公路路面设计论文

摘要：在二级公路路面设计中，路面是对行车荷载起到直接的承受作用，是公路工程的重要组成部分，必须选择合理的路面结构以及优质材料。土基回弹摸量作为评价公路路基路面强度与稳定性的力学指标，其数值的确定十分重要，所以说公路路面设计是十分必要的。本文主要根据实例阐述了二级公路路面设计要点。以下是小编精心整理的《公路路面设计论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

公路路面设计论文 篇1：

浅谈公路路面大修工程中的水泥砼路面设计

【摘要】公路路面大修工程的水泥砼路面结构设计根据旧路的路面损坏状况确定，路面设计的好坏将严重影响公路工程造价、路面耐久性，本文提出在旧沥青路面上加铺水泥砼路面的结构计算及其设计过程中应注意的一些事项。

关键词：公路 路面大修 沥青路面 水泥砼路面设计

公路路面大修工程是指沿旧路局部加宽、罩面或翻修路面，对视距不良的急弯陡坡等路段进行局部线形调整，改善桥涵等设施及行车条件，提高行车安全性。

公路路面大修工程的路面设计有其特殊性，一是旧路已有路面结构层；二是旧路的破损状况、强度不一，相差较大；三是路面结构设计受圩镇、桥梁等路段的标高控制。因此，公路路面大修工程的路面设计是根据旧路路面状况、旧路标高控制设计不同路面结构，使之满足在设计基准期内所承受预期的交通荷载作用。笔者根据自己的经验结合实例对公路路面大修工程中的旧沥青路面加铺水泥砼路面的结构设计提出一些看法。

1、某路面大修工程的工程概况

（1）、起点位于德庆县河村，接S265线平交范围，桩号为K0+000，途经江头村、任村口、艳村、武垄镇、播荫村、豆岭村、云楼村，终于武垄镇云楼与高要交界处，桩号为K14+244.97，路线全长14.245km，除为武垄镇圩镇路段（K6+111.17～K6+943.50）为水泥砼路面外，余均沥青碎石路面。

（2）、技术标准：旧路原有的技术标准为山岭重丘区三级公路，计算行车速度30km/h。路线长14.245km，路基宽7.5m，横断面布置为：土路肩0.75m+行车道2×3.0m+土路肩0.75m，路面横坡为1.5%。

2、旧路路面状况

对旧路为沥青碎石路面路段，对其进行路面病害详细调查，发现旧路面主要病害是龟裂、裂缝、破碎、沉陷、坑槽。调查结果显示：沥青路面综合破损率最小为73.1%，最大为82.6%；路面状况指数PCI最大为12.1，路面破损状况评定等级均为差。用贝克曼梁（后轴100kN的车辆）检测旧路弯沉，旧沥青路面计算弯沉值最小为208.5（0.01mm），最大为288.1（0.01mm）。结果表明，沥青路面破损状况已非常严重。

对旧路路面结构进行抽芯，沥青面层厚度在2～3.5cm之间，基层材料为水泥稳定石屑或水泥稳定砂砾，厚度为11.0～13.5cm，平均厚12.5cm，垫层材料为石渣。

3、設计参数的确定

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）确定相关的设计参数，公路等级为三级公路，安全等级为三级，设计基准期为15年，目标可靠度采用80%，目标可靠指标为0.84，变异水平等级采用高，可靠度系数为1.07，最重轴载为220kN。通过交通量计算得出设计车道使用初期的设计轴载作用次数为251次/日。本项目为旧沥青路面加铺水泥砼路面，按照新建水泥砼路面进行加铺层设计。

（1）、设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计次数计算如下式：

—设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计次数（轴次/车道）；

t —设计基准期（a），取t=15；

—基准期内货车交通量的年平均增长率（已分数计），取0.05；

—临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，取0.62。

通过计算，可以得出设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计次数为1225690次，交通荷载等级为重。

（2）、旧沥青路面顶面当量回弹模量的计算

本项目为旧沥青路面上加铺水泥砼路面，原沥青路面顶面的地基综合当量回弹模量Et根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中附录B式（B.2.5-2）计算。详见下表。

4、路面设计

根据项目所在地区，初步拟定路面结构采用24cm水泥砼面层+18cm5%水泥稳定级配碎石+15cm未筛分碎石，用《公路路面设计程序系统》验算路面结构，相关参数如下：水泥砼面层板厚为24cm，水泥砼面层板长度为400cm，混凝土弯拉强度采用5MPa，接缝应力折减系数采用1.0，混凝土弹性模量为31000MPa，地区公路自然区划为Ⅳ，面层最大温度梯度采用88℃/m，混凝土线膨胀系数采用10（10-6/℃），5%水泥稳定级配碎石的材料模量采用1500MPa，未筛分碎石的材料模量采用180Mpa，土基回弹模量采用40MPa。经计算，采用24cm水泥砼面层+18cm5%水泥稳定级配碎石+15cm未筛分碎石可满足设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次极限作用。

5、路面设计注意事项

（1）、应根据交通量观测点的数据确定交通量及标准轴载累计次数。

（2）、根据现场调查轴载情况和最重轴载。

（3）、根据贝克曼梁（后轴100kN的车辆）的弯沉测定结果，换算得出原沥青路面顶面的地基综合当量回弹模量，代入《公路路面设计程序系统》中进行结构验算。

6、结论

通过对旧路面进行详细的调查，取得详尽的数据，用于水泥砼路面结构设计中，使路面结构满足设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次极限作用。

参考文献：

1、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）；

2、《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2-2001）；

3、《公路工程技术状况评定标准》（JTG H20-2007）；

4、《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）

5、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034-2000）

6、《广东省路面大修工程管理技术规程》。

7、《公路路面设计程序系统》使用手册

作者：黄朝锋

公路路面设计论文 篇2：

二级公路路面设计要点分析

摘 要：在二级公路路面设计中，路面是对行车荷载起到直接的承受作用，是公路工程的重要组成部分，必须选择合理的路面结构以及优质材料。土基回弹摸量作为评价公路路基路面强度与稳定性的力学指标，其数值的确定十分重要，所以说公路路面设计是十分必要的。本文主要根据实例阐述了二级公路路面设计要点。

关键词：公路；路面；结构；设计；基层；沥青

引 言

当前公路的发展已经成为一个国家综合国力的重要标志，成为一个国家是否发达的重要指标，公路也是一个国家实力的重要组成部分。在公路设计中，路面的设计是设计作业的重要组成部分，对于公路的使用寿命和品质具有直接的联系。

1 工程概况

某公路为二级公路，线路总长度为3.1km，该公路的路基宽度为10m，设计车速60km/h，采用沥青混凝土路面，设计基准期为15年。该区属亚热带温润气候，四季分明，冬暖夏热，年平均气温17～18.8℃，极端最高气温43℃，极端最低气温-3.8℃。年平均降雨量1032mm，年平均雾日50d，平均风速1.75m/s。本地区地震烈度为5度。山坡地段上覆1～3m粘土表层，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，成互层状产出；水田段淤泥为0.5m，其下2～5m粘土。

2 路面设计的原则

路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时可达50%以上。因此，做好路面设计是至关重要的。路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面建筑材料设计、路面结构设计和经济评价。

2.1 路面类型与结构方案设计

路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构。

2.2 路面建筑材料设计

路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容，原因在于设计仅仅依据设计规范或当地经验确定路面结构层次，指定各层次材料的标准规范名称。本次设计运用工程技术与材料科学知识，合理考虑道路所在地的自然环境、材料所在路面结构层次的功能等，论证合理地选择材料类型和建议配比。

2.3 路面结构设计

路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，应综合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型，然后进行设计。

3 路面设计要点

3.1 路面结构推荐

水泥混凝土路面虽然有强度高﹑稳定性好﹑耐久性好，养护费用少﹑经济效益高，有利于夜間行车等优点，但是由于该公路为山岭重丘区二级公路，等级较低，若采用水泥混凝土路面，水泥和水的需要量大，工程造价高；路面接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响乘客的舒适性；另外，开放交通迟，修复困难等诸多缺点。沥青路面结构由于使用了沥青结合料，因而增加了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，是路面的使用质量和耐久性都得到提高，而且与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整﹑无接缝﹑行车舒适﹑耐磨﹑震动小﹑噪音低﹑施工期短﹑养护维修简单﹑适宜于分期维修等优点。由于沥青路面结构与水泥混凝土路面结构相比具有上述优点，并结合当地的实际情况，本人认为采用沥青路面结构，更适应于当地的需要，并将更有利于当地旅游业及相关产业的发展，因此，最终推荐采用沥青路面结构。

3.2 沥青路面结构设计标准

现行《公路沥青路面设计规范》的设计标准主要以路面表面设计弯沉值作为设计控制指标、对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。

3.3 累计当量轴次计算

3.3.1 轴载换算

（1）当以设计弯沉值为指标以及验算沥青层层底拉应力时凡轴载大于25kN的各级轴数（包括车辆的前、后轴）的轴载换算系数N1=∑C1C2（Pi/P）4.35。

（2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时凡轴载大于50kN的各级轴数（包括车辆的前、后轴）的轴载换算系数：

3.3.2 累计当量轴次

Ne=[（1+r）t-1]×365N1η/r

式中：Ne为设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次）；t为设计年限，12年；N1为路面竣工后第一年的平均日当量轴次（次/d）；r为设计年限内交通量的平均年增长率5%；η为车道系数，取0.65。

3.4 各层材料计算参数的确定

3.4.1 面层强度和模量的确定方法

沥青路面结构设计主要须确定沥青混合料在25℃和15℃时的抗压模量和15℃的劈裂强度。强度和模量的确定方法不外两种，试验法和经验法。本工程主要选择经验法进行强度以及模量的确定，经验法是参照规范中的参数建议值，考虑工程所在地的气候状况（自然区划和气候分区）和工程的具体情况适当选用。如，沥青路面设计规范建议粗粒式沥青混凝土，沥青标号≤90的抗压模量为1800～2200，设计时不能简单地取中值，如果所用沥青标号较低，如60、70，可考虑用较高的值，若为90，则应取低限；高速公路行车速度高，一般二级公路行车速度低，那么设计高速公路路面时可取上限值。设计诸如矿区道路时，因轴载较重车速低，则可取低限。

本工程主要采用沥青路面结构，沥青标号小于90，并且本工程属于二级公路，所以选择的抗压模量为2200。

3.4.2 基层材料类别与计算参数确定

（1）基层材料的类别。

我国路面工程中最常用的当属半刚性基层，主要材料类别按沥青路面规范定义有水泥稳定类（水泥土、水泥稳定级配碎石（砂砾）、石灰粉煤灰碎石（砂砾）、水泥石灰土、二灰土、水泥粉煤灰等综合稳定类。结合本工程的实际情况，本工程主要采用水泥稳定碎石基层作为基层材料。

（2）主要力学参数确定。

在本工程设计中，确定的基层材料的力学参数，设计为沥青路面时，需要考虑抗压模量和劈裂强度，设计为水泥混凝土路面时，只须确定抗压模量。材料力学参数可通过配比试验确定，也可参照规范建议值确定。半刚性基层材料的参数依据规范建议确定时应注意规定的龄期，材料配比，特别是结合料的含量；同时应考虑基层将来可能处于的潮湿状态。

3.4.3 垫层材料类别与计算参数

垫层材料主要有石灰稳定类（石灰土、石灰稳定集料等）、级配碎石、砂砾等。设计中一般只须确定垫层材料的抗压回弹模量，由于用于垫层材料的粒料很难进行试验测定，一般參照规范建议值确定即可。

3.4.4 土基回弹摸量的确定

新建公路初步设计时，土基回弹模量值应根据查表法（或现有公路调查法）、室内试验法、换算法等，经综合分析、论证，确定沿线不同路基状况的土基回弹模量设计值。土基回弹模量是路面设计的关键参数，也是随机性大和比较难确定的参数。确定的方法有两种，可称为经验法（查表法）和现场测定法。

经验法：新建道路设计时，尚无法实测土基顶面的回弹模量，应对路基填土类型、地下水位、预测的路基潮湿状态综合分析，根据经验数据或通过室内试验确定。根据土类和气候区以及拟定的路基土的平均稠度，可参考《沥青路面设计规范》附录E表E2预测土基回弹模量值。当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高15～30%。

现场实测法：在已建成的路基上，在不利季节按照现行《公路路基路面现场测试规程》规定，用大型承载板测定土基0～0.5mm（路基软弱时测至1mm）的变形压力曲线，然后根据公式计算出回弹模量值。

4 结 语

综上所述，在进行公路路面设计的过程中，必须根据当地实际情况以及实践经验进行设计，在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。

参考文献

[1]黄芳，王剑峰.考虑环境因素的沥青路面设计方法[J].福建建筑，2010年07期.45～46.

[2]林有贵，罗竞.级配碎石基层的回弹模量及沥青路面设计弯沉的研究[J].中南公路工程，2001年04期.34～35.

[3]M.B.Korsunsky，P.I.Telycv，叶国铮.苏联采用的沥青路面设计新法[J].中外公路，1980年05期.67～68.

[4]李静.沥青混合料温度稳定性与路面设计[D].长安大学，2001（08）：45～47.

作者：龙家才

公路路面设计论文 篇3：

以交通量为基础的公路路面设计方案及其技术探讨

摘 要：文章从公路交通量的预测方法分析入手，提出以交通量为基础的路面设计方案，依托工程实例，论述了路面结构设计关键技术，期望本文能够对公路路面设计水平的提升有所帮助。

关键词：交通量;公路;路面设计

在各类交通基础设施中，公路的重要性不言而喻。在公路路面进行设计时，应当将路段的交通量作为首要考虑因素，依据交通量预测结果，结合实际情况，对路面结构进行合理设计，在延长公路使用寿命的基础上，确保行车舒适性和安全性，减少并避免交通事故的发生。

1 公路交通量的预测方法

在基于交通量的路面设计中，需要以公路交通量的预测结果，作为路面结构设计方案的选择依据。公路交通量的预测方法较多，其中阶段法的预测准确性较高，主要包括以下几个阶段：交通发生预测、交通量分布预测以及交通量分配预测。

1.1 交通发生预测

公路交通发生情况进行预测中，可以借助回归方程，并采用适宜的弹性系数，对客、货运的未来交通量增长率进行确定，按照下式对区域集中交通量进行计算：

上式当中表示j区域内的交通量情况;表示j区域内的交通量增长率;表示j区域基准年的集中交通量。

1.2 交通分布预测

交通分布情况进行预测时，可以采用弗雷特法，通过该方法能够准确预测出交通分布的客、货流量。实际预测中，可通过以下公式对客货流进行计算：

上式当中，表示某个交通区域i到另一个交通区域j的客货运交通出行量（OD）。

1.3 交通量分配

交通量分配预测时，可以采用容量限制法，具体的分配预测过程如下：以未来的OD作为主要依据，对交通量分配比例进行确定，据此确定出OD对客货流的影响，借助车速流量模型，找到最短的客货流运输路径，最终输出分配结果，该结果便是公路交通量的分配预测情况。按照预测出来的交通量分配结果，可以选择与之相匹配的路面上设计方案。

2 以交通量为基础的路面设计方案

2.1 路面设计思路

在以交通量为基础的公路路面设计中，应当将公路的主线、匝道、连接线等主体结构的预设作为综合考虑的因素，并将路面结构设计作为重点，在合理确定路面使用寿命的前提下，依据交通量的预测结果，对路面材料进行选择。结合公路项目所在区域的实际状况，依托相关的指标和调查资料，掌握具体的路面结构方案，根据控制形式，对路面设计方案进行全面系统地分析，选取出性能最优、使用年限最长、运营维护费用最低的路面结构。

2.2 吸收层的选取

在综合考虑公路项目区域情况的前提下，并以交通量预测结果作为依据，拟采用沥青混凝土路面结构。对路面进行预设时，应当了解相关的注意事项，防止各种病害问题的发生。除了对路面结构层的具体类型加以掌握之外，还应对可能产生的损坏情况进行明确，并通过性能分析，对吸收层进行合理选择。经过实践表明，一般选用橡胶沥青应力吸收层，它的特点体现在如下方面：能够抗反射裂缝、抗水损坏，橡胶沥青本身的粘性较强，可以更加牢固地吸附在水稳基层之上。

2.3 方案选择依据

以交通量为基础的路面设计方案选择，需要考虑的因素相对较多，公路工程项目所在地的气候条件是必须予以考虑的重要因素，这是因为当地的温差过大，会对路面结构层的使用造成不利影响，所以在选择设计方案时，要结合气候条件，并全面分析路面结构层的性能，依据性能指标，增强路面结构的环境适应性，从而最大限度延长其使用寿命。

3 路面结构设计关键技术

为便于研究，以某公路工程项目实例为依托，对路面结构设计中的关键技术进行分析。该公路项目所在区域的地形较为平坦，起伏变化小，路线起止点附近均有农田、民房，途径区域两侧以草场为主，工程地质条件良好。根据各种车型的出行占比，依托上文中的方法，对交通量进行预测，结果为逐年连续增长的态势，即2025年交通量将會达到16 193，2030年达到21 046，2034年达到24 496。

3.1 公路主线的路面结构

按照交通量预测结果，通过相关的公式，可计算出公路主线累计当量的轴次，根据该轴次，并结合路基的回弹模量，可对路面结构体系进行确定，从下到上分别为：厚度21 cm的坦然砂砾底基层、级配5%厚度32 cm的水稳砂砾基层、厚度6.0 cm的中粒式沥青砼下面层、厚度为4.0 cm的细粒式橡胶沥青砼上面层。之所以选择该路面结构体系，是因为它的造价相对低，SBR改性沥青具有良好的低温稳定性，可以使路面裂缝的产生几率大幅度降低。不仅如此，水稳基层、砂砾底基层的刚性和强度比较高，能够延长公路的使用年限。在本工程中，路线终点平面交叉位置处的路面加宽部分与主线采用相同的结构层，由此能够给施工提供便利，有助于确保路面结构的整体质量。

3.2 互通立交的路面结构

公路工程中互通立交是不可或缺的重要组成部分之一，其路面结构是否合理，与立交的使用寿命、行车安全性和舒适性密切相关。为此，必须对互通立交路面结构设计予以重视。本项目中，依据交通量预测结果，确定出立交匝道累计当量轴次，经过研究后，决定选用与主线相同的路面结构层。依据现行JTG F40-2017《公路沥青路面施工技术规范》的规定，结合工程路基土体的类型，对路基的回弹模量进行确定，即60 MPa。据此对立交路面结构层中各层的材料设计参数进行合理取值，其中厚度为4.0 cm的细粒式橡胶沥青砼20℃时的抗压模量为1 400 MPa，15℃时劈裂强度为1.4 MPa;中粒式沥青砼20℃时的抗压模量和15℃的劈裂强度分别为1 200 MPa和1.0 MPa;水稳基层20℃时的抗压模量和15℃的劈裂强度分别为1 300 MPa和0.5 MPa。

3.3 沥青砼面层

本工程的路面面层采用橡胶沥青混合料，其中沥青的型号为A-90，要确保其各项性能指标与规范要求相符。在橡胶沥青生产过程中，应当对加工温度进行严格控制，如果橡胶粉的掺入量较大时，则应适当提升加工温度，但要控制在210℃以内，不得超出。生产前，应当对配比进行合理设计，对橡胶粉的掺量、外加剂的用量进行确定。加工橡胶沥青时使用的计量装置均进行标注，确认合格后，方可使用，以免对橡胶沥青的质量造成影响。其中固定式的加工设备，可以按照计量有效期进行标注，而移动式的加工设备，则应在工程项目正式开工前进行标注。需要进行标注的计量装置有称重设备、流量计、温度传感器以及搅拌器等。经过加工的橡胶沥青的性能指标应当与现行规范标准的规定要求相符，这是保证路面质量的重要前提。

4 结论

综上所述，公路路面设计是一项比较复杂的工作，由于影响因素较多，从而增大了设计难度。为确保设计出来的路面结构能够满足公路运营需要，应当以交通量预测结果作为主要依据，在充分考虑工程实际情况，对路面结构层进行合理选择，在延长公路使用寿命的基础上，保证行车安全。

参考文献：

[1]金鹤林.浅析公路沥青路面设计要点[J].科技经济导刊，2017（14）：60.

[2]诸葛祥督.交通量调查数据的分析与应用[J].企业改革与管理，2016（14）：212.

[3]李周沛，梁靓.公路路面结构优化设计[J].黑龙江交通科技，2019（12）：265.

作者：瞿翔