重载道路路面设计方法探究(道路路面设计荷载)

摘要：重载道路运行车辆的荷载较高，载重超过30t，对路面损伤较大，需通过合理设计强化路面结构。基于此，提出一种重载道路路面的设计方法，结合重载道路路面工程实践，总结设计方法的实践要点，为重载道路路面设计工作提供参考。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

关键词：重载道路；路面设计；轴载
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0引言文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

随着交通行业的发展，大件货物的运输增多，运输车辆的轴重仪检测结果显示，其单轴轴重大多超过13t，且部分运输车辆存在超载现象，加大路面负荷，缩短道路使用寿命。对此，需根据重载车辆设计专用重载道路路面。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

1重载道路路面设计方法文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

重载道路的运行车辆荷载显著高于常规车辆，重载道路路面设计方法与常规道路路面设计有所差异。本文结合重载车辆特点，提出一种路面设计方法，确保设计路面结构具备较高承载力，提高重载道路路面结构强度，避免其在车辆荷载作用下出现损坏。设计流程要点如下。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

1.1交通分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

在道路路面设计前，需获取道路的交通量、车辆轴载等数据，计算道路路面使用期限内的累计标准轴载作用次数及方向系数。以沥青路面为例，其轴载换算采用不同等效换算公式。弯沉等效公式、弯拉等效公式、车辙等效公式依次见式（1）～（3）：式（1）～（3）中：C1、C1'为车辆的轴数系数；C2、C2'为车辆的轮组系数；N为不同轴载的累计作用次数，其计算公式为：式（4）中：N1为标准轴载情况下的行车道使用初期的累计作用次数；γ为当量轴次增长率，为道路的常规车辆与重载车辆预测运行增长率的平均值；t为行车道使用时间。同时，设计人员应结合重载道路的实际应用状况，根据道路的交通量与车辆分布运行状况，明确重车方向，规划设计道路的轻车车道与重车车道，分别设计不同方向，避免重载道路中的轻车方向设计的路面结构相对保守，具备过高承载力，浪费路面建设材料。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

1.2路面结构设计文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

在完成路面系数分析后，需拟定路面结构，选择合适材料，使路面弯沉值与最大拉应力符合要求。考虑到重载道路的特殊性，沥青路面的典型结构包括四类，从下至上的路面结构顺序如下：①土基层、石灰土层、水泥稳定级配碎石层、沥青混凝土层；②土基层、二灰土或石灰土层、二灰碎石层、沥青混凝土层；③土基层、二灰土层、水泥石灰稳定级配碎石/砾石层、沥青混凝土层；④石灰土层、水泥碎石层、振碾式混凝土层、沥青混凝土层。设计人员可根据实际状况计算各类型路面结构的弯沉值与最大拉应力等参数，选择某一典型路面结构，也可根据典型路面结构的各个层次，重新排列组合，最大限度提高路面结构性能。在路面结构的自由组合中，基底层可选用的材料包括石灰土、二灰土、碎石灰土等；基底层上方材料可选择水泥碎石、二灰碎石或水泥稳定碎石等；基层材料可选择贫混凝土、粗粒式沥青混凝土、连续配筋混凝土等，面层材料以沥青混凝土或水泥混凝土为主。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

1.3路面厚度计算文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

明确路面结构后，设计人员需根据设计弯沉值计算各层路面结构的厚度，并通过弯拉应力、车辙等参数验算，评估路面结构类型与参数的合理性，如符合标准要求，即可完成路面设计。反之，则需调整路面结构类型与各层路面结构厚度。在实际设计中，建议设计人员采用试算法，首先明确路面结构各个面层的厚度容许范围，再确定最佳路面厚度，具体流程如下：根据路面结构设计结果，选择合适的基层类型与各层路面原材料，初步估计其面板厚度，再根据材料厚度、路面结构各层强度及弹性模量，明确基层顶面，并计算回弹模量；最后根据相关标准规范，计算荷载应力，并评估其是否符合规范要求[1]。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

2重载道路路面设计实例文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

2.1工程概况文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

本文以某沥青路面工程为例，探究重载道路路面设计实践要点。该沥青路面工程属于主干路，建设单位为提高主干路的承载力，新建沥青路面，建造重载道路路面。结合主干路的历年轴载测试数据，重载车辆的交通量如表1所示。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

2.2交通分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

设计人员结合表1中的基础数据，开展相关分析，计算的路基回弹模量为48MPa。为简化后续重载道路路面数据计算，设计人员将该主干路的交通量增长率设为6%，将该主干路的弯沉等效轴载增长率设计为9%，将该主干路的弯拉等效轴载增长率设计为12%；将单轴双轮车辆100kN轴重作为主干路的标准轴载。按照上述等效换算公式，计算的弯沉等效初始日标准轴载作用次数为75934次，弯拉等效对应的作用次数为833187次。结合该主干路的设计年限（12年），计算在设计年限内，该主干路的累计作用次数。根据弯沉等效计算公式，计算的累计作用次数为2.79×108次；根据弯拉等效计算公式，计算的累计作用次数为3.67×109次。结合主干路的历年交通运行状况，发现重载车辆的运行方向集中于由南到北的方向，将由南到北方向的车道作为重载车道，由北到南方向的车道作为轻载车道，重新进行重载车道的路面规划设计，减少重载道路路面设计与施工的工作量，提高工程效益，避免资源浪费[2]。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

2.3路面结构设计文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

设计人员结合主干路的实际状况，重新排列组合路面结构层次，按照从下至上顺序，设计的路面结构为：土基、二灰土层、5%水泥稳定碎石层、粗粒式沥青混凝土层、中粒式沥青混凝土层。其中，土基层的荷载为48MPa，二灰土层的荷载为750MPa，水泥稳定碎石层的荷载为1500MPa；沥青混凝土层的荷载受温度影响。在15℃时，粗粒式沥青混凝土层的荷载为1400MPa，中粒式沥青混凝土层的荷载为1600MPa；在20℃时，粗粒式沥青混凝土层的荷载为1000MPa，中粒式沥青混凝土层的荷载为1100MPa。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

2.4路面厚度计算文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

设计人员结合上述路面结构参数，将二灰土层的厚度设计为35cm，将粗粒式沥青混凝土层的厚度设计为8cm，中粒式沥青混凝土层的厚度设计为4cm；再根据该主干路的设计弯沉值（0.135mm），计算水泥稳定碎石层的厚度，计算结果为42.84cm，最终设计为43cm。根据各个路面结构层的厚度，进行基层拉应力、最大轴重拉应力。其中，基层拉应力的计算结果显示，其数值低于容许拉应力，符合要求。最大轴重拉应力的计算以主干路的最大轴重为基础（235kN），根据荷载图式计算最大轴重情况下，路面基层底面的最大拉应力，数值为0.186MPa；路面底基层底面的最大拉应力数值为0.153MPa，均符合对应结构材料的极限强度要求，表明路面厚度设计合理[3]。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

2.5对比分析文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

为验证本文提出重载道路路面设计的可行性与有效性，按照常规路面设计方法，对该主干路进行路面设计。设计结果如下：计算的弯沉等效初始日标准轴载作用次数为39006次，弯拉等效对应的作用次数为409869次，均低于重载道路路面设计结果；根据弯沉等效计算公式，计算的累计作用次数为1.2×108次；根据弯拉等效计算公式，计算的累计作用次数为1.26×109次，均低于重载道路路面设计结果；路面结构与重载道路面相同，5%水泥稳定碎石的厚度设计为33cm，低于重载道路路面设计结果。对比分析可知，在重载道路路面设计方法指导下，设计的路面结构厚度更大、可承受荷载更高，能够延长道路路面使用寿命，确保主干路在设计年限内，顺利完成交通运行，避免其被破坏。总的来说，和常规设计相比，本文提出的重载道路路面设计方法可显著提升道路结构性能，在重载车辆运行较多的道路路面设计中具有较强的适用性，可在设计工作中推广应用。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

3结语文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

综上所述，在重载道路路面设计中，设计人员应结合道路运行的重载车辆相关数据，开展交通分析，明确车辆系数和最大轴重等信息，再实施路面结构设计，选择合适材料，确保弯沉值与最大拉应力符合要求后，计算各层厚度，完成路面设计，延长道路使用寿命。文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

参考文献：文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

[1]孟琦.重载交通路段的道路路面设计方法探析[J].公路交通科技（应用技术版），2017，13（10）：156-157.文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

[2]陈广浩.浅析重载道路路面的设计方法[J].城市道桥与防洪，2014（8）：27-29，7.文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html

[3]刘颖.重载道路路面设计方法研究[D].西安：长安大学，2001.文章源自自学土木网-https://www.zxtm.com/fangan/lqgc/22966.html