基于交通流量的沥青道路路面设计方法研究
摘要：沥青道路路面的设计需要参照交通量，当地路基，排水，温度等条件，并参考经济因素。随着汽车的普及，和栽种汽车的运输面的扩大，交通流量的大小对沥青道路路面的设计有很大影响。本文首先分析了交通流量和道路路面设计的关系，然后从三个方面探讨了基于交通流量的沥青道路路面设计：垫层设计；基层，底基层设计；沥青面层设计。
关键词：交通流量；道路路面；设计
道路路面设计一般是是用交通量换算成标准轴载作用次数，进而确定水泥路的设计使用年限、标准轴载作用下的最大应力及计算荷载应力、抗折疲劳强度，确定沥青路的允许弯沉等参数而后进行设计的。[1]由此可见，基于道路交通流量的道路路面的设计，即考虑了经济层面的利益，也考虑到了实际应用价值。
1交通流量与道路路面设计的关系
根据道路等级和交通量所确定的设计指标和初步选定的各层材料参数，计算各结构层厚度和各层材料的强度要求，是道路柔性设计的一部分。柔性路面设计方法门类繁多，影响最大者为CBR设计法和AASHO设计法。AASHO设计法的核心思想是“以路面使用性能降低的原因为依据，确定交通量与路面厚度的关系”。事实上，基于交通量的道路路面设计，本质上是在道路质量和经济之间取得平衡。道路是分等级的，不同的道路有不同的流量。道路的使用寿命主要取决于3个方面的因素：结构的合理性；施工质量的优劣；运营车辆的型式和多少是否与设计要求的相一致，即交通量的控制。
道路路面的设计，交通流量是需要考虑的主要因素之一。道路交通流量的计算方法是：按弯沉等效或拉应力等效的原则，将不同车型、不同轴载作用次数换算为与标准轴载100KN相当的轴载作用次数称为当量轴次。在进行路面设计时，则双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示，并对不同路面结构、不同应力计算列出相应的公式。在使用中重要步骤之一就是把各种车辆荷载换算成标准轴载和累计当量轴次。因此不同的交通流量规划，会有不同的道路交通设计标准。而且，不同的道路路面设计规范也提供了对不同车型的轴载换算关系。随着社会进步，人口流动和物流量越来越大，对道路交通的条件越来越高。公路运输发挥着运输体系里面毛细血管的作用，基于经济的道路路面设计，就必须将交通流量作为重要参考因素。
2基于交通流量的沥青路面设计
一般而言，沥青路面由面层、基层、底基层、垫层等组成。因此基于流量的沥青路面设计必须涉及到这四个方面：
2.1垫层设计
垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用，如改善路床的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度稳定性及抗冻胀能力，扩散由基层传来的荷载应力，减少路基产生不均匀变形。由此可见，交通流量转化而来的荷载力，室垫层设计需要考虑的因素。一般而言，其厚度不宜小于15厘米。在具体施工和设计时，应以路基和流量等为条件，如老路改造，其垫层可以考虑不设垫层。对流量较小的公路，如山区或农村公路，其技术等级低，垫层可采用天然砂砾、石渣、矿渣等透水性材料。其优点在于既充分利用了当地丰富的砂砾资源，又降低了工程造价。另外，垫层材料强度要求不必过高，但其水稳性要好，尽量利用当地材料。防冻垫层和排水垫层宜采用粗砂、砂砾等颗粒材料，半刚性垫层可采用无机结合料稳定土。
2.2基层，底基层设计
底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，是起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求比基层材料略低。基层、底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层，而且交通量大、轴载重时，应采用高等级面层与强度较高的结合料稳定类材料基层。当然，基层、底基层结构设计应贯彻就地取材的原则，根据交通调查和公路技术要求选择技术可靠经济合理的基层底基层结构。基层、底基层应具有足够的强度和稳定性，冰冻地区应具有一定的抗冻性。半刚性材料基层、底基层的配合比设计，根据重型击实标准制件，混合料7d龄期的无侧限抗压强度试验确定。同时，半刚性基层、底基层应具有较小的温缩和干缩变形和较强的抗冲刷能力。不同的公路等级与不同的交通量，对基层的材质和厚度不一，如水泥稳定碎石、水泥稳定沙砾、水泥稳定砂砾土就适用于交通量较小的城乡公路等。而底基层，则根据交通量大小确定填充碎石，或沙砾等。
2.3沥青面层设计
沥青面层具有平整、坚实、无接缝、行车舒适、噪声低、施工期短、养护维修方便，且宜于分期修建等优点。但于此同时沥青路面也直接承载负荷力，因此它要求路面具有足够承载能力、良好的舒适性和安全性，同时具有较好的高温稳定性和低温抗裂性，以及桥面防水和排水等性能。随着交通量迅速增长，载重车辆比例增加，车辆超载现象严重，如果沥青路面质量不够好的话，容易出现沟槽或裂痕，进而被雨水等冲击，形成更大的破坏。
对于沥青面层的设计，美国国家碎石协会交通量道路路面设计采用4步设计法：即划分路基为优、好、良、差；计算标准轴载次数；基于柔性基层的CBR值查表选择沥青路面总厚度，并根据地方经验和经济因素决定用表面处治或者沥青混凝土；按冻深和排水情况选择基层厚度。[2]由此可见，标准轴载次数是非常重要的参考量。沥青面层的设计必须遵照其流量，根据流量或车道标准轴载累计数确定其设计方法。
一般应符合以下要求：
以我国城乡道路为例，由于经济等问题的限制，且车流量较少，因此其沥青路面铺设较薄，这导致该结构层不起承受行车荷载能力的作用，主要起着改善行车条件和排水作用。为此推荐这些道路面层为1.5-7cm的沥青混凝土、沥青碎石、沥青贯入或沥青表面处治面层。[3]只有这样才能加强路面结构各层之间的紧密结合，尤其是面层与基层之间的层间结合，以提高路面结构的整体性。
3结束语
随着我国自产路用沥青材料工业的发展，沥青路面已广泛应用于城市道路和公路干线，成为目前中国铺筑面积最多的一种高级路面。于此同时，由于交通量的大幅增长，沥青路面的设计标准也越来越高。而沥青面层的破坏也是普遍存在的现象，在超流量超负荷的作用下，以及温度应力和水等的影响下，沥青路面极易遭到破坏，造成经济损失的同时，也带来安全隐患，因此必须注意从垫层，基层，底基层，沥青层等多个角度，加强设计研究和提高施工质量控制。
参考文献
[1]夏忠咸.公路[J].公路交通技术.1991(1):19~21
[2]弥海晨.国外小交通量道路研究发展综述[J].中外公路.2008(4):219~223
[3]罗杰.沥青桥面铺装层渗水的危害性与处理方法[J].中南公路工程.2004(6):74
