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摘要：对于沥青路面出现的车辙变形问题来说，其主要是因为沥青混合料受到高温荷载的影响所造成的，长上坡路段的沥青路面车辙主要是由于交通荷载过长的时间和高温以及重载综合影响形成的。本文主要对长大上坡路段沥青路面车辙的影响因素进行分析，长大上坡路段沥青路面抗车辙技术进行分析。
关键词：长大纵坡；沥青路面；车辙技术
对于车辙来说，其主要发生在高速公路的沥青路面中，是非常危险的一种病害，可以说，在所有的高速公路中都会发生，尤其是长大上坡路段的沥青路面中。长大上坡路段发生车辙后对对正常的交通造成阻碍，同时，还对通行能力造成影响，对道路的服务水平有所降低，在降雨和冰冻等比较复杂的环境当中，很容易发生交通安全问题，造成严重的经济损失。通过对长大上坡的沥青路面的抗车辙技术进行分析，可以有效降低病害的出现，并对长大上坡沥青路面在使用中的性能有所改善，对使用寿命进行延长，在此基础上，推动公路建设的正常运行。
一、影响因素的分析
（一）路面纵坡因素的影响
坡度十分小的长大路段，在这一条件下，汽车的运行速度可以说是非常正常的，然而一旦到达上坡路段之后，车辆重力就会沿着坡面出现一定的水平分力，造成车辆在上坡路段行驶过程中的车速逐渐衰减，一直到达一个最小的数值，之后，车辆就会一直以最小的速度进行运行。如果货车用这样的车速驶入接下来的上坡路段，当该段纵坡的坡度比前一个纵坡大的话，那么，货车就会持续性地减速，进而达到一个新的纵坡的坡度下极限车速；当该纵坡的坡度比前一个纵坡的坡度小的话，那么，车辆就会加速，一直到新的纵坡下极限车速。从相关研究中可以看出，一是，重载车辆形式在上坡路段的沥青路面时，从坡底向坡顶进行运行，速度明显降低，减速幅度深受坡度增大不断增大；二是，坡度一样的情况下，随着坡长的不断增加，车辆的速度进一步降低，由坡底到坡中，行驶的车辆减速幅度一般比坡中至坡顶的距离大；与此同时，上坡路段中，沿路面行驶的车辆重力水平分力对车辆行驶造成阻碍，这时，车辆就要对牵引力进行增加，继而达到对水平阻力进行克服的目的，确保运行的正常性，如果纵坡比较大，那么，车辆的载重就会越大，同时，水平阻力也在增大，当超载十分严重的话，车辆在爬坡一段时间之后就会像青蛙一样跳跃，并不是连续性的转动，这些间隙跳动会对路面造成附加的一个冲击力，如果车辆车况比较差，那么在爬坡中的性能就会越差，该问题直接对车辆的爬坡速度产生影响，仅仅只依靠车辆本身的惯性行驶，所以车速下降的非常快，然而车辆行驶一段距离，并且速度降低一定的范围之后，就需要对牵引力进行增加，并继续保持低速运行，所以，车辆荷载和沥青路面之间水平力会在长达上坡路段的一个位置处突然增大，一直保持到坡顶。此外，驾驶员自身的驾驶技能与驾驶经验同样对水平力造成影响，当爬坡中车速变化连续，加之加减速比较适当，那么，车辆就会减小对于路面产生的附加冲击力，相反的是就会变大。
（二）荷载因素的影响
大多数运输业车辆被买回之后，都会对弹簧钢板进行更换，并加固大梁，对车厢加高，变换厚轮胎，对刹车水箱进行增加，进而实现加固改装，使得货车自身的承载能力更加强，所导致的超载问题也会更加地严重，从相关研究中可以看出，大规模和中规模的货车超载重量一般是标准载重量的50%～120%。
车辆增加荷载之后，就会造成轮胎气压有所增加，载重50k N的汽车在实际中的载重能够到达80～100kN，车辆的轮胎气压范围为0.9～1.0MPa，如果是额定载重为150kN的汽车，其在实际中的载重会到达380kN左右，车辆的轮胎气压范围为1.0～1.1MPa。高温和重载问题会导致沥青路面发生比较大的剪应变以及剪应力，出现高温问题，就会使得沥青路面中的抵抗变形力逐渐降低，同时，提高车辙发生率。
（三）温度因素的影响
车辙问题主要发生在高速公路中，以夏季炎热天气为主，在一些时候该问题只存在于几天中，如果对温度进行降低，就不会出现车辙问题。总体来说，如果气温在（30℃-35℃），沥青路面的最高温度就不会大于55℃，此时，沥青路面本身并不会出现非常严重的车辙；如果气温比38℃高的话，沥青路面本身的车辙就会明显增加，如果气温出现连续性的大于40℃的情况，沥青路面会出现较快的车辙变形。高温时，沥青混合料中的温度如果上升5℃，路面的变形几率就会增长2倍。所以，高速公路运行之后，都未出现车辙现象，然而因为偶然年份发生的高温天气，出现连续性的高温天气就会导致严重车辙发生。
如果沥青混合料是相同的，高温稳定性就会在温度升高的影响迅速降低，变形量逐渐增加，可以看出，温度对于沥青混合料抗车辙能力的影响非常大。从研究中可以看出，如果温度到达沥青软化点的周围，因为沥青和沥青混合料粘弹塑性，使得该混合料自身的动稳定度逐渐下降，同时，软化点在±3℃范围内，这是沥青混合料在高温天气发生稳定性变化的敏感温度。
二、长大上坡路段沥青路面抗车辙问题的技术分析
（一）加强对专用的爬坡车道进行设置
夏季高温时期，设计公路路线需要尽可能地防止长大上坡存在，对坡度进行减小，并对坡长进行控制，尤其是重车重载的行车问题需要着重考虑，还要对缓和坡段进行设置，不能只和现行的技术标准上坡要求相符合，同时，还要结合长大上坡路段的沥青路面的病害影响。
如果已经确定是因为地形等原因的限制必需运用长大上坡，就要考虑长大上坡路段通行能力，尤其是重载车辆的低速运行，还要在长大上坡上坡方向对车道数进行增加，对车道数进行设计的前提下，对专用车道和爬坡车道进行设置。
因为载重汽车在长大上坡的路段中行驶车速非常慢，除了对沥青路面的车辙造成影响之外，同时，还会对长大上坡路段通行的能力产生影响，要把上坡侧爬坡车道设计为连续性的车道，还要在路面整体宽度基础上，有一个不对称横断面出现；还可以按照坡度大小和纵坡长度以及两端连接线的具体情况，对爬坡车道进行增加，保障低速运行车辆的正常通行。面层中还可以运用水泥混凝土的路面。总而言之，在设计过程中，要尽可能地防止存在长大上坡的路段。
（二）运用分时段通行的方法
当今社会，出现高温天气的时间逐渐增多，高速公路长大上坡的路段中，出现重载和高温与慢速行车等条件时，会使得沥青路面车辙加速破坏，这时，如果选择科学地运营管理以及控制交通的措施，有助于车辙的有效防治。从相关研究中可以看出，在气温逐渐上升的情况下，沥青路面车辙的指数明显增长。
例如，图一是某高速公路2017年的路表温度以及对应小时数以及车辙量累计的百分率，对大于路表温度值小时数的占全年小时的比例以及大于路表温度值车辙的累计量占到全年车辙量百分数，能够看出，整年气温为32℃只占到整年的9.9%，然而车辙量在整年的比例大于52％。
图一：某高速公路路标温度和气温对应的小时数以及车辙量的比例
（三）增加整车道数
按照公路工程的技术标准进行分析，对于高速公路的车道数选择以及确定都是要按照把不同汽车折合的小客车之后的实际交通量进行确定的，可以从总则当中看出，可以按照需求，将一条公路划分路段，并选择存在差异的公路等级和设计速度与路基宽度。就长大上坡的路段而言，因为长大上坡所导致的交通车辆出现减速问题，载重运输的车辆具体的行车速度比设计车速小得多，所以，通行能力出现一定的不足，受到该条件的影响，可以对车道进行适当地增加，不断促进了通行力的增加，同时，还对交通荷载横向的分布范围有所扩大。
图二：车辆系数
从图二中可以看出，现行公路的沥青路面在设计规范中JTGD50-2006推荐的车道系数取值，在车道数逐渐增加的情况下，车道系数进一步变小；如果单向增加车道，那么，车道系数就会降低30%～40%，当增加两个车道的话，车道系数就会降低50%～60%，所以，对长大上坡路段车道的增加方法是对交通荷载的当量次数和对交通荷载时间进行减小的重要措施。
可以在高速公路的长大上坡路段的设计过程中，在比较适合的位置对一到两个车道进行增加，进而促进长大上坡路段的交通车辆通行能力的增加，降低之前设计行车道累计的通行轴次，促进车辆速度的提升，并降低交通荷载在路面中的作用时间，与此同时，还会降低维修养护过程中对于通行能力所造成的影响，用这样的方法对其进行控制，进而实现降低长大上坡路段的沥青路面车辙情况。
（四）运用洒水降温的方法
如果沥青层的温度与沥青软化点接近或者是大的情况下，沥青路面就会比较容易发生车辙问题。从相关实践以及调查中可以看出，沥青路面中的车辙不是在荷载影响下出现的变形长时间累积结果，有可能是因为高温短时间中快速出现的，主要原因是指，沥青路面的具体温度与沥青结合料软化点之间接近或者是大于，加之，受到重载和超载车辆影响，使得沥青路面高温的抗车辙性能明显降低导致车辙问题出现。所以，交通管理单位需要对该问题采取针对性的措施，降低车辙的出现几率。
对道路的交通管理进行分析，一方面是对超重和超限车辆的有效限制与管理；另一方面是，当温度比较高的话，要对洒水和管制交通对其进行管理。按照路面温度场的具体结果，并在最高温度的时间对整天的温度变化进行记录，路面沥青层温度的变化规律主要表现在以下几点。一是，24小时内，沥青面层中的温度变化由8点开始出现升温的情况，一直到晚上7点温度慢慢地平缓；最高的气温是在下午2：30，结构中的最高温度是在
下午2：00-2：30；二是，路面的最高气温是在沥青路面路表下的3cm出现，沥青层大于55℃的高温是在中午12：00到下午16：00出现，此外，沥青路面的路表下10cm位置最高温度大于50℃，路表以下的20cm处的最高温度比40℃大。
例如，对夏季高温的暴晒天气下对沥青路面的温度场进行测试，一共开展了两次试验，探究洒水条件下沥青路面的温度场变化，主要内容如下所示。一是，洒水形式，一般的工程运用的是洒水车，洒水的撒铺宽度大于6米，洒水的撒铺量是1.5Kg/㎡，水的温度是20℃；二是，温度采集，选择电偶式的温度传感器，其中，精度是0.1℃，量程为-10℃～80℃；三是，布置温度场，由沥青层表面着手，间隔3cm位置对温度传感器进行设置。在洒水结束后，路面表面的温度会在五到十分钟发生迅速地下降，温度的变化是在沥青层表面的5cm内，大于沥青层的5cm位置不会产生很大的影响。换句话说，高速公路的沥青路面可以通过洒水的方式使得5cm中的温度降低5℃，还能确保一定的时间范围。可以看出，路表洒水的措施能够有效地对沥青路面的表面温度进行降低。
结束语
综上所述，沥青路面的车辙出现路面变形现象，路面材料是造成沥青路面发生车辙的重要因素，沥青混合料发生变形问题是因为荷载作用所导致的，沥青路面的结构荷载和应力都是造成沥青路面出现车辙问题的根本因素。就长大上坡沥青路面来说，载车辆爬坡的速度同样是重要影响因素，所以，要对长大上坡路段沥青路面抗车辙的技术进行分析和研究，运用针对性地技术手段，降低该问题的发生几率，在此基础上，推动我国交通业的进一步发展。
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论文作者:刘剑虹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/27
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