沥青路面车辙预估问题的探讨
摘要:我国公路建设已经进入高速公路发展阶段,随着交通量,车辆轴载的不断增加,交通渠化程度的提高,车辙问题日益严重。

本文详细阐述了沥青路面车辙预估方法,并对现有车辙预估方法进行了平价,为解决沥青路面车辙预估问题积累了新的技术资料。

关键词:沥青路面车辙预估公路
随着交通量、车辆轴载的不断增加,交通渠化程度的提高,沥青路面的车辙问题日益严重,沥青路面的车辙已经成为各国普遍关注和重视的问题。

车辙不但与路面材料有关,也与路面结构有关。

因此,有必要对沥青路面车辙预估问题进行探讨,以为沥青路面设计时从结构和材料两个方面解决车辙提供参考。

1 沥青路面车辙预估方法
沥青路面的车辙预估方法大致可以分为经验法、半经验-半理论法和理论法。

(2)半经验半理论法。

该法以弹(粘弹)性体系理论为基础,通过实际路面加载情况来计算车辙。

代表方法有:①Jacob Uzan理论-统计法,该方法就是通过限制路基表面弹性应变的大小来控制路面的车辙。

Jacob Uzan法的车辙预估模型为:
2 现有车辙预估方法的评价
目前对于车辙预估的研究多数只考虑沥青面层本身的永久变形,而对于基层和土基的变形考虑相对过少。

对于半刚性基层。

这种考虑相对合理,因为沥青面层产生的永久变形占车辙总量的90％以上。

但对于柔性基层而言,这种预估车辙的方法是不够恰当的。

经验法和半经验半理论法虽然在特殊条件下可靠度较高,但由于其较强的地域局限性以及实验过程中材料参数确定的复杂性,应用范围受到限制,从而不能得到推广。

因此由经验向理论过渡是车辙预估中的一种趋势。

预估方法中的弹性层状体系理论虽然已经得到了相对广泛的应用,但并不能合理地反映出沥青混合料的材料—荷载特性。

与之相比,粘弹性理论对沥青混合料材料特性的描述更为准确,而且随着计算机的迅速应用更为其提供了广阔的发展空间。

虽然理论法现阶段仍然存在着材料特性参数确定的难度、计算步骤复杂,从而导致预估精度不理想等问题,没有得到广泛应用。

但理论法与其他方法相比,模型本身更为合理,不存在通用性的问题。

一般而言,只要力学模型构建合理,理论法是最有发展前途的预估方法。

随着在车辙预估模型中粘弹塑性理论和流变模型等力学模型的引入,以及有限元分析工具的运用,国内外对车辙预估的研究正向通用、高精度的方向发展。

同时静力状态下的有限元分析在车辙预估的可靠性上还有所争议,因此,目前迫切需要从动力学的原理上,结合沥青材料的本构关系,利用有限元的理论对沥青路面的车辙进行预估和分析。

3 结语
车辙是重复行车工作荷载作用下的路面不可恢复应变的累积变形及行车荷载作用下的压密推挤变形,是沥青路面最普遍的一种损坏形式。

车辙这一路面过量的变形影响了路面的平整度；使得轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了面层及路面结构的整体强度,从而易于诱发其他病害；使雨天路表排水不畅形成积水,降低了路面的抗滑能力,影响了高速行车的安全性；车辆在超车或更换车道时由于路面变形过大使方向失控,车辆操纵的稳定性受到了很大的影响。

目前,沥青路面车辙预估模型较多,但都存在不足和缺陷。

国内车辙的研究主要是集中在有限元的方法上,并且主要还是基于静力状态下粘弹性的有限元研究和计算,而静力的状态并不能够代表沥青路面实际受力情况。

因为沥青路面车辙是随着路面上重复交通动荷的不断作用下,沥青混合料发生压密、推挤,正是由于这种压密和剪切变形的综合作用导致了轮迹带处纵向沉陷伴随两侧隆起的发展,从而逐渐形成了车辙。

因此有必要对现有静力状态下的有限元进行改进,可以通过动力学的原理结合有限元的粘弹性本构关系的分析计算方法来对沥青路面的车辙深度进行预估。

这样两方面的结合对车辙进行计算既能将沥青路面的实际受力情况在研究过程中进行真实的呈现,同时还可提高沥青路面车辙预估计算计算精度。

因此,应从多学科交叉结合的角度出发,努力开拓新思路、新想法,建立更科学更合理的车辙预估模型,以为解决沥青路面
的车辙预估和路面结构设计提供有力的支持。

参考文献
[1]徐世法.高等级道路沥青路面车辙的预估、控制和防治[D].上海:同济大学,1992.
[2]Carl L. Monismith,K. E. Secor.Viscoelastic Behavior of Asphalt Concrete Pavement[C].1st International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements,1962.
[3]孙兆辉.沥青路面车辙预估模型的开发与应用[D].哈尔滨:哈尔滨建筑大学,1999.。