基于时温等效的长大纵坡路段车辙成因分析
长大上坡沥青路面变形机理分析
车辙形成原因和处理措施
1 车辙从形成的原因：(1) 磨耗型车辙。
在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下,路面磨损,面层内集料颗粒逐渐脱落造成的车辙。
尤其是现在汽车使用防滑链和胶钉轮胎后，这种车辙就更易发生。
(2) 结构型车辙。
这类车辙主要是基层等路面结构层或路基强度不足,在交通荷载反复作用下，发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形，这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起的现象，横断面成V字形。
(3) 失稳型车辙。
高温条件下，在交通荷载应力超过沥青混合料的强度极限，沥青路面在车轮的反复辗压，使流动变形不断累积，形成路面层材料失稳, 凹陷和横向位移形成的车辙。
此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。
这种车辙在车轮作用部位下凹，两侧反而向上隆起，在湾道处还明显向外推挤，车道线及停车线成为变形的曲线。
(4) 压密型车辙。
由于高速公路施工时过分追求平整度，在低温度后辗压，造成路面压实不够，致使通车后的第一个高温季节在交通车辆的反复辗压作用下，混合料继续压实，空隙率不断减小，达到极限后才趋于稳定。
这种车辙变形两侧没有隆起，只有下凹，成为V字形或W形。
这是由于施工不良造成的密压型车辙。
高速公路车辙病害2 车辙处理措施从沥青面层来说, 预防车辙的措施有: 调整矿料级配,采用更粗的级配。
但是, 粗级配虽然改善了高温抗车辙性能, 但却增大了施工难度, 可能会导致离析, 产生水损坏,在沥青混合料中外掺各种纤维或采用SMA、LSAM、ATPB、添加特立尼达天然湖沥青(TLA)改善温度敏感度来提高抗车辙性能。
TLA改性沥青混合料车辙试验结果试验项目25%TLA掺量30%TLA掺量25%TLA掺量30%TLA掺量技术指标动稳定度（次/mm）2855 3105 3648 3796 ≥2800 随着TLA湖沥青掺量的增加，高温稳定性就越好，动稳定度就越来越高，抗车辙能力越强。
TLA改性沥青能使沥青路面的抗剪强度有显著的提高。
时温等效原理在车辙预估中的应用
时温等效原理在车辙预估中的应用徐忠乾;李昶【摘要】针对某高速公路工程,预估沥青路面5a车辙深度.建立有限元模型模拟沥青路面温度场,按方形均布的垂直荷载,分析计算荷载作用时间,借助时温等效原理将较低温度下的作用时间转化成高温下的作用时间,建立恒温作用下的沥青路面车辙计算方法,得到沥青路面典型结构5 a车辙深度.通过与实际工程5 a车辙深度的对比,基于时温等效的车辙预估计算结果与实际相符.恒温作用下的沥青路面车辙计算方法提高了车辙预估的计算效率,并通过低温季节与高温季节转化时间的对比,得到车辙主要发生的月份,为道路维护提供依据.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2013(021)001【总页数】6页(P65-70)【关键词】温度场;时温等效原理;恒温作用;车辙预估【作者】徐忠乾;李昶【作者单位】东南大学交通学院,江苏南京210096;东南大学交通学院,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】U445.7+2沥青路面车辙是目前高速公路的主要病害之一，车辙主要是在外因(气候、交通)及内因(材料性能、路面结构)共同影响下，轮迹带处的路面沥青材料产生的侧向剪切和蠕变变形累计而形成的永久变形［1－2]。
车辙深度的预估对路面材料的性能控制具有指导意义。
目前，有限法广泛应用于沥青路面车辙计算中，通过对沥青路面瞬态温度场的模拟，利用连续变温沥青路面车辙有限元法计算车辙深度［3]。
时温等效原理是指升高温度和延长作用时间对高聚物的粘弹行为是等效的，目前在非晶体结构材料中的应用已经很成熟［4]。
沥青混合料作为粘弹性材料时间效应与温度效应的等效性也得到了论证和验证［5]。
本文结合具体工程进行车辙深度的预估，利用时温等效原理将低温作用时间转化为高温作用时间，由传统的连续变温沥青路面车辙计算转变为恒温作用下的沥青路面车辙计算，提高车辙预估计算速度，得到预估车辙深度，并由现场观察资料验证预估方法的准确性。
1 工程背景及研究思路1.1 工程介绍南方城市某新建高速公路工程的结构形式为半刚性基层沥青路面，上面层为SMA －13，中面层为SUP－20，下面层为SUP－25，厚度分别为4，6，8 cm，水泥稳定碎石基层厚40 cm，石灰土底基层厚20 cm。
车辙形成的因素与评价
车辙形成的因素与评价沥青路面的车辙危害日益严重，文章总结了车辙形成的原因包括环境因素、荷载以及路面纵坡、沥青混合料的材料、设计、等。
总结了马歇尔试验、轮辙试验、主驱动轮式路面材料加速加载系统、环道或直道试验等评价抗车辙性能的方法的特点。
一、路面车辙问题日趋严重沥青路面因其良好的行车舒适性和优良的使用性能，且维修方便，是我国高速公路最主要的路面类型。
然而，由于交通量的迅猛增长和重载、超载情况的加剧，沥青路面的损坏现象也日趋严重。
国外认为当车行道车辙深度达到15mm～20mm时，路面就己经损坏，若按此标准，我国很多通车不久的高速公路都需要维修或改建[1]。
可见，我国沥青路面车辙的问题日趋严重。
二、车辙的诱因车辙是指路面的结构层及土基在行车荷载作用下的补充压实，以及结构层财料的侧向位移产生的累积永久变形。
车辙按成因不同分四类：结构性车辙、由混失稳性车辙、压密性车辙和磨损性车辙[2]。
（一）环境因素夏季连续高温下重载慢速交通是造成沥青路面车辙最直接的原因。
随着我国经济建设的发展，温室气体排放量猛增，全球气候暖化已经是全人类所关注的焦点。
我国夏季高温的情况似乎有所加剧，例如1997年华北地区的高温，2001年山东省的高温，2006年、2010年南方大面积的持续高温天气。
研究表明[11]，车辙的产生多发生于持续的炎热天气下，当气温连续多天超过40 ℃时，沥青路面几天内就会发生严重的车辙损坏，车辙深度将以厘米级的速度发展。
（二）汽车荷载汽车荷载尤其是重载车辆的作用是路面产生车辙的主要因素，重载产生的车辙比轻型荷载大得多，轴载增加1倍，其车辙要达到10～15倍。
近年来由各种客观因素的影响，国内公路运输成本大幅提高，致使货运司机倾向于采用超载运输以保证利润空间，高速公路上出现了大量超限超载车辆，车辙过早产生的与之有着直接关系。
我国“八五”科技攻关课题对交通荷载与动稳定度关系的研究结果表明，动稳定度与轮胎的接地压强成对数关系。
形成沥青路面车辙的影响因素分析
载增 加 ， 两种 结构的车辙量 的差距 越来越 小 ， 同时 ， 从 车 辙增长幅度来看 ，柔性基层要小于半刚性基层路 面 ， 因 此， 随荷载与作用 次数 的增加 ， 柔性路 面后期 的抗 车辙
性 能优 于半 刚 性路 面 。
②从温度角度来看 ， 从４ ０ ￣ ｃ Ｎｓ ｏ ℃时两类路面车辙 的增加量并不 明显 ， 而从５ ０ ℃￣ １ ］ ６ ０ ｏ Ｃ 时， 车辙量都 急剧
③分析表明沥青路 面１ ２ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的车辙量仅为４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的一半 ， 行车速度小 于６ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的路面车辙增长率明显大 于行车速度大 于６ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 的路 面车辙增 长率 ， 因此 ， 控制 低速重车上高速公 路是有利于防止车辙的发生 。
第 ３ ２卷第 ４期
王辉， 等： 形成沥青路面车辙的影响因素分析
３
约０ ． ３ ７ ｍ ｍ； 而从５ ０℃到６ ０ ℃时 ， 半刚性路 面和柔 性路面
的车辙量都急剧增加 ， 分别为 １ ． ６ ４ ｍ ｍ 和１ ． ８ ５ ｍ ｍ， 其增 幅
为４ ０℃Ｎ５ ｏ ｏ Ｃ 的５ 倍多。 由此 可 以看 出 ， 当路 面温 度超 过５ Ｏ℃， 沥青路 面材料性能 下降是非 常显 著 ， 导 致路面 车辙量 的迅速增加 。 对此 ， 在重载高 温环境条件 下的路 面工程 ， 由于在夏 季高温 ， 路面温度通 常高 出大气 温度 ２ ０℃～ ３ ０ ℃， 路面内部实际温度很容易超过６ ０ ℃， 这时路 面 已经相 当柔软 ， 经不起重交 通荷载 的作 用 。 为有 效 防 止路面车辙病害 ， 建议从多重材料选择和设计 角度考虑 ， 如， 采用 高性能 、 高模量改 性沥青 以及 在混合料 中添加 抗 车辙剂 等技术措 施来提高路 面抗车辙 能力 ， 此外 ， 对 于夏季特 高温时段 ， 可考虑采用临时限制重车通行等交 通 管制措施来降低车辙发生的几率 。
浅谈车辙形成原因及修复技术
浅谈车辙形成原因及修复技术作者：施恒伟李然来源：《中国科技博览》2013年第25期[摘要]本文阐述了车辙的种类、形成的原因，并根据不同情况列举出了不同的修复技术（铣刨、微表处、热再生等）[关键词]车辙原因铣刨微表处热再生中图分类号：U417.68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0033-011、概述随着我国经济建设的高速发展，高等级公路的建设也日新月异。
1985年，我国开始修建一级公路，1988年沪嘉高速公路建成通车，1990年沈大高速公路通车。
从此我国的高等级公路建设里程呈几何倍数增长。
1989年我国高速公路通车里程为271公里，2001年底达到1.9万公里，截止2012年底达到9.6万公里，超越美国成为世界第一。
但相对于汹涌澎湃的建设高潮，高等级公路建成后的养护工作却比较滞后。
在许多不同时期建成的高速公路上出现了各种各样的病害。
车辙就是渠化交通的高等级公路沥青路面的主要损坏类型之一。
2、车辙种类2.1 车辙车辙是由于车辆轮胎重复碾压，在沥青路面横断面上沿着行车轮迹纵向形成的一种形状类似“沟渠”的路面损坏现象。
车辙一般是在温度较高的季节，沥青面层在车辆的反复碾压下产生永久变形和塑性流动而逐渐形成。
它通常是在伴随沥青面层压缩沉陷的同时，出现侧向隆起，二者组合起来构成的。
如果不及时对形成的车辙进行修复，不仅使路面失去良好的服务性，而且病害也将继续恶化。
车辙的深化会使车轮荷载所产生的横向水平分力加大，气温回落以后，面层材料变脆，辙底与辙边的凸起部分带来水平分力以及在所形成的间接弯拉应力作用下都可能产生纵向裂缝，降雨、雪时对路面造成的损害会更加严重。
当车辙达到一定深度时，不但会影响路面性能和行车舒适度，而且当下雨后辙槽内积水，极易发生汽车漂滑而导致交通事故。
2.2 车辙分类2.2.1 根据车辙深度可分成两类：一是轻微车辙，路面变形较浅（≤25mm）；二是严重车辙，路面变形较深（>25mm）。
高速公路中面层抗高温车辙成因
看 ．两侧 有 隆 现 象 ．横 断 面 呈 ” ” ｗ
形 （ 凹形 ）
从 车 辙 深 度 上 看 ，其 深 这 一 区 域 正 好 位 于 中 面 层 。 且 表 面 高
的情 况 下 ．可 以使 不 稳 定 的 集料 重 新 排 列 。 集料 的重 新 排 列 并 达 到稳 定 的嵌 挤
值 。 由于 压 应 力 产 生 压 密 性 车辙 说 明
表面 层 最 容 易 产 生 压 密 形 变 ．中面 层 和 石 屑 有 两 大 缺 点 需 要 重 点 控 制 ：一 是 粉 状 态 ， 即可 提 高 抗 高 温 车 辙 性能 的 内摩 下 面 层 依 次 递 减 。 如 果 轴 载 为 １ ～ １ ｔ 尘 含 量 ．碎 石 加 工 厂 如 果 不配 置 除尘 设 ３ ５ 时 ， 中面 层 的 压 应 力 与压 密形 变 ，相 当 阻力 因子 。
有 人 甚 至 提 出 了 中面 层 的 空 隙 率 应 降 驶 速 度 慢 ，特 别是 在 纵 坡 较 大 的 段 落 ．
５ ５ ｍ／ ，其 中最 路 面 的 荷 载 作 用 时 间加 长 ． 由于 疲 劳 作 低 ２ ～ ４ 。 实 际 上 ｌ 级 配 属 于 悬 浮 其 速 度 一 般 只 有 １ ～２ ｋ ｈ ％ ％ 型 用 使 路 面产 生 了 车辙 。
向 的 行 车 道 ．破 坏 时路 面 成 “ ”型 ｗ
车 辙 破 坏 的 位 置 多 在 行 车 道 的 １４ ／ 于 ：ａ ， 和３４ ）沥 青 同矿 料 间 的粘 结力 ；ｂ ）矿 更 易 于 发 生 车辙 。
高速公路沥青路面重车辙病害原因分析及处治
高速公路沥青路面重车辙病害原因分析及处治摘要：车辙病害是沥青路面常见的病害之一，对高速公路沥青路面出现的车辙现象进行分析，并针对性的提出了处治措施及建议。
关键词：高速公路沥青路面车辙混凝土前言我国的高速公路, 道路交通量增长非常迅猛,往往远远地超过了设计预期增长速度, 同时高速公路重车比例在不断提高, 车辆超载超限现象非常普遍, 这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的, 尤其会导致路面车辙的早期产生。
一、车辙概述1车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，它是在行车荷载重复作用以及气候（高温）等因素综合作用下产生的一种永久性变形，表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽，严重时车辙的两侧会有突起形变，造成路面使用性能更加恶化。
车辙始终是沥青混凝土路面的主要病害之一。
对于我省的公路而言，道路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，同时公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用是非常严重的，尤其会导致路面车辙的早期产生。
2车辙的类型和特征根据形成机理, 沥青混凝土路面的车辙一般可以分为以下四类:(1) 磨损型车辙: 这类车辙是面层表面受到轮胎磨耗形成的, 在我国通常发生在车辆爆胎, 钢轮直接作用在沥青混凝土面层上造成的划伤, 一般这些车辙无需作专门维修。
(2) 压缩型车辙: 这类车辙主要是由于沥青混凝土面层自身的压密形变造成的, 车辙形成“V”字型, 深度一般为5～10mm, 对道路的行车没有太大的影响。
(3) 结构型车辙: 这类车辙主要是由于路面结构设计不合理, 或由于结构层压实不好或整体性不好, 尤其是路基承载能力不足引起的。
这类车辙往往横向较宽, 两侧没有明显隆起现象, 横断面成U 形( 凹型) , 常伴有裂缝, 并且短期内不会稳定, 随着时间的延续, 车辙深度及其它相关路面破坏会不断加剧。
(4) 流动型车辙: 这类车辙主要是由于沥青混凝土高温稳定性不足, 或货车超载严重, 引起沥青混凝土发生剪切变形产生的。
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这一点 ， 对我 国山东省淄博地 区两条公路长 大纵坡路 段的车辙病
害进行 了调查 ， 见表 １ 。 通过调查发现长大纵坡路段 的车辙尤 为严 重 ， 车辙深度与 且
相关性 ， 即随着温度 的升高 ， 其力 学响应 越来越 明显地表现 出粘
一
挖 沟拉槽降低水位 和用推土机松土器拉松 晾晒相结合 的方法 ， 或 边桩 ， 修筑路拱 ， 用平碾 压路机碾压 一遍 ， 并 使路 面光洁无 浮土 ， 将填料运至路堤摊铺 晾晒 。 横 向排水坡符合要求 。
６ 碾 压夯 实
２ 自检测量 。 自检测 量要求 ： ） 直线方 向闭合 差， 自检 长度小
最大 车辙深度 ｃ ｆ平均 ／Ｉ ｎ 丰辙深度 ｃ ｊ ／ｌ ｎ ７４ ． ｌ ４８ ． ｛ ５６ ． ｌ ３２ ． Ｉ
现为在汽车荷载 的反复作用下道路纵 向轮迹 带的凹陷 ， 而两边 明
显有 隆起现象。 在 山区 、 丘陵区 由于受地 形条件 限制 ， 经常会 有长大 纵坡路 段 出现 ， 而沥青路面在 这些路段 的车辙 问题又是较 突出 的， 针对
２ ０ ３ （ ２ ０２ １ ０ ９，５ ７）：７ －７ ．
Ｓ ａ ｌｗ ｉｃ ｓｉ ｎ Ｏ１ｆｌｉ ｇ ｓ ｇ ａ ｅ ｆｌｅ ｔ ｏｌｕ ｄｅ ｈｅｓ ｂ ｒ ｄ ｄ ｈ ｌｏ ｄ ｓ ｕ ｓｏ １ ｉ ｌｎ ｕｂ ｒ ｄ ｉ ｄ ｗｉｈ ｓ ｉ ｎ ｒ ｔ ｕ ｇ ａ ｅ ｂｅ
０ 每 ０ ｍ， ０ １ 碾压前应 向压路机司机进行技术交底 ， 内容包括碾压起 于 ４０ｍ 时， １０ ｍ允许 ５ｍ 自检 长度 大于 ４ ０ｍ 时允许 ） 其 ２ ｍ； ０ｍ 曲线方 向闭合差 ， 每条 曲线 为 ５ ｉ； ０ｍｌ 直线测 距闭合差与 ｌ 讫范围 、 压实遍数 、 压实速度 等。 曲线测距 闭合差为 １２ ０ ： 高程允 许偏差为 ± ０册 ； ／ ０ 中线 ０ ５ 路面 ２ 根据填料的不同和路堤的不同部位 ， ＞ 不允许采 用大吨位重 宽度不小于设计宽度 ， １０ｍ丈量三个点 。 每 ０ 型振动压路机 （ 自重 １ ～１ 以上） ２ｔ ５ｔ 进行压实 。压实顺序应按先 两侧后中间， 慢后 快 ， 静压 后振 动压 的操作 程序 进行 碾 压。 先 先
１ 时温等 效原理
沥青混合料是一种典 型的粘弹性材料 ， 力学响应具有 时间 其 相关性 ， 即粘弹性材料 的力学 特性和荷 载的加载 过程有关 系 ， 荷 载加载速度越快 ， 其受 力后 的变 形恢复越 快 ， 累积 的永久 变形也 越小 ； 反之 ， 载加载速度越慢 ， 荷 粘弹性材料受力后 的变形恢复越
坡度和坡长成正 比增大 ， 严重的车辙病害使得道路行驶安全 性降
性流体 的特征 ， 载作用下 的永久变形越大 ； 荷 而随着温度 的降低 ，
２ 当填料含水量 较低 时， ） 应及 时采用洒水 措施 ， 加水量可 按 ７ 路基整修 般规定 中加水量公式计算 ， 洒水 可采 用取土场 内提前洒水焖 湿 １ 路堤按设 计标 高填 筑完 成后 ， ） 进行 平 整和测 量。恢复 中 和路堤 内洒水搅拌两种方法 。当含水量过大 时， 可采用取土场 内 线 ， ２ 每 ０ｍ设一桩 ， 进行水平标高测量 ， 计算 平整高度 ， 施放路肩
３ 非绿化区边坡压 实采用挖 掘机改 装的夯实 设备或其他 边 ）
一
个流程进行整修夯实 ， 做到坡面平顺没有 凹凸 ， 压实密度合格 。
坡压 实机具进行边坡压 实， 对于设计 有绿化要求的坡面采用人 工 参 考 文 献 ： ［ ］ 秦道标． １ 软土 地基上路 堤填 筑有 限元分 析 ［ ］ 山西 建筑 ， Ｊ． 夯拍 与种植植被相结合 的方法进行。
第３ ７卷 第 １ ８期
・
１ ８ ・ ２ ０ １ １年 ６ 月 ３
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＩ．１
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ． ０１
文章编号 ：０ ９６ ２ （０ １ １ — １８０ １０ －８ ５ ２ １ ）８０ ３ ・３
基 于 时温 等效 的长大 纵坡 路段 车辙成 因分析
党 国 兴
摘 要 ： 对 沥 青路 面在 长 大 纵坡 路 段 严 重 的 车辙 病 害 ， 用 时 温 等 效 原 理 对 其 产 生 的原 因进 行 了分 析 ， 预 防病 害 的 针 应 为
产生提供 了理论依 据 ， 对保证高速公路行车安全有 着积极的现实意义。 关键词 ： 沥青路 面， 长大纵坡 ， 车辙 ， 时温等效原理 中图分类号 ：４ ６ ２７ Ｕ １． １ 文献标识码 ： Ａ 低， 因此 ， 认清长大纵坡产生车辙的原因 ， 出相应 的对策是 十分 提
必要 的。
表 ， 长大 纵 坡 路段 车 辙 深 度 表
０ 引言
高速公路规模化发展的同时伴 随着 出现 了各种早期损 害 ， 车
辙是其中最 主要 的一种。根据 国际上 的统计 ， 在沥青路 面的维修
坡长 养护 中， 大约 ８％是 由车辙变形引起 的… 。车辙不仅发生在表面 ｃ 路段 ｆ 坡度／ ｏ ．％ ２ ３ ｍ ［ Ａ Ｉ ３２ ／ １ ５ 层， 也经常危及中下面层 ， 严重影 响交通安 全 ， 维修也相 当 困难 。 Ｂ Ｉ ２９ ／ ９０ ．％ １ ８ ｍ 车辙是由于沥青路面混合料被压密 和剪切变 形而引起 的， 一般 表
３ 对于细粒土边坡 ， 据路肩边线桩 ， ） 依 用人工按设 计坡率挂
进行整修拍实 。整修后的边坡应达 到转折处棱 各 区段交接处应互相重叠压实 ， 纵向搭接长度不小于 ２ｍ， 沿线路 线刷去超填部分 ， 线 明显 ， 直线处平直 ， 变化处要顺 。边坡刷 去超填部分后 ， 应作为 纵 向行与行之 间压实重叠应 在 ０ ４ｍ 以上 。 ．