柔性路面

柔性路面指的是剛度較小、抗彎拉強度較低，主要靠抗壓、抗剪強度來承受車輛荷載作用的路面。

總體結構剛度較小，在行車荷載作用下的彎沉變形較大，路面結構本身抗彎拉強度較低，它通過各結構層將車輛荷載傳遞給土基，使土基承受較大的單位壓力，路基路面結構主要靠抗壓強度和抗剪強度承受車輛荷載的作用。這樣的路面叫柔性路面。柔性路面主要包括各種未經處理的粒料基層和各類瀝青面層、碎(礫)石面層或塊石面層組成的路面結構。因瀝青混合料在配合比設計中有空隙率的考慮，高溫環境下，碎石作為骨架基本不動，其他的細微膨脹由預留的空隙消化，即使多年的路面，空隙完全閉合，膨脹量也可以由瀝青向上發展消化。更重要的是柔性路面的“柔”，其本身就有一定的低溫抗裂性能，這也是柔性路面優勢之一，而且低溫環境下發生的部分細微裂縫在高溫環境下也能自身癒合。

柔性路面抗彎強度小，主要依靠抗壓強度和抗剪強度抵抗行車荷載作用，在行車重複荷載作用下能夠產生一定彎沉變形的路面。例如，由瀝青、粒料混合料等塑性材料組成的層狀路面結構。其承載能力取決於整個層狀體系的荷載擴散特性，受土基強度和穩定性的影響較大，在設計時須綜合考慮路基、路面等因素。

材料由有機結合料或有一定塑性吸力穩定各種集料的基層、瀝青貫人碎石基層、熱拌瀝青碎石或乳化瀝青碎石混合料、不加任何結合料的各種集料基層和泥灰結碎石等組成的路面。

路肩設計參數與路面主線設計參數基本相同，路肩的設計交通量顯然少於主線，這是兩者最主要的區別。Huang(2007)認為路肩的交通量主要由三部分組成，即偶人交通量、停車次數和正常交通量。正常交通量是指路肩在高峰小時作為臨時車道時產生的交通量，當路肩不作臨時車道用途時，路肩的設計交通量僅包括偶入交通量和停車次數。

當鋪面路肩上沒有障礙物時，毗鄰路肩的行車道上，卡車會因為偶爾的偏離車道而進入路肩約30cm，甚至更多，從而形成路肩的偶入交通量。美國加州(1972)採用與路肩毗鄰車道交通量的1%作為偶入交通量，約合104次18kip標準軸載。而Barksdale(1979)則認為這個比例偏低，偶入交通量至少佔2%～2．5%以上。

我國是世界上最早採用彈性層狀體系理論進行路面設計的國家之一，但又區別於其他任何一種基於力學的設計方法，因為我國採用了以路表彎沉為設計指標，並同時採用層底彎拉應力為驗算指標的多指標設計體系。

20世紀四五十年代曾出現過基於路表彎沉的路面設計法，如美國堪薩斯州和美國海軍設計法，但是它們是單一指標設計方法，僅以路表彎沉為唯一的設計指標，用來確定路面的總厚度，其明顯缺點就是彎沉指標與開裂和永久變形這些路面主要損壞之間沒有直接關係。為此，我國的設計方法在彎沉設計指標之外補充了層底彎拉應力指標，用來控制瀝青層和無機結合類基層(在我國稱為半剛性基層)的層底開裂，由此形成了我國設計方法的特點，即以控制路面整體剛度和荷載作用下的開裂為主要目的，以路表彎沉和層底彎拉應力為指標的設計方法。

路表面在荷載作用下的回彈彎沉量，反映了路基路面結構的整體剛度。積而引起的，由此導致了材料強度和剛度的弱化及路表彎沉的增大，而路面最終出現的疲勞裂縫則是微裂縫從量變累積到質變的躍進。因此，路表彎沉在理論上與路面疲勞開裂之間存在著一定的內在關係，但是路表回彈彎沉與交通荷載作用次數之間的關係模型(設計方程)仍有賴於可靠數據的支持。

我國以瀝青面層和無機結合類(半剛性)基層的層底彎拉應力作為驗算指標，實際上起到了控制這兩個層次厚度的作用，與一般而言的力學法中的層底彎拉應變指標作用相同。但是，我國並沒有採用其他力學設計法中的另一個應變指標——基層頂面壓應變。在傳統的力學法設計體系中，土基頂面壓應變不僅用來控制路面總厚度，而且還被賦予了另外一個假設，即每一次變形過程中的彈性應變與塑性應變成一定比例，因此可根據這一假設，藉助土基頂面壓應變來預測路面車轍(永久變形)，著名的AI和Shell設計法都採用了這種方法，我國的設計體系並沒有引用這一指標及其塑性變形比例假設，也沒有專門針對車轍損壞的設計指標、模型或是預測方法。

柔性路面的設計工作可分為結構設計與厚度計算兩大部分。只有路面結構設計工作獲得正確的成果，在此基礎上進行厚度計算才是有意義的，所以路面結構設計的成敗直接關係到路面設計工作的成敗，它在路面設計工作中處於關鍵地位。在工程實踐中，有很多具體實例都充分說明了這一點。

路面結構設計包括以下兩種。

(1)各結構層設計：主要是結合當地具體條件和使用要求，選擇結構層種類和組成材料。

(2)結構層的組合設計：根據就地取材和分期修建的原則，將不同類型的結構層組合成既能經受行車荷載和自然因素的反覆作用，又能充分發揮各結構層的最大效能的經濟合理的路基路面的結構體系。

在柔性路面結構設計工作中，應該遵循以下一些技術經濟原則。

(1)因地制宜，注意特點，就地取材，因材施用。

路面結構設計必須在總的設計原則指導下，充分考慮各地的具體條件和某些特殊要求。同時還要注意吸取和應用當地路面設計的成功經驗，對當地已行之有效的路面結構應盡量採用。由於在路面工程中，材料費用佔有很大比例，一般都在60%～70%左右，因此應當最大限度地做到就地取材，盡量利用當地可能獲得的一切天然材料、工業廢料和加工材料，充分發揮當地材料的優勢，做到因材施用。

(2)分期修建，逐步提高。

交通量是確定路面等級與路面類型的最重要因素，而交通量是隨時間而逐步增長的。為了合理使用國家資金，一般應按近期使用要求進行路面設計，先滿足近期需要為主。以後隨著交通量的增長、車型的加重和投資的增多，逐步提高路面等級，增加路面厚度。但在建造時必須注意使前期工程能為後期工程奠定基礎，在後期工程中得到充分利用。

(3)整體考慮，綜合設計。

在路面結構設計時，對土基、墊層、底基層、基層和面層都應看作是一個有機整體。按照土基穩定、基層堅實、路面耐用的要求，充分發揮各個結構層的作用，合理選用路面材料，確定恰當的結構層厚度，使路面的設計既能在整體上滿足強度和穩定性的要求，又做到經濟、合理、耐久。

(4)方便施工，利於養護。

選擇各結構層還應考慮機具設備和施工條件，在可能的條件下，應盡量採用機械化施工。此外，還應該考慮到建成通車后的養護工作。高級和次高級路面的養護工作量，要比中、低級路面少得多，等級較高公路要求平時養護工作量越少越好，以免影響大交通量的行駛，所以在做路面結構設計時，應考慮便於施工、利於養護，以保證長時間通車的需要。

(5)考慮氣候因素和水溫狀況的影響。

路面結構設計要保證在自然因素和車輪荷載反覆作用下，路面整體結構具有足夠的水穩性、干穩性、冰凍穩定性和高溫穩定性，因此對自然氣候和水溫狀況可能對路面的影響要予以充分的重視。在水文地質不良的路段，要設法改善路段的乾濕狀況。鋪築瀝青類路面的基層，在潮濕和中濕路段，應採取技術措施保證結構層的水穩性。在冰凍地區，也要採取措施保證路面結構層的冰凍穩定性。