障。面层、中间层和基层构成了路面结构，而路面结构支撑在路基结构上，路基是保证路面承载均匀、变形统一、受力稳定的关键。

图1路面层构造及车辆荷载作用下的受力图示

1.2不同路面结构的类型及特性

目前道路路面工程的结构类型主要有柔性路面、刚性路面和半刚性路面，不同路面的结构特性存在较大的差别，其应用范围也不同。（1）柔性路面是结构刚度较小的路面层构造，在车轮荷载作用下会产生较大的弯沉效应，其设计的核心是将路面荷载传递到道路路基上，使得路基作为主要承载体。柔性路面通过抗压和抗剪进行荷载传递，各种沥青混凝土面层和沥青碎石面层属于柔性路面。（2）刚性路面则是整体刚度较大的路面结构，其抗弯和抗拉的强度较大，常用的水泥路面就是刚性路面的代表。（3）半刚性路面则是柔性路面（沥青路面层）中有超过150mm的半刚性基层，从而能够发挥半刚性基层的抗弯承载效果。目前半刚性路面在我国应用越来越多，通过顶部柔性面层提供较强的抗压和抗剪作用，减少上部结构的局部破坏；通过底部半刚性基层提高其抗弯和抗拉性能，减少基层开裂风险，从而能够提高路面层的整体受力性能和使用寿命。

1.3道路路面的设计要求和要点

根据道路路面的承载特性、不同路面结构型式及特点开展道路路面的设计，主要设计要点及要求如下。首先，应该确保路面具有足够的刚度和强度，对路面层厚度进行设计验算。路面在车辆荷载下既受到垂直力又受到水平力的作用，此外还承受车辆荷载的振动和冲击效应。当路面设计有足够的强度，就可以抵抗开裂、车辙等风险；当路面具有足够的刚度，则可以减少结构的变形，减少微裂纹的萌生与扩展，从而提高路面的使用寿命。其次，需要较好的耐久性。路面层一方面受到车辆荷载的常年反复作用，另一方面直接暴露于环境中受到空气与雨水的侵蚀，在这种耦合作用机制下路面层材料很容易劣化，结构病害也很容易发生。因此，需要对各种路用材料的使用寿命和特性进行调研总结，选择耐久性好、抗老化、抗疲劳的施工材料。最后，研究长寿命路面的设计理念，并进行工程实践。长寿命路面的设计理念在欧美国家盛行，通过加大早期对路面的建设投入，提高路面的使用寿命。长寿命路面的设计理念是增加结构层厚度，使得路面在各类荷载作用下的极限拉应变在材料抗拉强度范围内，这样结构层就不会出现抗裂失效，从而延长路面的使用寿命。

2路面材料的选择分析

2.1路面材料的选择

目前我国常见的路面类型是沥青路面和水泥路面。水泥路面具有强度高、耐久性好、刚度大、抗拉强度高等优势，但也存在不容易修复、行车噪声大等问题；沥青路面具有行车舒适性好、噪声低、抗高温、抗老化等优势，但存在车辙病害严重、容易磨蚀破坏等问题。可以根据交通通行的需求选择对应的路面材料类型，例如对于超载、重载严重的普通路段，可以采用诸如水泥路面的刚性路面结构，抵抗超载车辆的弯沉作用，避免车辙病害和弯拉破坏；对于轻型车辆的路段，可以选用如沥青路面的柔性路面结构，提高行车的舒适性和平稳性。对于高速公路和一级公路等，则往往采用半刚性的沥青混凝土路面，既能够保证行车效率和舒适性，还能减少不必要的结构性病害。

2.2沥青材料的选择

对于半刚性路面，沥青材料的选择非常关键。常用的沥青材料有石油沥青、乳化沥青和改性沥青。石油沥青属于基质沥青，由原油开采加工获取；乳化沥青含有乳化剂和稳定剂，具有很好的高温稳定性，对环境友好，不会产生有害物质；改性沥青是在基质沥青中掺入高分子树脂聚合物、橡胶粉等改性剂，具有高温稳定性和低温抗裂性，能够提高路面的使用寿命。但同时，不同沥青材料的价格也有差异，因此需要根据建设特点选择沥青材料类型，目前改性沥青因为使用寿命长、裂缝少、稳定性高等优势应用越来越多。

2.3沥青集料的选择

集料是沥青混合料的骨架，对于沥青面层的受力性能、结构强度具有直接的影响，因此需要对集料的选择进行特别规定。粗骨料应该保证具有一定的硬度和强度，同时保持洁净、干燥、无风化及无有害杂质，一般选用碎石和碎砾石，且粗骨料需要有较好的颗粒形状和良好的级配。细骨料宜选择天然砂和人工砂，保持洁净、干燥、无风化及无有害杂质。根据沥青混合料所需达到的力学性能和路用性能，需要进行级配设计，使得沥青混合料的压实密度、孔隙率、饱和度、车辙稳定度等指标满足要求。

结语

市政道路工程设计是一门综合性强的工作，设计者要把握要点，眼界开阔、经验丰富，需要不断的学习提高，才能设计出人情味、人性化的道路，避免问题道路出现，确保出行交通安全。

参考文献

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