淺析法標(biāo)混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

賴增成, 肖軍良

(中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司， 北京市 100011)

近年來(lái)中國(guó)企業(yè)在非洲法語(yǔ)區(qū)國(guó)家承建了多個(gè)規(guī)模較大的高速項(xiàng)目，如阿爾及利亞?wèn)|西高速、摩洛哥繞城高速、塞內(nèi)加爾TT高速、科特迪瓦鐵布高速、喀麥隆雅杜高速、多哥洛美繞城高速等，這些項(xiàng)目皆采用法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但由于缺乏對(duì)法標(biāo)規(guī)范的了解以及對(duì)法標(biāo)體系各種路面結(jié)構(gòu)類型認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)階段的路面結(jié)構(gòu)比選論證遇到困難。法標(biāo)體系下的瀝青路面結(jié)構(gòu)類型有5種，分別為：薄層柔性瀝青路面結(jié)構(gòu)、厚瀝青路面結(jié)構(gòu)、混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)、半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)瀝青路面。其中混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)在中國(guó)很少采用，只有個(gè)別科研單位曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)研究，中國(guó)工程案例較少，但該結(jié)構(gòu)在法國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)皆有使用，在法語(yǔ)區(qū)國(guó)家進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)選擇研究，經(jīng)常需要對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行比選。

該文通過(guò)介紹法國(guó)規(guī)范體系下混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞模式和設(shè)計(jì)方法，為中國(guó)同行了解法國(guó)的混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法提供參考。

根據(jù)法國(guó)瀝青路面技術(shù)指南(1994年版)介紹，混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)是介于半剛性路面與全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)的一種瀝青路面結(jié)構(gòu)類型，因其具有防反射裂縫、總體使用性能好、造價(jià)相比全厚式瀝青路面低而被應(yīng)用在高速公路上。該結(jié)構(gòu)20世紀(jì)80年代在法國(guó)開(kāi)始使用，并且在瀝青價(jià)格高昂時(shí)期曾替代過(guò)全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu),是一種具有一定使用價(jià)值的路面結(jié)構(gòu)類型。

1 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)

(1) 設(shè)計(jì)控制指標(biāo)

根據(jù)法標(biāo)規(guī)范及指南，混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)時(shí)分兩階段對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，并結(jié)合容許值公式反算每個(gè)階段可承受的總重車數(shù)，當(dāng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)可承受的重車數(shù)大于設(shè)計(jì)年限的預(yù)測(cè)累計(jì)重車數(shù)則該路面結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)過(guò)程的控制指標(biāo)主要由水穩(wěn)層底基層層底拉應(yīng)力以及瀝青混合料基層層底拉應(yīng)變控制。

關(guān)于車轍控制標(biāo)準(zhǔn)主要通過(guò)控制路基頂面壓應(yīng)變值，盡管法標(biāo)規(guī)范中將該值納入設(shè)計(jì)指標(biāo)驗(yàn)算范疇，但控制性作用不強(qiáng)，由于混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)整體模量較大，標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下的路基頂面壓應(yīng)變值實(shí)際較小，都能滿足規(guī)范要求。

(2) 容許值計(jì)算

法國(guó)規(guī)范體系下瀝青路面結(jié)構(gòu)層各層的容許值是根據(jù)室內(nèi)疲勞試驗(yàn)獲取材料的相關(guān)疲勞參數(shù)，綜合施工誤差以及實(shí)際路面結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)程進(jìn)行綜合修正后獲取?？傮w以材料疲勞試驗(yàn)破壞規(guī)律為依據(jù)?；旌鲜浇Y(jié)構(gòu)計(jì)算按照兩階段進(jìn)行容許值計(jì)算：第一階段容許值計(jì)算包括水穩(wěn)層底基層層底拉應(yīng)力σt,ad、路基頂面豎向壓應(yīng)變?chǔ)舲,ad；第二階段容許值計(jì)算包括瀝青混凝土基層層底拉應(yīng)變?chǔ)舤,ad、路基頂面豎向壓應(yīng)變?chǔ)舲,ad等指標(biāo)。各個(gè)指標(biāo)計(jì)算如下：

① 累計(jì)當(dāng)量軸次：

NE=NPL×CAM

(1)

式中：NE為累計(jì)當(dāng)量軸次；NPL為設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的重車交通量；CAM為相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸載的重車車輛破壞系數(shù)。

② 土基頂面壓應(yīng)變?cè)试S值：

εz,ad=0.012×(NE)-0.222

(2)

③ 瀝青混凝土基層層底拉應(yīng)變?nèi)菰S值εt,ad：

(3)

式中：ε6為溫度10 ℃以及加載頻率為25 Hz條件下可承受疲勞實(shí)驗(yàn)加載100萬(wàn)次的應(yīng)變值；θeq為等效溫度，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚓C合確定。

④ 水穩(wěn)層底基層層底拉應(yīng)力容許值σt,ad：

(4)

式中：σ6為為可承受疲勞實(shí)驗(yàn)加載100萬(wàn)次的應(yīng)變值；NE為累計(jì)當(dāng)量軸次；b為材料疲勞性能表現(xiàn)的斜率；kc為結(jié)構(gòu)計(jì)算模型修正系數(shù)；ks為路基承臺(tái)調(diào)整修正系數(shù)，路基模量E0為80～120 MPa時(shí)，取1/1.065,E0≥120 MPa 時(shí)，取1.0；kr為風(fēng)險(xiǎn)因子，需業(yè)主方確定，kr=10-ubδ，該系數(shù)通過(guò)結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險(xiǎn)值相關(guān)聯(lián)系數(shù)u、材料疲勞性能表現(xiàn)的斜率b、疲勞斷裂對(duì)數(shù)差異系數(shù)δ綜合確定。

(3) 結(jié)構(gòu)層應(yīng)力及應(yīng)變值計(jì)算

法國(guó)規(guī)范體系下瀝青路面結(jié)構(gòu)各結(jié)構(gòu)層在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的應(yīng)力和應(yīng)變值計(jì)算采用多層彈性體系力學(xué)模型，標(biāo)準(zhǔn)軸載為130 kN，單側(cè)雙輪組，單輪當(dāng)量圓半徑R為0.125 m，輪間距為0.375 m，輪壓為0.662 MPa。

根據(jù)混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)模型假定，第一階段計(jì)算的層狀彈性結(jié)構(gòu)模型剖面如圖1所示，此階段各層面相互黏結(jié)，考慮底基層材料硬度較大，瀝青混凝土基層受到變形較小，主要通過(guò)模型計(jì)算路基頂面壓應(yīng)變值εz,cal以及水穩(wěn)層底基層的層底拉應(yīng)力σt,cal。圖1中：E0為路基模量；E1為水穩(wěn)層底基層模量；E2為瀝青混凝土基層模量；E3為磨耗層模量；υ0為路基泊松比；υ1為水穩(wěn)層底基層泊松比；υ2為瀝青混凝土基層泊松比；υ3為磨耗層泊松比，下同。

圖1 第一階段結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

根據(jù)混合式結(jié)構(gòu)模型假定第二階段的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型剖面如圖2所示，此階段假定水穩(wěn)層底基層已發(fā)生疲勞開(kāi)裂損害，瀝青混凝土基層與水穩(wěn)層底基層界面會(huì)因底基層發(fā)生破壞或者下沉而致使層間發(fā)生滑移，因而進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，界面按照滑移對(duì)待；同時(shí)水穩(wěn)層底基層模量剩余值采用其原始值的1/5。通過(guò)模型計(jì)算出路基頂面壓應(yīng)變值εz,cal以及瀝青混凝土基層的層底拉應(yīng)變?chǔ)襱,cal。圖2中：E1/5為水穩(wěn)層底基層模量，其他參數(shù)意義同前。

圖2 第二階段結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

(4) 結(jié)構(gòu)容許累計(jì)重車數(shù)N的驗(yàn)算

關(guān)于結(jié)構(gòu)容許累計(jì)重車數(shù)的驗(yàn)算，法國(guó)規(guī)范體系主要采用反算方式，通過(guò)擬定結(jié)構(gòu)建立第一階段的結(jié)構(gòu)模型計(jì)算出各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力及應(yīng)變值，以該值作為容許值，利用容許值與當(dāng)量軸次關(guān)系式(1)、(2)以及式(4)反算出第一階段的可承受的累計(jì)重車數(shù)NPL1；同理通過(guò)第二階段的結(jié)構(gòu)模型計(jì)算出各結(jié)構(gòu)層的應(yīng)力及應(yīng)變值反算第二階段可承受的累計(jì)重車數(shù)NPL2，進(jìn)而求出結(jié)構(gòu)兩階段累計(jì)重車數(shù)N,要求N≤NPL才滿足設(shè)計(jì)要求。最后核查瀝青混凝土厚度與路面結(jié)構(gòu)層總厚度之比是否滿足定義的要求。

2 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞模式

法標(biāo)中關(guān)于混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)對(duì)各層厚度比例有明確界限。按照結(jié)構(gòu)組成從上至下由瀝青混凝土磨耗層、瀝青混凝土基層以及水穩(wěn)層底基層構(gòu)成，其中瀝青混凝土磨耗層和基層與路面總厚度之比K值最低為0.4～0.5，即瀝青混合料層的厚度與水穩(wěn)層的厚度相當(dāng)，如此主要是為了減緩反射裂縫的產(chǎn)生。

(1) 結(jié)構(gòu)破壞模式以及機(jī)理分析

法國(guó)路面規(guī)范及設(shè)計(jì)指南對(duì)混合式路面結(jié)構(gòu)的破壞類型及模式有所介紹，認(rèn)為混合式路面結(jié)構(gòu)在正常合理的施工條件下建成，路面結(jié)構(gòu)的破壞類型主要為疲勞裂縫和車轍。

且法國(guó)規(guī)范和指南根據(jù)混合式路面結(jié)構(gòu)破壞類型，構(gòu)建混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)破壞模型分為兩階段進(jìn)行的假設(shè)，以模擬結(jié)構(gòu)的破壞過(guò)程。

第一階段即剛施工完成的混合式結(jié)構(gòu)，假定各結(jié)構(gòu)層處于黏結(jié)狀態(tài)，由于底基層采用半剛性水穩(wěn)材料，依靠底基層半剛性材料的強(qiáng)大支撐和層間黏結(jié)作用，在車輛荷載累積作用下水穩(wěn)層材料層底產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂，該階段在車輛作用下瀝青混凝土基層層底拉應(yīng)力較小，不考慮車輛荷載對(duì)瀝青混凝土基層產(chǎn)生的損傷作用，該階段下路表面未出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂；第二階段為在車輛荷載累積作用下水穩(wěn)層已經(jīng)產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂，底基層整體強(qiáng)度和支撐作用下降，在荷載作用下底基層將會(huì)有微小的下沉，此時(shí)的水穩(wěn)層底基層與瀝青混凝土基層的層間作用發(fā)生改變，由黏結(jié)狀態(tài)改變?yōu)榛谱饔?，瀝青混凝土基層在車輛荷載作用下將產(chǎn)生更大的彎曲變形，其層底將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變，經(jīng)過(guò)車輪荷載累積作用導(dǎo)致基層底產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂并最終導(dǎo)致表面出現(xiàn)疲勞裂縫。

(2) 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果分析

為深入了解混合式結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理以及認(rèn)識(shí)兩個(gè)階段的瀝青混合料基層層底拉應(yīng)變以及水穩(wěn)層底基層拉應(yīng)力在不同階段受標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下的變化情況，擬對(duì)8 cm瀝青混凝土面層BBSG2+13 cm瀝青混合料基層GB3+25 cm水泥穩(wěn)定碎石的混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。表1為采用ALIZE-LCPC路面軟件計(jì)算的各結(jié)構(gòu)層應(yīng)力應(yīng)變值。

表1 第一、二階段結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

表1顯示：第一階段的基層GB3拉應(yīng)變值為8.5×10-6，水穩(wěn)層的拉應(yīng)力為0.657 MPa(水穩(wěn)層的抗拉強(qiáng)度為0.9 MPa)；第二階段的基層GB3拉應(yīng)變值為143.5×10-6，水穩(wěn)層的拉應(yīng)力為0.508 MPa。

通過(guò)以上計(jì)算分析可得，第一階段由于瀝青混合料基層GB3的層底拉應(yīng)變值非常小，理論上小于70×10-6，是疲勞耐久極限值，將不會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞；而水穩(wěn)層的拉應(yīng)力為0.657 MPa，應(yīng)力水平為73%，應(yīng)力水平較高，水穩(wěn)層在荷載累積作用下將會(huì)首先產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂，此時(shí)裂縫尚未反射至路表面；從受力分析可知混合料結(jié)構(gòu)的第一階段破壞模式的合理性。第二階段為水穩(wěn)層底基層開(kāi)裂后，按照法國(guó)規(guī)范建議水穩(wěn)層模量折減為原值的20%，同時(shí)瀝青混合料基層與水穩(wěn)碎石底基層的層間黏結(jié)狀態(tài)變?yōu)榛瑒?dòng)狀態(tài)。此時(shí)計(jì)算結(jié)果顯示瀝青混合料基層GB3的層底拉應(yīng)變值提高了約17倍，達(dá)到143.5×10-6，應(yīng)變水平將會(huì)大幅度提高，瀝青混合料GB3層將在荷載累積作用下產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂,至此水穩(wěn)層的裂縫將透過(guò)基層反射至路面。以上計(jì)算結(jié)果分析顯示：結(jié)構(gòu)層應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)與結(jié)構(gòu)模型的分階段進(jìn)行模擬有很好的匹配度，采用兩階段進(jìn)行模擬較為合理。如采用一階段進(jìn)行設(shè)計(jì)則明顯不符合結(jié)構(gòu)的破壞模式。

3 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的各結(jié)構(gòu)層材料選擇

(1) 面層。法標(biāo)中對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)面層的要求主要體現(xiàn)在功能上，要求面層具備一定抵御車輪作用導(dǎo)致的磨耗作用，防止雨水下滲及使駕駛具有安全性和舒適性。混合式結(jié)構(gòu)瀝青路面建議選擇標(biāo)準(zhǔn)材料中的BBSG2、BBSG3、BBME2、BBME3，至于BBDR排水性混合料以及BBTM等超薄型混合料不建議采用。

(2) 基層?；鶎釉诜?biāo)中被認(rèn)為是非常重要的結(jié)構(gòu)層，主要承擔(dān)上部荷載向下傳遞至底基層或者路基頂面。其疲勞性能要求更高，為此法國(guó)規(guī)范對(duì)基層材料的抗疲勞性能強(qiáng)于面層，這一點(diǎn)與中國(guó)路面設(shè)計(jì)有很大差別，針對(duì)混合式路面結(jié)構(gòu)建議選擇GB3、GB4、EME2等抗疲勞性能較好的混合料，具體選擇何種針對(duì)項(xiàng)目具體情況進(jìn)行論證比選確定,而GB2以及EME1等基層材料相比抗疲勞性能不及上述3種，不建議采用。

(3) 底基層。法標(biāo)中混合式瀝青路面底基層可采用經(jīng)過(guò)水泥石灰以及道路專用黏結(jié)劑等水硬性半剛性材料，因而其可選材料較為寬泛。法國(guó)規(guī)范根據(jù)其配比及其相應(yīng)的力學(xué)特性將水硬性材料劃分為不同的力學(xué)等級(jí)，同時(shí)對(duì)底基層中不適宜的材料提出限制要求，如材料力學(xué)等級(jí)低于S1級(jí)的材料不能用作底基層材料。鑒于水硬性材料具有明顯的收縮導(dǎo)致的開(kāi)裂特性，水硬性材料要求施工時(shí)進(jìn)行預(yù)開(kāi)裂處理，這種強(qiáng)制性要求的做法也與中國(guó)的習(xí)慣不同。關(guān)于水硬性材料的力學(xué)指標(biāo)，建議設(shè)計(jì)前通過(guò)不同水泥摻量確定其力學(xué)指標(biāo)后再合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)椴煌貐^(qū)的水硬性材料可能會(huì)有很大差異。

4 法標(biāo)混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的注意事項(xiàng)

法標(biāo)中混合式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法總體是建立在室內(nèi)試驗(yàn)獲得具體的設(shè)計(jì)參數(shù)并結(jié)合法國(guó)本土實(shí)際道路工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行修正的一套相對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算方法，需要根據(jù)具體的環(huán)境氣候進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以及結(jié)合所在地的調(diào)整計(jì)算過(guò)程的修正系數(shù)。如此導(dǎo)致在法國(guó)以外的國(guó)家使用該規(guī)范時(shí)需要進(jìn)行很多專項(xiàng)研究工作。例如等效溫度、相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸載的重車車輛破壞系數(shù)CAM值以及結(jié)構(gòu)修正系數(shù)等參數(shù)的確定都需要進(jìn)行研究才能獲取，法國(guó)規(guī)范中只是提供其本土設(shè)計(jì)參數(shù)。

5 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

5.1 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)

(1) 法標(biāo)中由于對(duì)混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的瀝青層厚度占比有明確要求，從結(jié)構(gòu)構(gòu)造上分析，因水穩(wěn)層底基層厚度一般不低于20 cm，進(jìn)而導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)的瀝青層厚度一般不低于20 cm。20 cm以上的瀝青層在抵御氣候變化引起水穩(wěn)層底基層的干濕變形以及溫度變化引起熱脹冷縮變形造成的損傷方面可起到較好的保護(hù)作用。

根據(jù)大連理工大學(xué)康海貴等實(shí)測(cè)瀝青路面溫度場(chǎng)分布規(guī)律可知，距離路面表面越遠(yuǎn)其受到氣溫影響越小，溫度梯度越小，溫度隨著深度的增加，溫度變化速率逐漸減小，根據(jù)其研究過(guò)程可知：在20 cm以下的路面內(nèi)部每天的溫度變化范圍較小(25 cm時(shí)不超過(guò)2 ℃)，而混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的水穩(wěn)層已經(jīng)處于該范圍以下，其受每天氣溫頻繁變化導(dǎo)致的疲勞損傷將會(huì)顯著降低，進(jìn)而一定程度上延緩了水穩(wěn)層底基層開(kāi)裂。結(jié)構(gòu)組合上依靠半剛性底基層的強(qiáng)大支撐作用，充分發(fā)揮了水穩(wěn)材料優(yōu)點(diǎn)，也能使瀝青層材料疲勞開(kāi)裂大幅度延緩。

(2) 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)相比全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)可大幅度降低瀝青層厚度，明顯降低建設(shè)造價(jià)。

如重交通量等級(jí)下，運(yùn)營(yíng)期累計(jì)6.52×106輛重車作用下(假定CAM瀝青層=0.8，CAM水穩(wěn)層=1.3，路基強(qiáng)度統(tǒng)一采用120 MPa路基強(qiáng)度)采用全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)為5 cmBBSG2面層+28 cmGB3基層才能滿足要求，總厚度為33 cm，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果

而采用混合式結(jié)構(gòu)則為5 cmBBSG2面層+17 cmGB3基層+22 cm水穩(wěn)碎石GC3底基層，總厚度為44 cm才可滿足，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的第一、二階段計(jì)算結(jié)果

根據(jù)以上結(jié)構(gòu)層，考慮不同地區(qū)路面材料單價(jià)差別較大，通過(guò)擬定不同參考單價(jià)計(jì)算兩種結(jié)構(gòu)的單價(jià)，計(jì)算結(jié)果如表4所示。通過(guò)分析了解可知，采用混合式路面結(jié)構(gòu)相比采用全厚式瀝青路面可明顯降低建設(shè)期工程造價(jià)，降幅為14%～17%。

表4 全厚式瀝青路面與混合式瀝青路面造價(jià)對(duì)比 元/m2

5.2 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

(1) 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)由于采用了水穩(wěn)層作為底基層，其結(jié)構(gòu)破壞很大程度上受控于水穩(wěn)層的完整性，盡管受上部瀝青層的保護(hù)使其能夠延緩開(kāi)裂，但是在車輛荷載作用下以及受環(huán)境氣候變化引起收縮導(dǎo)致的橫向裂縫將是難免的，當(dāng)出現(xiàn)了輕微的橫向裂縫時(shí)為了避免橫向裂縫的擴(kuò)展導(dǎo)致路面加速破壞需要及時(shí)進(jìn)行裂縫封堵。如此導(dǎo)致道路養(yǎng)護(hù)成本相比全厚式瀝青路面會(huì)有所增加。

(2) 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)采用了水穩(wěn)材料等半剛性材料作為結(jié)構(gòu)層，使得其承受多軸貨車重載載荷作用產(chǎn)生損傷相比全厚式瀝青路面有大幅度增加。根據(jù)法標(biāo)規(guī)范NF 98-082中提到的關(guān)于不同聯(lián)軸的單個(gè)軸載相當(dāng)于標(biāo)軸軸載產(chǎn)生的折算系數(shù)如式(5)，CAM計(jì)算公式如式(6)：

(5)

(6)

式中：A為不同聯(lián)軸的單個(gè)軸載相當(dāng)于標(biāo)軸軸載產(chǎn)生的折算系數(shù)；K為取決于路面結(jié)構(gòu)和車軸的幾何特征，如表5、6所示；a為取決于路面材料的抗疲勞性能，瀝青混合料基層與底基層取5，水穩(wěn)層半剛性材料取12；P為不同聯(lián)軸的單個(gè)軸載重量(kN)。

表5 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)K值

表6 全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)K值

由表5及式(5)可知：隨著聯(lián)軸數(shù)從單軸到三聯(lián)軸，對(duì)于水穩(wěn)層的K值從1提高到113，且三聯(lián)軸的單軸超過(guò)13 t后，將按照12次方的冪級(jí)數(shù)遞增。為驗(yàn)證上述說(shuō)法，通過(guò)一輛六軸超載車總重78 t進(jìn)行計(jì)算，按照前軸6 t、雙聯(lián)軸中軸30 t(15 t +15 t)、三聯(lián)軸后軸42 t(13.5 t +13.5 t +13.5 t)，經(jīng)計(jì)算可知，該輛超載車針對(duì)水穩(wěn)層的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸數(shù)折算系數(shù)CAM=666.8，而對(duì)于瀝青基層和底基層該輛超載車對(duì)瀝青基層和底基層的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸數(shù)折算系數(shù)CAM=7.07，兩者相差約94倍。說(shuō)明超載車輛對(duì)半剛性材料路面的破壞比瀝青層材料的破壞更為嚴(yán)重。

針對(duì)這一特性，在運(yùn)營(yíng)道路的重車比例中，多軸車占比較大且存在一定程度的多軸車的單軸超載，采用混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)不如全厚式瀝青路面抵御多軸車超載能力。

6 結(jié)論

(1) 法標(biāo)混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)按照混合式結(jié)構(gòu)的破壞模式采用兩階段進(jìn)行模擬結(jié)構(gòu)破壞過(guò)程建立的計(jì)算方法是一種值得借鑒的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法；通過(guò)計(jì)算分析顯示：結(jié)構(gòu)層應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)與結(jié)構(gòu)模型的分階段進(jìn)行模擬有很好的匹配度，分析認(rèn)為采用兩階段進(jìn)行模擬較為合理。

(2) 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)面層材料主要選擇BBSG2、BBSG3、BBME2、BBME3，基層材料選擇GB3、GB4、EME2，底基層采用水硬性材料，鑒于不同地區(qū)的水硬性材料可能會(huì)有很大差異，水硬性材料的力學(xué)指標(biāo)，建議設(shè)計(jì)前通過(guò)不同水泥摻量確定其力學(xué)指標(biāo)，以便合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3) 混合式瀝青路面相比半剛性路面能夠較好減少橫向反射裂縫的出現(xiàn)，同時(shí)造價(jià)上相比全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)能夠降低，該結(jié)構(gòu)在高等級(jí)道路上具有一定推廣使用價(jià)值。

(4) 混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)采用了水硬性半剛性材料作為承重結(jié)構(gòu)層，分析認(rèn)為多軸超載貨車對(duì)混合式路面產(chǎn)生損傷相比全厚式瀝青路面有大幅度增加。采用混合式瀝青路面結(jié)構(gòu)不如全厚式瀝青路面抵御多軸車超載能力。