重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074
摘要：沥青混凝土公路路面是主要的路面铺装形式，而且其具有行车舒适，噪音小，路用性能良好的特点受到了广泛的应用。本文首先介绍了沥青混合料的设计方法马歇尔法、GTM法、SUPERPAVE法，简要比较了几种方法的优缺点。综合全寿命沥青路面设计方法和路面结构可靠度阐述了沥青设计的短寿命的问题。
关键词：沥青混凝土路面；设计方法；结构可靠度；破坏机理；
1沥青混合料设计方法
1.1 马歇尔法
马歇尔设计方法最大的优点是可以通过混合料的密实度、孔隙率和体积特征来分析沥青混合料的级配以及其配合比的好坏。混合料拌合后有较好的耐久性以及行车舒适性，同时其设备费用较低，方便大面积推广应用。然而，很多的研究人员以及专家都持有一致的观点即马歇尔实验中，所有的实验方法都是冲击压实，而冲击压实所形成的试件是与实际路面的行车情况不符合的，所以混合料实际的压实状态并不能准确的被模拟出来。另外，从实验的设备也可以看出，试件的试验受力状态和实际的路面行车时的受力状态是不符合的，这样说明，马歇尔试验方法并不适合用于路用沥青混合料的设计方法。
1.2 Superpave法
与马歇尔实验试件的冲击压实不同的是，Superpave方法则使用旋转碾压揉搓的方法来制作成型的试件，这种设计方法中其通过旋转的次数灵活且方便的旋转次数来模拟实际路面的交通量次数，而且Superpave设计方法通过复杂的室内试验评估混合料的高温性能以及低温性能,将试验方 法与指标同沥青路面的路用性能灵活的关联,这种设计的设计方法比较完善，但是其存在很多的弊端，因为做大量的实验，所以其实验的经费特别昂贵，而且设备费用也很高昂，在实际的设计及施工中这种方法很难得到大面积推广。
2 沥青路面设计理论基础
我国柔性路面设计理论与方法中，基于多层弹性层状体系理论，将路表设计弯沉、沥青面层底部弯拉应力和基层底面弯拉应力作为主要设计参数，沥青路面设计应控制的指标有沥青层疲劳开裂、无机结合料层疲劳开裂、沥青层永久变形、路基顶面竖向压应变，以及季节性冻土地区的路面低温开裂。车辙的出现一部分原因是沥青路面级配不良，在车辆荷载作用下形成的，还有一种就是基层已经出现了结构性的损坏，失去承载力而形成的。在初始设计中如果可以有效抑制车辙和裂缝的发生，则可以减少道路结构破坏的机率。但是我国现实的交通状况是，沥青路面往往未达到设计年限就需要大修，这与我国现实的交通情况中重载交通比例较大有关，由等效荷载换算公式可知，超载车辆对道路破坏速度的影响是呈指数倍速度发展的。另外，沥青路面结构设计和路面材料的选取的不能协调进行，导致材料和路面性能之间不能有机的结合，对路面的设计使用年限有较大的影响。
3沥青路面全寿命设计周期方法
早期的沥青路面设计规范并不完整，不适用于高等级、重载交通的现实情况。随着沥青路面广泛运用于我国高速公路和一级公路等高等级路面，旧沥青路面设计规范的问题逐渐显现出来。高等级路面的运输能力和运输能力远高于旧沥青路面设计规范的设计背景，交通流量也完全不同。全寿命沥青路面结构设计方法的设计指标是基于使用性能指标反映路面各种损坏的现象的综合性指标。路面全寿命周期设计是指包括新建路面建设初期包含设计、施工的费用和性能，以及路面在使用过程中的养护、改建后的费用和性能，在路面的整个寿命周期内寻求费用效益较为合理的路面结构。而多层弹性层状理论体系在设计柔性路面时，使用路面全寿命可以将路面在使用时的性能和经济因素综合考虑，有利于节省造价，获得更好的使用效果。沥青路面可靠度设计可以作为沥青路面全寿命的重要参考因素。
目前我国对路面结构提出了两种概率模型，即效应-抗力概率模型、交通量疲劳破坏概率模型两种。沥青路面结构的可靠度与沥青路面整体在设计年限的使用和维护以及可能出现的故障进行客观的分析。沥青可靠度分析可以对已建的沥青路面进行分析，可以确定它的剩余使用寿命和是否需要对它进行维护，对新沥青路面进行改进和优化，改善服务质量和时长。沥青路面结构可靠度设计可以完善全寿命沥青路面结构设计方法的不确定因素，有利于提高全寿命设计方法的不足，更好的设计出性能良好、性价比高的沥青路面。
全寿命设计方法的设计过程中，路面设计的指标和信息完全按照分析模型、统计数据等得出结果，这与实际情况可能会有差别。引入沥青路面结构可靠度分析方法，可以降低这些不利因素对路面设计的影响。沥青路面在初始设计时对于路面建成后的交通量，交通轴载的调查分析与实际的交通量不相符，随着经济的迅速发展，路面行驶的交通量快速增加，其中重载车流量的数量增加更快，尤其是运输车辆的超载，对沥青路面的结构可靠度分析有较大的影响。路面结构的材料性能除了与材料本身的物理力学性能有关，还与施工时的施工技术和管理水平有关。主要包括使用的材料是否按照要求进行处理、施工时的施工工艺是否满足标准、使用的材料自身是否满足规范的要求等。在实际施工现场或沥青混合料拌合站配制沥青混合料时，无法按照实验确定拌合时外界条件能够按照实验室配制时的最佳条件，这可能会对沥青混合料的性能有一定的影响。材料性能的不确定对可靠度设计会造成计算的偏差，影响结果的准确性。施工的全过程中，沥青路面的结构的性能都在改变，施工过程包括施工时所用的机具器械是否在最佳的状态，完成的工作是否能够达到标准都有关系。
为了优化沥青路面设计和管理水平，全寿命设计方法和沥青路面可靠度设计都将成为将来设计的必然趋势，设计标准和评价指标都将会得到不断的完善。沥青路面结构可靠度和全寿命设计方法不仅可以使设计的路面更加科学合理，还对推动工程质量和施工管理水平的提高产生积极的影响。这对沥青路面全寿命设计方法提供了重要的参考，在路面设计中可以提高路面设计的准确性。
4结论
沥青路面在将来几十年内仍然会是我国公路的高等级路面的主要形式，但是沥青路面结构还有许多问题需要我们去完善。如何发展或运用新的沥青路面设计方法适应随着经济、科技的发展而得的新的交通流量、交通类型以及交通未来的发展趋势仍然是一个难题。首要问题是维护和保养已经在使用的沥青路面，已建的沥青路面或多或少都有一些问题，我们应该考虑交通出现的新形式对出现问题的沥青路面做出改造和维修，以改善我国沥青路面在使用时间达十年就需要大修或者改造，甚至更短的使用年限内就出现了结构性破坏。在新建路面设计中，我国沥清路面设计规范中，将多层弹性层状理论体系运用于柔性路面结构设计，除了将路表设计弯沉、沥青面层底部弯拉应力和基层底面弯拉应力作为主要设计参数，还需要引入新的参数完善设计规范。将沥青路面可靠度设计与全寿命沥青路面设计为基础的设计方法将能有效的改善我国沥青路面设计的短寿命、易破坏的局面。经济的发展需要交通的支持，所以现行的设计方法需要在实践中不断完善。
参考文献
[1]裴建中,贾彦顺,张久鹏,李蕊,常明丰.沥青路面结构可靠度的研究进展及展望[J].中国公路学报,2016,29(01):1-15.
[2]申爱琴,喻沐阳,周笑寒,吕政桦,宋攀.橡胶沥青混合料疲劳损伤及全周期寿命预估[J].建筑材料学报,2018,21(04):620-625.
[3]于修文. 热拌沥青混合料配合比设计[J].建筑知识, 2017(13).
[4]朱卫勇.柔性路面破坏机理研究[J].科技视界,2015(19):241-242.
作者简介：
巫剑炫(1996-)，男，汉族，重庆南岸人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：道路与铁道工程。