摘要：我国沥青路面采用力学经验法，沥青路面多采用半刚性基层结构。半刚性基层具有一定的板体性能、刚性和较强的扩散应力，并具有一定的抗拉强度、疲劳强度和良好的水稳定性等特性。沥青路面半刚性基层易产生反射裂缝，结构紧凑，透水性差。法国的路面结构尺寸设计主要包括卡片法和软件计算法。法国路面主要采用全层沥青路面。它全部由沥青混合料组成。它的整体厚度比半刚性基层沥青路面薄，但可以减少裂缝的产生，降低成本。
关键词:沥青路面；结构设计；力学-经验法；软件计算方法
1 路面介绍及存在的问题
道路是各种无轨车辆和行人的基础设施。人行道是我们生活中必不可少的一部分。我们把它们用作道路、跑道、停车场和车道。人行道是工程结构，对我们的日常生活、商业和贸易以及国防都很重要。地面交通是世界上使用最广泛的交通方式，一个国家的发展往往以其铺设的道路总里程来衡量。与任何其他工程结构一样，路面在设计使用寿命方面应该足够坚固和耐用。它们在不同的环境条件下，为交通提供一个平滑的行驶表面，从而达到良好的功能。为了确保这一点，必须正确地设计、建造、维护和管理人行道。路面可大致分为沥青路面(或柔性路面)和混凝土路面(或刚性路面) [1]，路面是由不同材料组成的分层结构。因此，路面由不同的层组成，以沥青路面为例，从下往上，这些层被称为路基、基层、基层、粘结剂和/或表面。在某些路面上，沥青面层覆盖在混凝土层之上。表面层要求具有抗滑、耐磨、抗裂、耐用等性能，基层要求有足够的承载力和水稳定性。路面最重要的功能是承受来自车辆(如卡车或飞机)的载荷，而不过度变形。路面的分层结构是为了确保荷载分布在轮胎下方，从而使路面的整体应力(路基)足够低，不至于造成破坏。人行道的设计寿命要求足够坚固和耐用。人行道的主要目的是为特定的交通需求提供一个功能面。其基本功能是承受载荷，在不同季节的环境条件下，不变形或开裂。
目前路面工程研究可分为材料、结构和施工三大类。因此，我们必须从这些点来解决道路问题。我国高等级路面结构多为半刚性基层沥青路面，反射裂缝不可避免地存在，从而影响路面的使用寿命。法国采用柔性基层路面，因此不存在反射裂缝等问题，我国目前存在的路面问题是缺乏路面结构设计方法[2]。半刚性基层有其自身的优点，刚性高，能承受较大的交通荷载，成本低。它在建国初期得到了广泛的应用，因此不能全盘否定。有必要找到一种过渡的方法。本文通过对中法两国路面结构设计方法的比较，找出各自的优缺点，希望能够借鉴法国路面结构设计方法，改善我国路面结构存在的问题。
2中国道路结构设计的两种方法
2.1力学—经验法
1920年，中国上海铺设了沥青路面。1949年以后，随着我国自产道路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，成为我国最先进的路面区域。目前，我国沥青路面设计采用力学-经验法，多层弹性体系是双圆竖向均布荷载作用下的计算模型，层间接触状态被视为一个连续体系。
力学-经验法程序:首先，设计准则和设计参数的选择是基于实际工程经验或试验道路实测数据。交通荷载为标准轴重，采用双轮单轴重100kN。在计算中，各层材料的模量采用了不利季节的抗压弹性模量。沥青混凝土和半刚性材料的抗拉强度是通过劈裂试验得到的劈裂强度得到的[3]。其次，将路面简化为理想的结构图或力学模型，驱动荷载和环境因素的影响是典型的，即转换为具有代表性的值或等值的值。最后，运用结构分析理论(如层状弹性系统理论等)。并采用计算方法(有限元等)，建立荷载作用与道路结构响应之间的计算模型和公式，作为分析各结构设计变量设计变量的基础，根据设计要求设计道路结构。
2.2结构特点
目前，我国高档路面大多采用半刚性基层。半刚性基层具有一定的板体性能、刚性和较强的扩散应力，并具有一定的抗拉强度、疲劳强度和良好的水稳定性等特性。这些都符合路面基层的要求，使路面基层具有良好的力学性能，保证了基层的稳定性。
半刚性基层特点:
优势:半刚性基层具有一定的板体性能、刚性和较强的扩散应力，并具有一定的抗拉强度、疲劳强度和良好的水稳定性等特性。
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劣势：
1. 沥青路面半刚性基层易产生反射裂缝。
2. 半刚性基层密度大，透水性差。水从各种途径进入路面，到达基层后，不能迅速从基层排出，只能沿沥青面层与基层界面扩散积聚。半刚性基层沥青路面内部排水性能差是其致命弱点。
3.半刚性基层沥青路面损伤后无法愈合，无法修复。它只能被挖掘和重建，这给沥青路面的养护和维修带来了很大的困难。
4. 半刚性基层沥青路面对重载车辆具有较高的轴载敏感性。相同超载车辆对半刚性基层沥青路面的影响要比柔性基层沥青路面的影响大得多，对路面的损伤也大得多。
3法国新道路结构设计的方法和材料
3.1法国公路的特点
法国道路建设起步早、网络健全、设备精良、维修及时等特点决定了法国在道路建设方面处于领先地位。因此，研究法国沥青路面设计方法，对于了解欧洲主流沥青路面设计体系以及中国企业开拓国外市场具有重要意义。在IFSTTAR路面结构加速加载试验回路上行驶2个月相当于在实际道路上行驶15年。法国这种“实用为主，功能为先”的设计理念也值得业内人士借鉴。
3.2路面结构及功能描述
沥青路面从上到下可分为:上层抗水平应力、中层抗车辙、下层抗疲劳、轴承座和功能保护层。
3.3法国典型的沥青路面结构
法国沥青路面结构类型主要包括:全层沥青路面结构、柔性基层沥青路面结构、倒置沥青路面结构、半刚性基层沥青路面结构和复合基层沥青路面结构。
3.4合理设计路面结构的基本方法
法国的路面结构尺寸设计主要包括卡片法和软件计算。
卡片法法是指根据法国《新路面典型结构卡》中所述的交通量和路面材料，根据路面帽PF等级、路面结构层材料和交通量等级，直接检测各种路面结构层厚度[4]。
这组卡片是法国典型路面结构体系研究成果的综合体现。软件计算方法是使用专业的路面结构设计软件(如法国ALIZE-LCPC)计算路面结构层厚度[5]。
在法国，在路面设计中引入了沥青材料等效温度的概念，采用独特的温度值Teq进行结构计算，称为等效温度。Teq表示为:一年内路面受作用所造成的损伤量和路面实际热状态所产生的累积损伤量[6]。
在法国沥青路面材料的设计中，对材料的特性要求取决于所使用的层数。例如，如果采用底座分散荷载，减少变形，则材料的刚度应较大，抗疲劳，抗永久变形，且相对紧凑。磨损层直接受交通荷载和气候条件的影响，其耐久性应能抵抗水蚀和永久变形，但其表面特性(粗糙度、行驶噪声、光度等)也应进行研究。
4结论
目前，我国沥青路面设计采用力学-经验法，多层弹性体系是双圆竖向均布荷载作用下的计算模型，层间接触状态被视为一个连续体系。半刚性基层具有一定的板体性能、刚性和较强的扩散应力，并具有一定的抗拉强度、疲劳强度和良好的水稳定性等特性。沥青路面半刚性基层易产生反射裂缝，结构紧凑，透水性差。法国路面主要采用全层沥青路面。它全部由沥青混合料组成。它的整体厚度比半刚性基层沥青路面薄，但可以减少裂缝的产生，降低成本。
参考文献：
[1] JTG D50— 2006,公路沥青路面设计规范[S].
[2] JTG D20-2006. 公路路线设计规范[S]. 2006
[3]我国沥青路面设计方法与美国AASHTO设计方法的对比[J]. 林坤耀. 中国新技术新产品. 2012(13)
[4]基于法国规范的沥青混凝土路面设计方法[J]. 边昶晖. 中外公路. 2010(01)
[5]法国沥青路面设计体系的特点[J]. 李刚,赵永国,张留俊. 中外公路. 2009(03)
[6]基于法国规范的路基路面设计方法[J]. 王宝生. 公路交通科技(应用技术版). 2009(04)
论文作者:魏新宇
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第09期
论文发表时间:2019/8/15
标签：路面论文; 刚性论文; 基层论文; 沥青路面论文; 法国论文; 结构论文; 荷载论文; 《建筑实践》2019年第09期论文;