关键词：城市道路；路面结构；优化设计
Analysis of pavement structure design of urban road engineering
Abstract: urban road engineering is the main project of urbanization, which directly affects the urban transportation. The design of road pavement structure should not only ensure that the design meets the basic needs of urban roads, but also make the design more scientific and reasonable in combination with the actual application. In this paper, the total cost of urban road as the objective function of the pavement structure design concept, followed by the analysis of the different structure of the road pavement design, for the urban road engineering pavement structure design provides a reference.
Key words: urban road; pavement structure; optimal design
引言
城市化进程中较为重要的工程部分就是道路工程，道路路面结构的设计状况会直接影响到城市居民的交通出行安全，在进行路面结构设计过程中要考虑到多方面影响因素，保证道路的路面结构稳定，相关安全和强度数值要满足基本要求。路面设计的进行要有一定的科学依据，因此，在进行路面结构的设计进行之前要对城市道路的实际情况进行深入研究，根据对城市道路的实际研究结果设计结构的具体方案。
在对城市道路进行研究时要将具有代表性的道路作为主要的研究对象，依据研究的结果使相关设计水平达到一定的标准。我国对于城市道路工程的路面结构施工有专门的技术要求：首先，根据路面情况对路面进行分类；其次，在实际进行研究调查时，要针对不同类型的路段情况，采取不同的设计方案，保证所设计的方案要满足基本施工要求；再者，对所设计的道路设计要考虑到土基情况，对土基的基本数值进行实际测定，包括强度等，设计要考虑到沉降的影响，将设计方案做到尽量优化；最后，针对路面结构设计的基本要求，将设计的主要类别进行确定，将相关误差控制在合理范围内，保证设计的合理性能。
一、城市道路设计目标
在城市道路设计过程中，对于城市道路路面结构有多个期望值，例如建设费用低、路面性能好，使用寿命长等，期望的选取应根据道路的使用情况进行综合比对，由设计人员进行多重分析所确定的。因此，城市化道路建设是一个多目标优化和决策的过程，属于多个目标进行优化的问题。
本文以设计年限内的的总费用为目标函数为例进行介绍。选取城市道路结构层的厚度为设计变量，设计年限内的的总费用为目标函数，进行城市道路路面结构设计，在进行总费用为目标函数设计时，要保证路面的强度和寿命。其中总费用括：日常的养护费用、修建费用、养护费用、、搞造费用、用户费用和路面的剩余价值。其数学模型公式如下：
其中，F——城市道路寿命周期内的总费用；Ic——城市道路初期建设费用；Mc——城市道路养护费用；Rc——城市道路的改造费用；Uc——城市道路用户费用；SV——城市道路路面剩余价值；Pw(N)——第t年的现值系数；N——为城市路面分析期；在进行总费用为目标函数进行路面结构设计时，首先要考虑的是初期建设费用，初期建设费用的计算公式为：
其中，hi——城市道路结构层的单价；Si——城市道路结构层的厚度；n——城市道路的结构层数。
在之后的计算中，要综合考虑各项费用，进行综合对比，最终确定出路面最优结构设计方案。同样，可根据相同的设计方式，进行相路面性能、使用寿命为目标函数的优化
二、城市道路路面结构设计具体分析
1、遵循的原则
（1）方案的设计过程中要考虑到基本的经济因素和技术情况，对路面结构的设计要具有整体性，针对方案中存在的问题不断进行改进；（2）根据城市道路的实际情况，考虑道路的环境状况、交通状况等多方面影响因素选取适合施工的路面原材料，保证路面结构的基本稳定性能；（3）对于路面结构所涉及到的沥青面层进行详细分析，结构分析要结合力学相关的理论知识，保证路面结构的相关分析更加具有专业性；（4）考虑到节能环保的影响因素，在进行路面结构的设计时要将能源的节约因素和环境影响因素加入其中，在城市道路质量合格的基础上满足基本环保要求。
2、使用材料
路面结构材料的使用会直接影响设计的效果，也会对施工造成很大的影响，材料的选择要根据路面结构的实际情况进行选择，城市道路工程在实施过程中要针对不同的施工状况和施工层面进行材料的选择。常见层面材料的使用情况如下：对于面层所使用到的材料，主要分为上中下三大方面，该三个方面所使用的材料以沥青为主要选择，路面结构的具体设计要考虑到沥青的分级配制情况，对于不同的层面要进行合理科学性分配；对于下封层所使用的材料，要特别注意到面层与基层的连接情况，要避免出现两个层面的连接部分出现滑移的情况，为了减小滑移情况的产生概率可考虑使用沥青当作吸收膜；对于基层所使用的材料，要进行具体的试验研究，将基层强度作为材料选择的主要标准，为了保证基层结构的密实性及相关强度，可考虑选择水泥稳定砂砾当作材料，使路面设计更加科学性。
3、方案分析
新建道路路面结构设计时要划分为多个层面进行实际分析，主要部分是主线的车行道，城市道路对其有专门的要求，可划分为不同的层面，对于不同的层面要使用不同类型的混合型材料，常使用到的材料是沥青混凝土或者水泥混凝土，对于上面层部分优先使用沥青材料，中面层采用中粒式的沥青混凝土，下面层使用粗粒式的沥青混凝土，厚度的分配情况要依据实际情况进行分布。若行车道的设计只划分为上下面层，不存在中间层的设计，上面层宜采用细粒式沥青，下面层设计要考虑到实际情况，常使用粗粒式。对于改建的道路进行路面结构进行设计时会存在需要改善的路段，在施工时常出现翻挖及挖除工作，然后在此基础上对新的路面结构进行设计。
三、结语
对城市道路路面结构进行设计时要进行专业科学性研究，并将研究结果当作设计依据，在实际方案的设计过程中要遵循相关的设计原则，根据道路路面的实际情况选取材料，针对城市新建道路和改造建设的道路要分别进行路面结构的方案设计工作。
参考文献
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论文作者:李廷斌
论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷21期
论文发表时间:2019/12/2
标签：路面论文; 城市道路论文; 结构论文; 面层论文; 道路论文; 材料论文; 沥青论文; 《城镇建设》2019年2卷21期论文;