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摘要：本文首先对《城镇道路路面设计规范》沥青路面设计方法的设计基本程序作了简单介绍；其次，对沥青路面结构设计指标进行了述评；最后，对《城镇道路路面设计规范》沥青路面设计进行了总体评价，分析沥青路面设计方法的优点与不足之处。
关键词：沥青路面；设计方法；设计指标；评述
Code for Pavement Design of Urban Road（CJJ 169-2011）Summary on Asphalt Pavement Design Method
Abstract：The basic procedures of asphalt pavement design was firstly introduced in this article；Secondly，the asphalt pavement structure design specifications were commented；Finally，the asphalt pavement design was evaluated and the advantages and shortcomings of the asphalt pavement design method was analyzed.
Keywords：asphalt pavement；design method；design specifications；commentary
引言
沥青路面设计的任务是根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，设计经济合理的路面结构，使之能起到承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限内满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性和安全性的要求。
为适应我国城镇道路路面建设不断发展的需要，提高路面工程质量，根据总结工程实践经验，吸收新技术、新成果，制定了《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2011）[2]。
1.《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2011）沥青路面设计方法概述
沥青路面设计主要包含以下步骤：
（1）首先根据项目情况进行交通量的预测及分析，沥青材料的选择，沥青混合料配合比设计。
（2）根据沥青材料、沥青配合比设计进行路面参数的测试和确定，包括：抗压回弹模量的测试与确定、劈裂强度的测试与确定、抗剪强度的测试与确定。
（3）进行路面结构组合设计及路面结构厚度计算。
（4）进行技术经济比较，确定采用的路面结构
2. 对路面设计指标的述评
沥青路面设计方法可分为理论法或经验法。经验法主要是通过试验路或使用性能调查、分析而得，如 CBR 法、AASHTO法。理论法实际多数是以弹性层状体系理论为基础并通过实践验证而提出的[5]。《城镇道路路面设计规范》（CJJ 169-2011）沥青路面结构设计引入了可靠度系数的理念，这不同于现行的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）。在现行的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）中，结构设计指标为路表弯沉值、沥青层、半刚性材料基层的抗弯拉应力；而本规范采用路表弯沉值、沥青层底层底拉应变、半刚性材料层层底拉应力和沥青层剪应力作为路面结构设计指标。本规范增加沥青层最大剪应力和沥青层层底拉应变指标。由于，城镇道路与一般公路行车条件以及所受荷载的特征，以及交通量大小，交通组成等是不一样的，因此，所增加的指标更符合城镇道路的实际情况，这是本规范的先进之处。
2.1 对路表弯沉值设计指标的述评
路表弯沉是路面整体结构在荷载作用下的竖向位移量，它反映了路面整体结构的抗变形能力，即路面整体结构的总刚度，是一项总体性的和综合性的指标。我国的规范，如《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）是以路表弯沉值作为设计指标，本规范采用路表弯沉值作为设计指标。
路表弯沉值的计算有设计弯沉值以及路表计算弯沉值。本规范沥青路面表面设计弯沉值的计算公式以及路表计算弯沉值与《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）所采用的计算公式相同；对于路表设计弯沉值与路表计算弯沉值的比较，本规范引入了可靠度系数：其计算式如下：
根据对CBR法等国外设计方法的研究，可以发现以路表弯沉值作为设计指标，国外比较少；而我国各个年份的设计规范基本上都采用了路表弯沉值作为设计指标。
用路表设计弯沉值作为设计指标的优点在于，路表弯沉是路面整体结构（在荷载作用下的竖向位移量，它反映了路面整体结构的抗变形能力，而且与路面的使用状况存在一定的联系。在荷载轻、交通量小，即路面等级低、结构单一的情况下，采用路表弯沉作为路面结构设计的指标，可以得到良好的结果。不足之处在于，对于承受重载的高等级路面来说，路面结构层组合和材料类型都可选用不同的方案，呈现出多样化。这时，再采用路表弯沉作为主要设计指标，它的缺点就容易显现出来。
2.2 对沥青层层底拉应变设计指标的述评
疲劳开裂是沥青混凝土路面破坏的主要形式。将沥青层层底拉应变作为设计指标，是本规范的一大特点，也是其先进之处。增加的沥青层层底拉应变指标能够更好的与城镇道路的实际情况相结合。对于沥青层层底拉应变的计算以及检验设计指标的合理性，首先计算沥青路面材料的容许拉应变以及沥青层层底拉应变，然后，引入可靠度系数再进行对比。本规范对容许拉应变以及沥青层层底拉应变的计算如下：
沥青路面材料的容许拉应变[]应按下列公式计算确定：
根据国外的相关技术规范，可以发现，国外多数以弯拉应变设计指标来控制沥青层底的疲劳破坏[5]。根据相关研究成果，以及国外长期的路面设计经验，我国引入了拉应变作为路面结构设计指标。这是本规范不同于其他规范之处，是其一大优点。
现今中国复合式路面多在半刚性基层与沥青层之间设置沥青稳定碎石过渡层，计算表明该层层底将产生最大拉应变。为防止沥青层出现疲劳损坏，建议对复合式路面的沥青层拉应变进行控制，具体的容许拉应变应根据混合料的疲劳试验加以确定。
2.3 对半刚性材料基层层底拉应力设计指标的述评
从我国1986年版的《公路柔性路面设计规范》增加了结构层层底拉应力控制指标开始，往后各年规范的设计指标都沿用了这一设计指标。我国现行《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）采用弯拉应力指标来控制沥青层底破坏。沥青层层底在车辆荷载作用下产生拉应变或拉应力，在轮荷载反复作用下导致路面疲劳开裂。本规范也沿用了这一设计控制指标。
现行规范采用拉应力作为验算指标，以控制沥青面层的疲劳开裂破坏。采用半刚性基层时，面层底面极少出现拉应力状况，即沥青面层几乎完全处于受压状态，拉应力验算指标实际上在设计时不起什么作用[6]。这是将层底拉应力作为设计指标的不足之处。
根据对国内外路面设计方法的研究表明，将层底拉应力作为路面结构控制设计指标，在国外比较少用，我国现行的规范主要还是采用层底拉应力作为控制设计指标。
2.4 对沥青层剪应力设计指标的述评
沥青层剪应力设计指标，也是本规范新增的路面结构设计指标。现行的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）以及《城市道路路面设计规范》（CJJ169-2011）也是没有这一指标的。城市道路在夏季持续高温季节交叉口进口道、公交车停靠站、弯道、匝道等路段上易出现车辙。剪切指标与沥青混合料的热稳定性密切相关。由于城镇路面与一般公路各个方面的差异，将沥青层剪应力作为控制设计指标，跟城镇道路的实际情况更加接近，这是其先进之处。本规范对沥青层剪应力的计算如下：
沥青面层剪应力最大值计算点位置取荷载外边缘路表距单圆荷载中心点0.9点或离路表0.1h1距单圆荷载中心点的点，并取较大值作为面层剪应力，并按下列公式计算：
对于沥青层剪应力的计算，计算点为何如上选取，以及选取该处为什么能算出，最大的剪应力，本规范并未给出相应的说明。
城镇道路由于其交通组特点，车辆会有较多的启动和制动，特别是公交停车站以及交叉口以及停车场进出口等路段，会有较多的制动和启动，而车辆的制动和启动会产生水平的剪切力；路面出现的推移、拥包和车辙等破损，其中剪应力是面层破坏不可忽视的应力之一。因此，本规范增加的沥青层剪切力指标，合理考虑了城镇道路的实际情况，该设计指标具有可行性与科学性。
3.对沥青路面设计方法的总体评价
当前世界各国众多的沥青路面设计方法，可概括分为两类：一类是以经验或试验为依据的经验法，如CBR法和 AASHTO法；一类是以力学分析为基础，考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的力学经验法，本规范沥青路面设计方法处于这一种。
3.1 本规范沥青路面设计的优点
（1）对于沥青混合料高温稳定性的评价，采用了车辙试验的动稳定度指标。现行的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）也采用了动稳定度的技术指标。但是，本规范对于动稳定度的技术要求，是按照交通等级、结构层位和温度分区的不同，分别进行了规定；这样的规定在进行设计时，更加切合实际情况。对于沥青混合料的低温抗裂性能，分别对普通沥青混合料和改性沥青混合料进行了规定，跟沥青应用的情况更加贴近，使在设计人员在查规范时，有章可循。。
（2）在路面结构设计方法中引入可靠度的观念，设计结构既考虑交通参数的变异性，又考虑施工中各种因素造成的结构参数的变异性对路面结构使用寿命的影响，因此得到的路面结构更加科学合理。同时，将可靠度概念引入设计方法中之后，便于同等级、相同可靠度的路面结构间的比较为路面结构的进一步研究提供有益的度量标准。
（3）引入了动态回弹模量的概念，我国现行的规范极其相关技术标准，大多都是静态的模量值，如路基土的抗压回弹模量、沥青混合料的抗压回弹模量。由于路面受到的是车辆动荷载作用，动态模量能反应实际情况。
（4）增加了沥青层层底拉应变和沥青层剪应力两个设计指标，这两个指标对城镇道路沥青路面设计具有重要的意义，有助于提高路面设计的质量及其科学性。
3.2 本规范沥青路面设计的不足
（1）本规范给出了新建路面设计以及加铺路面设计，但是，对于城镇道路路面出现的局部坑洞，以及路面出现的裂缝等需要局部修补的情况，并未给出相应的详细的规定，这是本规范应该考虑的情况。
（2）本规范的沥青路面设计方法都并没有详细考虑经济因素。而沥青路面设计中，原材料的成本以及沥青的成本，是一个重要的影响因素。因此，在设计中，应该考虑这一点。
（3）城镇是民众集中生活的地方，因此设计时应该更多的考虑对人生活的影响因素。城市道路使用过程中产生的交通噪声，使人们出行感到不舒适，居民生活质量下降。城市区域应尽量使用低噪声路面，为营造静谧的社会环境创造条件。近年我国城市开始修筑降噪排水路面，以提高城市道路的使用功能和减少城市交通噪声。
4.结语
我国现行的沥青路面设计规范、设计理论相对比较成熟，但是设计参数及其设计指标还需要进一步地研究和完善，改善其不科学不合理的方面。为此，对于沥青路面设计有效的设计指标和参数的确定还需要做进一步的研究和探讨、进行更为精确的论证，得到有效的模型和理论支撑。本规范的沥青路面设计方法，跟《城市路面设计规范》（CJJ169-2011）以及现行的《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）相比，在材料选取方面以及设计指标方面以及相关的计算方面都有较大的进步，考虑了城镇道路的实际情况；为了使城镇沥青路面设计更加合理可行，还应结合城镇道路的实际情况，通过试验建立各单项设计指标，使设计指标之间彼此协调，相互补充，从而更好的为沥青路面设计，施工质量检验、工程验收以及路面结构状况和性能的评定提供方法和依据。
参考文献
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[2]CJJ 169-2011.《城镇道路路面设计规范》.[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2012.
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[11]孙贵生.浅析国内外沥青路面设计方法.[J]工程科技，2011.
论文作者:谭福官,何高杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/11
标签：路面论文; 沥青论文; 指标论文; 应力论文; 沥青路面论文; 应变论文; 设计规范论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;