半刚性基层沥青路面面层层位功能
半刚性基层沥青路面应用探讨
许多研究表明 ,半刚性基层是沥青路面早期破 坏的主要内因之一 。笔者通过对半刚性基层沥青路 面的再认识 ,发现它本身存在许多难以解决的问题 。 2. 1 裂缝问题难以解决
半刚性材料经过拌和及压实后 ,由于本身的干 缩和温缩等特性会产生裂缝 ,在外界荷载作用下反 射到沥青路面上形成反射裂缝 。调查表明 ,水泥稳 定类半刚性基层沥青路面裂缝已成为该结构的主要 缺陷 ,不论南方还是北方 ,通车后 1～2 年内均出现 大量裂缝 。沈大高速公路鞍山段 1986 年竣工 ,1987 年 3 月在一段 854 m 长的路面上出现裂缝 10 条 ;沪 嘉高速公路 1988 年底竣工 ,1990 年 2 月即发现裂 缝 ,至 1994 年 16 km 道路发现裂缝 1 267 条 。由此 可见 ,不论是北方冰冻区还是南方非冰冻区 ,这类半 刚性基层沥青路面裂缝严重的事实是一样的 。在水 的浸泡以及行车荷载的冲刷破坏下 ,大量裂缝由线 性破坏迅速发展为网状开裂 ,直至导致结构性破坏 ; 而传统灌缝处理方法由于施工季节 、机械等因素制 约 ,并不能够起到防治作用 ;再加上温度 、湿度变化 , 反射裂缝的产生及发展削弱了结构强度 ,加速了面 层弯曲破坏 。 2. 2 透水性能不好
半刚性基层沥青路面沥青面层合理厚度探讨
【 ｙｗ ｒ ｓＳ ｍ－ ｇｄｂｓ ；ｅｔｒｓＲ ａｏａ ｌ ｔｉｋ ｅｓｄｓ ｎ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｅ ｉｒ ｉ ａｅ Ｆａｕｅ； ｅｓｎ ｂｅ ｈｃ ｎｓ ｅｉ ｉ ｇ １ 半 刚 性 基层 的特 点
我 国 高等 级 公 路 中 ． 青 路 面 占 ８ ％～ ０ 其 中 ９ ％采 用 半 刚性 沥 ０ ９ ％， ５ 距为 １ ． 当量 圆 直 径 ， 间 接 触 假 定 为 多 层 弹 性 体 系 、 间 完 全 连 ５倍 层 层
续接触条件。
选定 三 种 具 有 半 刚 性 基 层 的 沥青 路 面 进 行 设 计 参 数 性 能 分 析 ， 三 材 料 的抗 剪 、 磨 耗 强 度要 求 较 低 ， 要 求 有 足够 的抗 压 强 度 。 刚性 抗 但 半 种典 型结 构 包 括 ：） 统 半 刚性 基 层 沥 青 路 面 ２ 具 有 级 配 碎 石 过 渡 层 １传 ） 基 层 材料 具 有 较 高 的 抗 压 强度 和 抗 弯 拉 强 度 ， 且 具 有 随 龄期 增 加强 而 的 半 刚 性 基 层 沥 青 路 面 ３ 混 合 式 （ 青 碎 石 为 上 基层 ， 刚性 材 料 为 ） 沥 半 度 不 断 增 长 的 特 性 ， 有 较 小 的弯 沉 和较 强 的 荷 载 分 布 能 力 ， 应 重 具 适 下基 层 １ 青 路 面 。 沥 交 通发 展 的要 求 。 ５１ 结 构 Ｉ ． 基层 厚 度 计 算 当然 ， 刚性 基 层 也 存 在 一 些 不 足 ， 要 体 现 为 ： ） 刚性 基 层 的 半 主 （半 １ 通 过 计 算 结 果 分 析 如下 ： 收 缩开 裂 及 由此 引 起 的 沥青 路 面 反 射 裂缝 不 同程 度 的 存 在 。２半 刚性 （） ５１ 传 统 半 刚性 基 层 沥 青 路 面 设 计 时 ， 土 基 模 量 很 小 时 ， 计 层 ．． １ 当 设 基 层基 本 上 是 不 透 水或 者 渗 水 性 较 差 的 材料 ， 从 各 种 途 径 进 入 路 面 水 厚 度 由 路 表 弯 沉 指 标 控 制 ； 基 模 量 较 大 或 交 通 量 较 小 时 ， 计 层 厚 土 设 并 到 达基 层 后 ， 能 从 基 层 迅 速 排 走 ， 不 只能 沿 沥青 层 和 基 层 的 界 面 扩 度 由半 刚 性 底 基 层 层底 拉 应 力 指 标 控 制 。 半 刚性 基 层 为 设 计层 位 计 以 散 、 聚 。 以 ， 刚性 基 层 沥 青 路 面 的 内部 排 水 性 能差 是 造 成 路 面损 积 所 半 算 所 得 的 半 刚性 材 料 总 厚 度 小 于 以半 刚性 底 基 层 为 设 计 层 位 计 算 所 坏 的重 要 原 因 。３在 路 面 使 用 过程 中 ， 刚性 基 层 材料 的强 度 、 量 会 ｆ１ 半 模 得 的 半 刚性 材料 总 厚 度 。 在 干 湿 、 融循 环 以及 反 复 荷 载 的作 用 下 因 疲 劳 而逐 渐衰 减 。（） 刚 冻 ４半 ５１２ 由 弯 沉 指 标 控 制 计 算 得 到 的 设 计 层 厚 度 小 于 由 半 刚 性 底 基 层 ．． 性 基 层 损 坏 后没 有 愈 合 的 能 力 ， 难 以进 行 修 补 。（） 刚 性 基 层 很 难 且 ５半 层 底 拉 应力 指 标 控 制 得 到 的 设 计层 厚 度 ， 随土 基 强 度 的 增 大 相 差 幅 且 跨 年 度 施 工 。６半 刚 性基 层 施 工 表 面 处 理 和控 制 比较 困 难 。７半 刚 性 （） （） 度 增 大 ， 约差 值 为 ２５ ５ｍ。【 大 ．— ｃ 基 层 沥 青 路 面对 重 载 车 具 有较 大 的载 荷 敏 感 性 。 ５１ 半 刚 性 基 层 模 量对 设 计 层 厚 度 的 影 响 不 大 ， ． ３ 由基 层 模 量 的低 限
浅谈透层和封层的施工在沥青路面的半刚性基层的应用
浅谈透层和封层的施工在沥青路面的半刚性基层的应用迅猛发展的高等级公路在我国技术不断的得到完善，尤其是沥青路面的应用，沥青材料以其高适应性以及养护方便的优良性能等得到了公路建设工程界的认可和青睐。
沥青公路的基层在形变上较之其他路面的适应性要更强并且若是出现了病害容易修复，行车舒适度高，摩擦系数大，且噪音小、干净。
但是我国在有关无机结合料的基层以及沥青的混合料的各个面层之间的工艺处理的规定却很少，因此施工方在下封层等功能层也没有给予相应的重视。
因此文章通以提高公路的多面层的结构承载力以及抗水性能和耐久性为目的，对透层以及封层的结构型做了具体的论述，有针对的对施工工艺以及技术水平做了论述，以期公路建设可以达到其应有的效果。
标签：透层；封层；公路；刚性基层公路的路面在结构上都是多层结构，由面层以及半刚性的基层和垫层组成，面层通常使用沥青混凝土，基层则是由无机结合料构成。
这种结构再设计施工以及最初的设计中各层次之间的结合是最重要的。
而目前很多公路存在的病害的根本原因主要是两种：一种是水破坏，另一种则是不连续的面层造成的。
因此，基层的质量以及功能层的质量好坏与否都会直接对路面的使用寿命以及路面的质量造成影响。
1 透层所谓的透层就是一种透入基层表面的一种薄层，主要是煤沥青或者是乳化沥青和石油沥青在基层上的洒布所形成的。
并且从字面定义就可以看出，洒布的材料要渗透入基层，在基层的表面是不能残留有油膜的。
由于材料以及结构位置特点，透层既具有表面面层的水密性以及粘韧性，又具有基层的抗变形性和强度。
因此，从另一个角度看，透层也是可以作为无机结合材料过渡到有机结合料的一个耦合层。
1.1 机理。
透层在实质上是一种渗透层，位于无机结合料的表层，广泛应用于处理下面层以及基层之间结构。
主要的作用有以下几点：第一，对基层以及沥青面层的粘结性进行了增强，主要是由于材料深入了基层的空隙；第二，增强了基层表面对于细集料的结核性能；第三，基层在铺装后应当做养护，透层的处理工艺可以也是对基层养生的一种方式，不但保证了养生质量，同时也降低了养生费用；第四，形成了一个防水层，这是由于在透层渗透后基层的一些空隙被填满的缘故；最后，若是突发情况出现，而无法及时的对面层进行铺筑则可以对基层进行一定的防护，以防降雨以及临时行车对透层的破坏。
对我省农村公路沥青路面半刚性基层透层的探讨
外公司生产的乳化沥青 ， 以期达到理想 的施工效果 ， 可实际情 况却并非 如此 ， 由国外引进的乳化沥青照样不能渗透 到半 刚性 基层 中。为此 ， 一 些工程采用将 乳化沥青稀释后喷洒 ， 这样虽然 能透 入一些 ， 透入基层 但 的大部分是水。对于半刚性基层 中的细料 、 粉料成 分 ， 化沥青就像泼 乳 在一层 浓密的滤网上 ， 仅有水分可 以渗入 ， 而沥青 由于 自身的粘稠很难 渗 透 下 去 。所 以 ， 少 基层 的 细粉 含 量 ， 加 粗 集 料 的含 量 ， 一 定 程 度 减 增 在 上可以提高透层 油的渗透效 果。 四、 半刚性基层 透层对 沥青层受力状况的影响 我 国现行 《 公路 沥青 路面设计规范》 的结构设计 以弹性层状 体系理 论 为基础 ， 在设计结构层 厚度时 ， 假定沥青层和半 刚性基层之 间的接触 面是完全连续 的（ 具有充 分的摩阻 力 ）但 是 由于很 多工程在施工过 程 ， 中透层油 渗透量通常很 小 ，致使半刚性基层和沥青层之 间不 能很好地 联结 ， 两层 问脱 离 的现 象 很 普 遍 。 众 所 周 知 ， 青 路 面按 弹性 层 状 体 系 沥 进行路 面设计 时， 面各层 之间的界面条件（ 路 完全连续或滑动 、 滑动 ） 半 对沥青层层 内的应力应变状 态有很大的影响 ， 研究表 明， 当沥青层 和半 刚性基层 的界 面条件 由连续 状态变为滑动状态时 ，路表 面弯沉 变化虽 然不大 ， 但沥青层层底拉应力和沥青层剪应力变化却相 当大。 五 、 刚性 基 层 透 层 油 的选 择 半 在基 层上选择什 么作为透层 油一直是工程 上为之 困惑 的问题 ， 尤 其是对于半刚性基层 ， 很少有 国外较为成功的经验借鉴 。实践证 明， 乳 化沥青作 为半刚性基层 的透层 油时 ， 渗透效果并不理想 ， 而且其工程费 用相对 较高 （ 乳化 剂市场价 １Ｏ Ｏ元 厂）大量使 用会大幅提 高工程造 ｌＯ ｒ， 价， 对于技术标准等级相对较低的我省农村公路并不适用。 煤焦 油的渗 透效果最 好 ， 但煤焦 油中含有苯 、 、 、 萘 葸 酚等多种有害化学 物质成分 ， 对环境有严重的污染 ， 尤其是煤焦 油中含有强致癌物质 ， 所以不宜推荐 使用。 近年来 ， 在我省地方 道路建设 中 ， 由柴油 、 煤油 作为稀释剂 回配到 石油沥青中得到的液体沥青作为透层 油的情 况不断增加。其中尤以煤 油 回配 的 ＡＬ Ｍ ） ｌ２效 果 最 佳 ， 人 深 度 一 般 可 达 ５ １ｍｍ， 结 稳 （ 一 、 透 －０ 固 定， 效果十分理想。由柴油 、 煤油等稀释剂 回配到石油沥青中得到的液 体沥青 又称稀 释沥青 或回配沥青 ， 根据稀释剂挥 发速 度的快 慢 ， 分为快 凝、 中凝 、 凝 ３ 。 我 国 规 范 推 荐 采 用 由柴 油 回 配 的慢 凝 液体 石 油 沥 慢 种 青 Ａ （ ） １２ 或 由煤 油 回 配 的 中凝 液 体 石 油 沥 青 Ａ （ 一 １ ２作 为 Ｌ Ｓ － 、， Ｌ Ｍ） 、 透 层 油使 用 。
简答
第一章总论€路基路面的结构分层和各层位的主要功能2010分为面层、基层、路基垫层、和土基。
面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响。
基层主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基。
路基垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。
土基是路面结构的基础，坚固而又稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要保证。
€我国公路用土如何进行类型划分？土的粒组又如何进行区分？2009我国公路用土依据土的颗粒组成特征，土的塑性指标金和土中有机质存在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类。
土的颗粒组成特征用不同粒径粒组在土中的百分含量表示。
巨粒组（大于60mm的颗粒）质量多于总质量的50%的土称为巨粒土；粗粒土分为砾类土和砂类土两种，砾粒组（2~60mm的颗粒）质量多于总质量的50%的土称为砾类土，砾粒组质量小于或等于50%的土称为砂砾土；细粒组（小于0.075的颗粒）质量多于总质量的50%的土总称为细粒土。
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质€何为CBR？其反映材料的什么特性？2009CBR为加州承载比。
承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以他们的相对比值表示CBR值。
反应路基承载力，即土基在一定应力级位下的抗变形能力。
€当工作区深度大于路基填土高度应采取何措施?2009当工作区深度大于路基填土高度时，行车荷载的作用不仅施加于路堤，而且施加于天然地基的上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足工作区的要求，均应充分压实。
€不同轴载通行次数要求按等效原理进行轴载换算，说明等效原理的主要依据是什么？2009按等效原理换算为某一标准轴载的当量通行次数，我国选用双轮组单轴100KN作为标准轴载。
浅谈半刚性基层沥青路面透层及封层施工
浅谈半刚性基层沥青路面透层及封层施工摘要:笔者结合工程实例详细论述了半刚性基层上的透层、封层的作用机理、材料要求、施工工艺、施工质量控制要素等，强调指出透层重在“透”、封层重在“防水”的关键所在，通过加强其施工质量管理，做到两层紧密结合，提高层间粘结结合，从而使半刚性基层沥青路面施工收到良好效果。
关键词:沥青透层;SB S改性乳化沥青封层;作用机理;施工技术及工艺1 概述目前，我国高等级公路建设正突飞猛进地向前发展，因沥青路面具有对路基及基层形变的适应性强、养护和使用性能的恢复较容易、行车舒适、噪音小、磨擦系数大、防尘等特点，被广泛用于高速公路路面结构层。
这种结构层通常由沥青混凝土混合料面层、无机结合料稳定粒料半刚性基层以及垫层组成。
这种多层次结构在设计与施工时，其层间结合尤其是面层与基层的结合十分重要。
近年来，一些新建的高速公路过早地出现结构性病害，虽然造成这种病害的因素较多。
其根本原因应为“水破坏”和层面不连续所造成。
所以基层表面质量及功能层(即下封层)质量的好坏，将直接影响到路面的质量和使用寿命。
而在我国现行的沥青路面施工规范中，对于无机结合料基层和沥青混合料面层间的处治工艺的具体说明很少。
另外，通常施工单位对像下封层这样的功能层也不作一单独的结构层予以重视。
因此，为了使高等级公路路面多层组合体具有更好的结构承载力、耐久性和抗水害能力，对层间结合的功能层业界应给予足够的重视。
透层和封层是目前采用较广泛的两种性质沥青的不同结构型式，必须有针对性地加强施工工艺管理，全面提高施工技术水平，从而达到预期的效果。
2透层2.1 定义根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中规定，为了使沥青面层与无机结合料的基层结合良好，在基层上洒布乳化沥青、煤沥青或液体石油沥青而形成的透入基层表面的薄层称为“透层”。
可见，透层主要应该突出“透”字。
洒布的透层油要渗透下去，基层顶面不残留油膜。
也就是说透层只有渗透深度，而没有独立厚度。
沥青路面结构层半刚性基层设计
沥青路面结构层半刚性基层设计【摘要】通过对实际工程的调查、试验、分析和总结，提出高等级公路沥青路面半刚性基层设计中应注意的问题。
【关键词】半刚性基层；沥青路面；设计随着我国经济的发展，高等级路面特别是高速公路路面的结构、材料、设计、修筑、检测技术在不断进步和走向成熟。
为适应交通量日益增加和车辆荷载逐渐增大的需要，半刚性基层成为当前的突出代表，除少量水泥混凝土路面外，高等级公路几乎全部采用半刚性基层。
半刚性基层是指采用无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的基层。
常用的半刚性基层材料有石灰稳定土类；水泥稳定土类；石灰工业废渣稳定土类基层。
半刚性路面结构具有强度高、刚度大、水稳性好等优点，与传统的柔性基层沥青表处路面，无论是力学特性、破坏模式都存在着明显差异。
1. 结构组合方案设计、分析1.1土基试验及设计参数的确定。
土基的强度与稳定性直接影响道路结构性能及其使用寿命，为此，在工程设计时应对公路拟采用的填筑材料进行一定的物理性能、静力特性试验，并提供该填筑材料的物理性质试验指标、常规力学试验指标、固结排水剪三轴试验的非线性变形指标。
不同路基状况的土基回弹模量设计值，可根据室内试验法、换算法等，经综合分析、论证来确定。
若该土基已成型则可按《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）的规定确定。
应确保土基回弹模量的设计值不低于30MPa ，否则应根据具体情况掺加水泥、石灰、二灰、砂砾进行处治。
1.2结构方案选择。
1.2.1面层类型选择。
面层直接经受行车荷载和气候因素的作用，应具有较高的强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还应具有良好的平整度和粗糙度。
除承载能力外，半刚性路面的行驶质量或使用性能主要取决于沥青面层，要求沥青面层裂缝少、车辙轻、平整、抗滑性能好和经久耐用。
沥青面层能否达到这些使用要求，与所用沥青、沥青混合料的类型和性质以及沥青面层的厚度有密切的关系，应该根据各种沥青混合料的特性来选择合适的面层结构。
※路面结构分层及层位功能
路面结构分层及层位功能行车荷载和自然因素对路面的影响随深度的增加而逐渐减弱。
因此，对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。
为了适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑的。
面层面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的侵蚀和气温变化的影响。
因此，同其他层次相比，面层应具备较高的结构强度、抗变形能力、较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨、不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。
基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力,并扩散到下面的垫层和土基中去,实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。
基层受自然因素的影响虽不如面层强烈，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的侵湿，所以基层结构应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后产生过大的变形，导致面层损坏。
基层表面虽不直接提供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。
基层厚度太厚时，为保证工程质量可分为两层或三层铺筑。
当采用不同材料修筑基层时，基层的最下层称为底基层。
底基层底基层是基层下面的一层，用来加强基层承受和传递荷载的作用，在重交通道路和高速公路上多用之。
对底基层材料的强度和刚度的要求可以略次于基层。
垫层垫层是介于基层（或底基层）和土基之间的层次。
它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形。
同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。
故垫层常铺设在土基水温状况不良地段。
在冻深较大的地区铺设的能起防冻作用的垫层称为防冻层；在地下水位较高的地区铺设能起隔水作用或防止地表积水下渗的垫层称为隔离层。
修筑垫层的材料强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。
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TRANSPOWORLD 2012 No.18 (Sep)172前言随着国外耐久性沥青路面（或称长寿命沥青路面）设计理念的引进，我国道路工作者对沥青路面结构组合设计越来越重视，半刚性沥青路面结构的沥青面层厚度有逐渐增厚的趋势。
那么，沥青面层分几层设计合适，每一沥青层材料设计应侧重哪些方面的性能要求等，则是沥青路面结构设计必须要明确的关键问题，否则，盲目的增加沥青面层厚度将很难起到路面耐久的作用。
本文利用长寿命沥青路面设计分析软件BISAR3.0，以及希尔斯（Hills）和布来因（Brien）提出的温度应力计算公式，分析了半刚性基层沥青路面在沥青面层厚度、模量、行车荷载和环境温度等条件下的沥青面层应力分布规律，并依此确定沥青面层不同深度的功能分区，对指导半刚性基层沥青路面的沥青面层组合设计具有重要意义。
沥青路面结构与设计计算参数采用的半刚性基层沥青路面结构形式及参数见图1。
应力计算时采用垂直荷载作用下的弹性层状连续体系，荷载采用双轮组单轴载100KN作为标准轴载，单轮传压面当量圆直径21.30cm，轮胎接地压强0.7MPa，两轮中心距31.95cm。
计算点为单圆荷载中心处以下每2cm深度取一点。
利用BISAR3.0的沥青面层应力分布规律分析在半刚性基层沥青路面设计中，影响沥青面层内部里应力分布规律的主要变量有面层厚度、面层模量，以及行车荷载的大小等。
面层厚度对应力的影响分析在保持路面其他设计参数不变的条件下，改变沥青面层厚度（H 1为16cm～30cm），进行沥青面层不同深度处的拉应力（拉应力为负值时材料受压，拉应力为正值时材料受拉）、剪切应力的计算。
沥青面层不同深度处的拉应力、剪切应力随深度变化规律见图2、图3。
由图2可见，当面层总厚度H1从16cm增加到30cm时，应力为压应力的范围由距路表深度0～8cm增加到0～15cm；距路表深度8～15cm以下则表现为拉应力，并随深度增加而增大，均在面层底部达到最大值，因此，面层厚度对沥青面层层底拉应力峰值位置的影响不大。
同时随沥青面层总厚度的增加，面层底部最大拉应力值减小。
由此表明增加面层厚度有利于提高面层的抗疲劳破坏能力。
由图3可见，当面层厚度H 1从16cm增加到30cm时，剪应力沿路面深度先增大后减小，且均在6～7cm深度处剪应力达到最大值。
因此面层厚度对最大剪应力位置无明显影响。
面层模量对拉应力的影响分析在保持路面其他设计参数不变的条件下，改变沥青面层模量（E1为1000MPa～2400MPa），进行沥青面层不同深度拉应力和剪切应力的计算。
沥青面层不同深度处的拉应力、剪切应力随深度变化规律见图4、图5。
由图4可见，当面层模量E 1从1000Mpa增加到2400Mpa时，应力为压应力的范围变化不大，基本在距路表深度0～11cm范围内，而在距路表深度10cm以下则表现为拉应力，且拉应力随深度增加而增大，在面层底达到最大值。
同时，随面层模量的增加，面层底部最大拉应力增大。
总的来说，面层模量对层底拉应力峰值位置无明显影响。
由图5可见，当面层模量E 1从HIGHWAY现代公路半刚性基层沥青路面面层层位功能分析文/李海波魏如喜1732012年第18期 《交通世界》(9月下)1000Mpa增加到2200Mpa时，同样剪应力沿路面深度先增大后减小，且依然在距路表6～7cm深度处达到峰值，因此面层模量对最大剪应力位置无明显影响。
荷载对拉应力的影响分析在保持路面其他设计参数不变的条件下，改变轴载标准（轴载由100KN～200KN），进行沥青面层不同深度拉应力和剪切应力的计算。
沥青面层不同深度处的拉应力、剪切应力随深度变化规律见图6、图7。
由图6可知，当车辆荷载从100KN 增加到200KN时，正应力在距路表深度0～11cm范围内表现为压应力，距路表深度11cm以下表现为拉应力，且拉应力随着深度增加在增大，在面层底部达到最大值。
虽然面层底部最大拉应力随车辆荷载的增加而明显增大，但车辆荷载对层底拉应力峰值位置几乎没有影响。
由图7可见，随着荷载的增大，最大剪应力也较明显的增大，且剪应力峰值点深度略有下移，不过基本都位于距路表深度6～7cm范围。
同样车辆荷载变化对沥青面层最大剪应力位置无明显影响。
综上所述，在面层厚度、面层模量和荷载变化情况下，面层最大拉应力位置均出现在沥青面层的底部，而应力由压应力转变为拉应力的位置均出现在沥青面层厚度的1/2深度处。
因此，在沥青面层结构设计时，沥青面层下半部分特别是沥青下面层为拉应力的分布区域，该区域会对路面的抗疲劳稳定性产生不利的影响，较易产生弯拉疲劳破坏，其材料设计应重点考虑抗疲性能。
对于沥青面层内部的剪切应力，沥青面层的厚度、面层模量和荷载，对沥青面层最大剪应力位置无明显影响，始终位于距路表深度6～7cm附近。
因此，沥青面层内部剪应力的峰值分布区域，都为以路面深度6～7cm为中心的面层中部区域或中上部，该区域会对沥青面层的高温稳定性产生不利的影响，易产生剪切破坏，使路面产生车辙、拥抱、推挤等破坏，故该区的材料设计应重点考虑抗车辙性能。
沥青路面低温温缩应力分布规律分析半刚性基层沥青路面低温温缩应力采用希尔斯（H i l l s ）和布来因（Brien）提出的温度应力计算公式，由此来研究沥青路面面层内部低温温缩应力峰值分布区域和主抗低温缩裂区。
根据天津的魏如喜等在“津滨高速公路改扩建工程耐久性沥青路面关键技术研究”课题中关于沥青面层低温温缩应力的分析结果（路面结构组成与本文路面结构相同），津滨高速公路沥青面层累计低温温缩应力 沿路面竖向的分布规律（见图8）。
由图8可知，沥青面层内部的低温温缩应力在路表表现为最大，随着沥青面层深度加深而逐渐减小。
因此，沥青面层温缩应力的峰值分布区域应为靠近沥青面层表面区域，特别是沥青表面层为低温温缩应力的主要承受层，其材料设计应重点考虑抗低温开裂性能。
结论当前，在我国高速等级沥青路面结构设计中，对沥青面层结构设计和材TRANSPOWORLD 2012 No.18 (Sep)174概述《公路沥青路面设计规范》（JTJ 014-1997）在弯沉与弯拉指标的计算中，均采用均值减二倍均方差（以下称标准差）的方法计算模量，对弯拉应力的计算偏于不安全，因此《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）考虑模量取值的不利组合，采取计算层及以上的模量用均值加二倍标准差，弯拉应力计算层以下各层的模量用均值减二倍标准差的方法，使计算获得较大拉应力。
在考虑了材料模量的不利组合后，结构层弯拉应力将起控制作用。
在实际设计中由于《公路沥青路面设计规范》（JTJ 014-1997）强制规定，半刚性材料在弯沉与弯拉指标的计算中，均采用均值减二倍标准差的方法计算模量，包括 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）实施前的软件也强制执行这一规定，造成设计人员不能很好地理解材料模量的不利组合对结构层弯拉应力大小带来的影响，使得结构设计偏于不安全。
本文针对上述情况，利用HPDS2011软件计算证明材料模量的不利组合对结构层弯拉应力大小带来的影响，同时分析使用过程中，因半刚性材料模量的变小对沥青层造成的应力增大HIGHWAY现代公路半刚性路面设计模量取值方法的研究文/张 辉表1 某高速公路交通参数序号车型名称前轴重（kN ）后轴重（kN ）后轴数后轴轮组数后轴距（m ）交通量（辆/d ）备注1北京BJ13013.5527.21双轮组260设计年限：15，车道系数：0.5。
前5年8%；之后5年7%；最后5年5%。
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：Ne=2065万次；当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时：Ne=2632万次；路面设计交通等级为特重交通等级；面设计弯沉值：20.7（0.01mm ）。
2东风EQ14023.769.21双轮组6603东风SP925050.7113.33双轮组>33304黄海DD6804991.51双轮组4505黄河JN16358.61141双轮组8686江淮AL66001726.51双轮组220表2 结构层材料及容许拉应力计算层位结构层材料名称劈裂强度（MPa ）容许拉应力（MPa ）1细粒式沥青混凝土 1.20.332中粒式沥青混凝土10.273粗粒式沥青混凝土0.80.224水泥稳定碎石0.60.265水泥石灰砂砾土0.40.14料选择是应注意考虑以下几点：沥青面层宜采用表面层、中面层和下面层的三层式沥青面层结构，针对不同层位应力分布特点和功能要求，对各沥青面层材料提出相应的要求。
沥青表面层为沥青面层的最上一层，在承担路面表面功能的同时，是承受低温温缩应力的前沿区域；在材料设计时，应在兼顾材料的水稳定性、抗滑性能和高温抗车辙性能的同时，重点考虑材料的低温抗裂性能。
沥青中面层为沥青面层的中间层位，在承担和分布表面层传递下来应力的同时，为行车荷载造成的剪切应力承受的危险区域，容易首先发生剪切破坏；因此，在材料设计时，应在兼顾材料的水稳定性和低温抗裂性能的同时，重点考虑材料的高温抗车辙性能。
沥青下面层为沥青面层的下部层位，在承担和分布中、表面层传递下来应力的同时，为行车荷载造成的最大弯拉应力的承受区域，容易首先发生疲劳破坏；因此，在材料设计时，应在兼顾材料的水稳定性和高温抗车辙性能的同时，重点考虑材料的抗疲劳开裂能力。
作者单位：李海波——天津市高速公路集团有 限公司魏如喜——天津市市政工程研究院。