【正文】 角度分析了其受力情況，得出了如下結(jié)論:陡坡路段隨著坡度的增加，路表彎沉值也相應(yīng)的增大，層底拉應(yīng)力相應(yīng)的增加，剪應(yīng)力迅速增大。其計(jì)算結(jié)果顯示，最大正應(yīng)力出現(xiàn)在面層底部?jī)奢喼行奶?，最大拉?yīng)力出現(xiàn)在基層底部輪隙中心處，最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在面層中部。他認(rèn)為，軸載不變的情況下，對(duì) 2IN 厚的瀝青面層，當(dāng)接觸增大 50%的時(shí)候，將會(huì)導(dǎo)致疲勞壽命降低 85%。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 重載交通荷載研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)道路使用中，重載交通特性很明顯，嚴(yán)重影響了路面的使用壽命。山區(qū)高速的地形地質(zhì)復(fù)雜，起伏性大，決定了線(xiàn)性的不確定性，長(zhǎng)大下坡比一般高速多；山區(qū)高速公路結(jié)構(gòu)物多，橋隧比例高，橋面鋪裝以及隧道路面增多；通常，山區(qū)高速公路的海拔高，氣候環(huán)境復(fù)雜，凌冰路段出現(xiàn)多。在路面設(shè)計(jì)中，軸載是一個(gè)關(guān)鍵的因素，按照現(xiàn)行規(guī)范，采用的是累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)作用次數(shù)這個(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，它是通過(guò)交通量調(diào)查和每種車(chē)型的額定換算系數(shù)來(lái)?yè)Q算得到。山區(qū)高速公路地質(zhì)復(fù)雜，環(huán)境難以預(yù)測(cè)，路面病害多發(fā)。而且隨著交通量的不斷增大，并伴隨著許多超載超限的車(chē)輛，使得路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)車(chē)轍、裂縫、擁抱、泛油、水損害等早期破壞，給國(guó)家?guī)?lái)了許多的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)交通部信息，到 2010 年 4 月截止，全國(guó)高速公路總里程到達(dá) 萬(wàn)公里，其中，國(guó)家高速達(dá)到 萬(wàn)公里，已經(jīng)居于世界第二[1]。圖 1 為 2006 至 2010 年全國(guó)高速公路里程變化情況。我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，我國(guó)的山地占國(guó)土面積的 33％，丘陵占 10％，崎嶇高原占 10％以上，大體上講，山區(qū)面積占國(guó)土 50％以上，并且山區(qū)大部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)滯后，為提高人民生活水平，交通便利是一個(gè)必要條件，因此，解決好山區(qū)的交通狀況非常的重要。比如陡坡路段車(chē)轍嚴(yán)重，凌冰路段抗滑性能差以及路面結(jié)構(gòu)水損害嚴(yán)重等。然而，隨著近年來(lái)交通量的不斷增大，伴隨著超載、重載的大量出現(xiàn)，采用規(guī)范方法和實(shí)際不合，導(dǎo)致較大的差異，根據(jù)規(guī)范換算得到累計(jì)當(dāng)量軸次遠(yuǎn)小于實(shí)際。針對(duì)山區(qū)高速公路出現(xiàn)的“幾多”特點(diǎn)（陡坡路段多，橋面鋪裝多，隧道鋪裝多），以及超載、重載交通的影響，對(duì)其進(jìn)行深入研究，有助于山區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)與施工，對(duì)山區(qū)高速公路路面鋪裝起到借鑒作用，達(dá)到減少路面早期病害的目的，提高路面使用性能，提供一個(gè)安全舒適的路面環(huán)境。重載交通有如下特點(diǎn)：軸載重、軸載作用次數(shù)多、接地壓力分布不均、輪胎胎壓大和動(dòng)力學(xué)特征明顯等特點(diǎn)。作者通過(guò) AASHTO 實(shí)驗(yàn)路段的研究，得到了基于 Finn 模型的重載下瀝青路面開(kāi)裂率大于 30%和小于 10%的疲勞模型為：Philip 情況，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)車(chē)輛空載高胎壓和滿(mǎn)載低胎壓引起的疲勞損壞是相同的，同時(shí)表明，方向輪引起的橫向應(yīng)變是疲勞破壞的關(guān)鍵指標(biāo)。剪應(yīng)力主要作用區(qū)域出現(xiàn)在面層，其對(duì)路面產(chǎn)生不利影響。朱耀昆，朱士東，吳玉財(cái)?shù)韧ㄟ^(guò)路面結(jié)構(gòu)理論計(jì)算分析，探討提高模量對(duì)路面性能的影響，利用有限元模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，并確定試驗(yàn)段的路面結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)工后通車(chē)一年的高模量瀝青路面試驗(yàn)段與比較段的車(chē)轍發(fā)展跟蹤檢測(cè)比較，結(jié)果試驗(yàn)段模量提高后 (提高為對(duì)比段的 倍左右 )，盡管長(zhǎng)陡坡路段的當(dāng)量荷載作用次數(shù)比對(duì)比段提高了 倍，試驗(yàn)段的車(chē)轍深度仍較對(duì)比段減少了20％以上，表明高模量試驗(yàn)段路面具良好的抗車(chē)轍能力。劉艷華，劉英軍研究了關(guān)于重交通的陡坡路段以及被礦山包圍區(qū)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。吳玉財(cái)對(duì)礦物纖維瀝青砼用于陡坡路面的適用性進(jìn)行分析。樂(lè)昌至廣州高速公路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“廣樂(lè)高速公路”）北起韶關(guān)樂(lè)昌，自北向南經(jīng)韶關(guān)、清遠(yuǎn)，終點(diǎn)廣州花都，主線(xiàn)全長(zhǎng)約 260km。 研究?jī)?nèi)容本文以廣樂(lè)高速路面設(shè)計(jì)項(xiàng)目為依托，對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，內(nèi)容如下：對(duì)廣樂(lè)高速交通荷載進(jìn)行研究，分析重載下軸載換算系數(shù)，通過(guò)軸載譜得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)軸次；通過(guò) ANSYS 有限元對(duì)重載下瀝青路面進(jìn)行力學(xué)分析，為重載瀝青路面設(shè)計(jì)提供依據(jù)；對(duì)陡坡路段瀝青路面設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究對(duì)以水泥混凝土橋面板瀝青混凝土鋪裝層的橋面鋪裝層設(shè)計(jì)進(jìn)行研究對(duì)隧道復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究 研究方法和技術(shù)路線(xiàn) 研究方法（1）文獻(xiàn)資料收集針對(duì)研究對(duì)象，通過(guò)重慶交通大學(xué)圖書(shū)館，西南情報(bào)信息中心以及項(xiàng)目相關(guān)業(yè)主單位和設(shè)計(jì)院，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)業(yè)書(shū)店等方式查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解課題國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顟B(tài)和研究方向，相關(guān)研究理論基礎(chǔ)，以及實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)資料，以便了解本課題研究對(duì)象，為課題研究提供基礎(chǔ)。通過(guò)文字，圖形，表格等形式得到理論分析成果，從而得到本課題的相關(guān)研究成果資料。我國(guó)的山地占國(guó)土面積的 33％，丘陵占 10％，崎嶇高原占 10％以上，大體上講，山區(qū)面積占國(guó)土 50％以上，并且山區(qū)大部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)滯后，為提高人民生活水平，交通便利是一個(gè)必要條件，因此，解決好山區(qū)的交通狀況非常的重要。2 陡坡路段多。4 海拔高，凌冰路段多。 裂縫瀝青路面產(chǎn)生裂縫的原因很復(fù)雜，按其成因可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫，按其形式分則有縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂與網(wǎng)裂幾種。車(chē)轍車(chē)轍是瀝青路面的一種主要損壞形式，大都發(fā)生在實(shí)行渠化交通的高等級(jí)公路上。麻面面層混合料瀝青用量不足，礦料級(jí)配偏粗或嵌縫料規(guī)格不當(dāng)，以及低溫、雨季施工時(shí)路面未能成型，致使粒料脫落，即形成麻面。1波浪波浪是路面表面沿縱向形成的有規(guī)則的凹凸起伏的一種變形。并且產(chǎn)生病害的機(jī)理也不盡相同，可能是一個(gè)原因?qū)е碌慕Y(jié)果，也可能是多個(gè)原因綜合作用的結(jié)果。 瀝青路面設(shè)計(jì)方法概述目前，國(guó)際上瀝青路面設(shè)計(jì)方法有很多類(lèi)型，而主要包括 AASHTO 路面設(shè)計(jì)方法、shell 瀝青路面設(shè)計(jì)方法、CBR 設(shè)計(jì)法以及我國(guó)規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)方法。1）路表彎沉為控制路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度，防止路面結(jié)構(gòu)各層和路基在荷載作用下產(chǎn)生過(guò)大的變形，采用彎沉設(shè)計(jì)指標(biāo)——路基路面結(jié)構(gòu)表面在雙圓均布荷載作用下輪隙中心處的實(shí)側(cè)路表彎沉值小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值 ld，作為確定瀝青路面結(jié)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。3 設(shè)計(jì)步驟我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)中路面結(jié)構(gòu)層厚度的確定按照以下步驟進(jìn)行：（1）按照設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，確定相關(guān)參數(shù)，包括面層類(lèi)型、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量軸次、面層類(lèi)型、設(shè)計(jì)彎沉值和彎拉應(yīng)力。根據(jù)材料進(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)測(cè)得相應(yīng)材料的抗壓強(qiáng)度和抗壓回彈模量。 AASHTO 設(shè)計(jì)方法AASHTO 設(shè)計(jì)方法采用現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)(PSI)作為衡量路面使用性能的指標(biāo)，其值可通過(guò)對(duì)路面的使用性能進(jìn)行客觀量測(cè)和主觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法確定[31]。 SN‐‐‐‐路面結(jié)構(gòu)數(shù)，其值為 H ‐‐‐‐分別為瀝青面層、基層和墊層的厚度 a ‐‐‐‐與各結(jié)構(gòu)層材料類(lèi)型和性質(zhì)有關(guān)的層位系數(shù)， E ‐‐‐‐路基土的有效回彈模最 為便于設(shè)計(jì)，研究者根據(jù)上述公式繪制諾漠圖，以便使用者使用。分析期按道路條件選用，一般為 20 或 30 年年。分期修建時(shí)，各階段的目標(biāo)可靠度按下式確定: (4)確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)能力指數(shù)變化量 PSI。(7)確定路面各結(jié)構(gòu)層的層位系數(shù)依據(jù)各結(jié)構(gòu)層材料的室內(nèi)力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果，確定相應(yīng)的層位系數(shù)。根據(jù)環(huán)境〔凍脹和膨脹性土〕對(duì)服務(wù)能力指數(shù)變化量的影響，按已知的路面結(jié)構(gòu)數(shù) SN .重復(fù)計(jì)算調(diào)整實(shí)際能達(dá)到的使用性能期。每一層的材料用泊松和彈性模量表征。若置信水平擬提高到 95%，則應(yīng)將式中的 改為 。 第二章 交通荷載研究交通荷載是路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)之一，對(duì)路面使用壽命有至關(guān)重要的影響?，F(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)方法中，主要采用增量法和當(dāng)量法來(lái)對(duì)其進(jìn)行考慮。 交通軸載分析 車(chē)型和軸型汽車(chē)可分為貨車(chē)和客車(chē)兩大類(lèi)，其中，客車(chē)可分為轎車(chē)、中型客車(chē)和大型客車(chē)三類(lèi)。組合車(chē)的前軸也為單軸一單輪，后面的掣肘可以有 25 或 46 個(gè)以上，由單軸、雙聯(lián)軸或三聯(lián)軸組成。在路面設(shè)計(jì)時(shí)，不需要考慮 2 軸 4 輪的各種客車(chē)和貨車(chē)的作用，因?yàn)檫@些車(chē)輛對(duì)路面的損壞作用很小。如下表： AASHTO 瀝青路面軸載換算方法AASHTO 瀝青路面設(shè)計(jì)方法是以試驗(yàn)路行車(chē)試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)的方法，它是根據(jù)20 紀(jì) 50 年代末 60 年代初在渥太華和伊利諾斯州的大規(guī)模試驗(yàn)路成果得到的。其中，β和ρ的表達(dá)式如下式中，P單軸荷載或一組雙軸荷載上的荷載以千磅計(jì)；L0軸數(shù)，單后軸為 1，雙后軸為 2SN表示路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)弱的代表數(shù)，稱(chēng)路面結(jié)構(gòu)數(shù) SN= a1 D 1+ a 2D 2+ a 3D3 （3‐3）把β和ρ的表達(dá)式代入，并變換可得： 以不同車(chē)型的軸載 P 和軸數(shù) L 代人上式，即可得到不同的最終耐用性指數(shù) P時(shí)軸載間的換算公式。雙后軸的換算公式如其他車(chē)型為雙后軸，則 L0=2 每軸荷載為 x klbf，則總軸載為 P=2x，其軸載通過(guò)數(shù)以 N2x表示，則它與 100kN 單后軸標(biāo)準(zhǔn)軸載的換算公式是： 我國(guó)瀝青路面軸載換算方法換算基本原則由于路面實(shí)際作用的車(chē)輛種類(lèi)繁多，需要將不同軸重的軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載。我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載 100kN 為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以 BZZ—100 表示。 重載條件下軸載換算系數(shù)的確定我國(guó)規(guī)范中的相關(guān)軸載換算計(jì)算方法僅適用于小于 130kN 的情況，而對(duì)于大于 130kN 的情況沒(méi)有說(shuō)明。 換算方法分析為了符合我國(guó)國(guó)情，本文仍然采用我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中采用的換算理論進(jìn)行研究。本節(jié)選擇三種典型路面結(jié)構(gòu)從線(xiàn)性和非線(xiàn)性理論計(jì)算上對(duì)其進(jìn)行分析。 在線(xiàn)彈性體系下，換算系數(shù) b 與軸載換算指數(shù)是基于 5 式計(jì)算得到的。從計(jì)算結(jié)果得知：首先，不同結(jié)構(gòu)層組合對(duì) n 值的影響不大，而荷載的作用才是主要因素；其次，非線(xiàn)性模型下，荷載小于 130KN 時(shí)，基本成水平的直線(xiàn)，但大于 130 時(shí)，隨著荷載的增加，n 值也相應(yīng)增加，而且加速增加。基本資料的獲取本文根據(jù)文獻(xiàn)[33]對(duì)幾條高速在不同荷載下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其原因是材料在很大軸載的情況下，材料不能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀而形成永久變形，這樣就加大了路面的破壞。AASHTO2002 中，已經(jīng)去除累計(jì)當(dāng)量軸次的概念，采用基于軸載譜的各種疲勞模型進(jìn)行分析。軸載譜的參數(shù)包括很多，如車(chē)輛分布系數(shù)、小時(shí)調(diào)節(jié)系數(shù)、月調(diào)節(jié)系數(shù)、軸數(shù)系數(shù)、車(chē)道分布系數(shù)、輪跡分布系數(shù)、軸載分布系數(shù)等。（1）不分車(chē)型，按軸型分類(lèi)稱(chēng)重統(tǒng)計(jì)分類(lèi)時(shí)，根據(jù)不同軸載級(jí)位計(jì)算軸載換算系數(shù)，而后按如下公式計(jì)算:式中：ADTT設(shè)計(jì)車(chē)道年平均貨車(chē)交通量。kkk 類(lèi)車(chē)輛的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量換算系數(shù)jpj 軸型在 k 類(lèi)車(chē)輛中的組成比例kpk 類(lèi)車(chē)輛的組成比例標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)計(jì)算公式： 基于軸載譜的軸載換算研究提出上述研究中，用軸載譜的方法計(jì)算交通荷載已經(jīng)有很大進(jìn)步?；谖覈?guó)基本國(guó)情考慮，我國(guó)基本上在交通調(diào)查的時(shí)候把車(chē)型分為 6 類(lèi)，小貨車(chē)、中貨車(chē)、大貨車(chē)、拖掛車(chē)、小客車(chē)和大客車(chē)。年平均日交通量采用下式計(jì)算： 軸載譜參數(shù)的分析軸載譜參數(shù)包括車(chē)輛類(lèi)型系數(shù)、月調(diào)節(jié)系數(shù)、小時(shí)調(diào)節(jié)系數(shù)、軸數(shù)系數(shù)、軸載分布系數(shù)等，以下根據(jù)《廣東省高速公路交通運(yùn)行情況調(diào)查報(bào)告》提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。交通量調(diào)查情況如下： 交通量月調(diào)節(jié)系數(shù)交通量隨時(shí)間的變化對(duì)路面結(jié)構(gòu)的使用性能有很大的影響。如果在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度因環(huán)境因素的影響而下降，而如果這一時(shí)間段交通又較為集中，則路面結(jié)構(gòu)在這一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的破壞將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他的時(shí)間段。 廣樂(lè)高速交通參數(shù)確定通過(guò)上述分析，可以對(duì)廣樂(lè)高速交通參數(shù)進(jìn)行技術(shù)分析。整個(gè)廣樂(lè)高速公路勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目共分為 AAA3 三個(gè)土建設(shè)計(jì)合同段和 B 機(jī)電設(shè)計(jì)合同段，本合同段為 A2 設(shè)計(jì)合同段，起于清遠(yuǎn)市與韶關(guān)市交界的沙口農(nóng)場(chǎng)，止于英德市連江口老魚(yú)崗，全長(zhǎng) ?？梢钥闯鰞煞N方法計(jì)算得到差異很大。第四章 重載交通下瀝青路面力學(xué)響應(yīng)分析 重載交通規(guī)定近年來(lái)，我們國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，區(qū)域貿(mào)易也迅速增加，區(qū)域之間的交通量增大，對(duì)道路需求也越來(lái)越高，交通量增大不僅體現(xiàn)在數(shù)量上，而且超載重載也越來(lái)越多。所謂的重載交通是指道路通車(chē)后累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次大大超過(guò)一般水平，路面性能衰減超常規(guī)發(fā)展的現(xiàn)象。而鑒于我國(guó)的現(xiàn)階段發(fā)展情況，我們處于發(fā)展階段，出現(xiàn)大量的超限超載的情況，即是道路上的車(chē)輛軸重超過(guò)了規(guī)范的規(guī)定。 重載交通的規(guī)定和限值按照各個(gè)國(guó)家實(shí)際情況的不同，都會(huì)采取不同標(biāo)準(zhǔn)。隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)重載交通的限值規(guī)定也有所變化。 我國(guó)交通部 2000 年 2 月頒布的《超限運(yùn)輸車(chē)輛行駛公路管理規(guī)定》（交通部2000 年 2 號(hào)令）中規(guī)定重載車(chē)輛指：?jiǎn)屋S單輪軸重大于 6t、單軸雙輪軸重大于 10t、雙聯(lián)軸單輪大于10t、雙聯(lián)軸單雙輪混合軸軸重大于14t、雙聯(lián)軸雙輪軸重大于18t、三聯(lián)軸單輪軸重大于 12t、三聯(lián)軸雙輪軸重大于 22t 的車(chē)輛。 我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于公路等級(jí)的選擇有如下規(guī)定： 同時(shí)，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于交通等級(jí)的劃分根據(jù)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次 Ne(萬(wàn)次/車(chē)道) 或公路日平均汽車(chē)交通量(輛/日)劃分為五個(gè)等級(jí)。 在此，本論文選擇廣東省內(nèi)具有代表性的半剛性基層瀝青路面進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，其結(jié)構(gòu)組合參數(shù)如下： 參數(shù)的選取荷載參數(shù)在我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中，路面計(jì)算采用的仍然是單軸雙輪 100KN 為標(biāo)準(zhǔn)軸載，而且是圓形均布荷載。國(guó)內(nèi)外對(duì)此研究廣泛，Ikeda[36]通過(guò)實(shí)測(cè)和數(shù)學(xué)回歸的方法研究輪壓、輪載與平均接地壓力之間的關(guān)系，得到相應(yīng)的回歸方程；而南非 Beer 通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在重載作用下，胎面的接地壓力是高于