沥青路面车辙的控制指标与标准
沥青路面的设计,经历了从单纯的强度指标到综合的耐用性、功能性多指标组合设计的过 程,车辙指标也是其中之一。通常沥青路面的车辙控制指标包括路基顶面容许竖向压应变 、沥青层容许永久变形e,(或厚度减薄量△h)和路面容许车辙深度RD等。
早在50年代初, R.R.Peat te就提出用限制土基顶面压应力来防止车辙, 五十年代末, G. M.Dom man等根据美国A AS HO试验路的车辙实测结果, 提出用土基顶面垂直压应变代替压应 力来建立车辙标准,此后英、法、意、加拿大、比利时、荷兰、丹麦等国相继建立了E,=AN-"形式 的土基压应变标准。显然,这种采用限制土基顶面压应变来控制车辙的办法是不够完善的,对 路面各结构层的变形特性考虑不够,特别是近年来迅速发展的半刚性基层沥青路面结构,土基 顶面的压应变很小,在这种情况下,土基顶面压应变已不适合作为控制指标。70年代,壳牌石 油公司提出用沥青层“厚度减薄量”来限制沥青路面永久变形的设计法,该法假定混合料的任 何变形都是矿料颗粒间滑移变形的结果,路面车辙是沥青劲度粘性部分(S))的函数。这一方 法考虑了沥青的粘性劲度,沥青混合料的劲度(Sm,)是由沥青劲度(Sm)及混合料中各种材料 的体积比例导出。该方法虽然涉及了材料性能,但却并未给出材料指标和标准。随后世界各国对沥青与沥青混合料的抗高温性能进行了大量研究,开展了路面材料的单轴、三轴、剪切、静 载、动载、重复荷载试验,获得了大量的材料性能参数,这些参数主要用于沥青路面抗车辙设计 和车辙深度预估,由此.沥青路面容许车辙深度便成了主要的车辙控制指标。
1979年美国联邦公路总署FHWA根据车辙发生的程度分成4个等级, 众多的研究者认为应该从雨天产生水漂,即汽车在水面上高速飞行失去控制为制订车辙 深度的标准。Barksdale指出路面横坡2%, 车辙深度13mm时, 80km/h车速会产生水漂。英国 则认为标准横坡2.5%,车辙深度13mm将会引起水漂或者使抗滑性能下降。所以应该从行车 安全及路面构造两方面来确定车辙的容许标准。Lister提出用1.8m直尺测量的车辙深度达到 19~20mm作为路面破坏的标准, 而车辙深度10mm对路面构造是不产生影响的。Vert rae ten则 认为为了保证行车安全,车辙坡度(车辙量与发生车辙的宽度的一半之比值)不得超过 2%。
许多国家都根据本国的气候、交通等具体情况,提出了各自的容许的车辙深度,作为路面 维修养护的极限标准。一些国家的标准如表3-4-45所示。由于各国对车辙深度的测量方法不 同, 评价等级、养护维修的目标值也不相同。SHRP在研究永久变形预测时提出的极限条件是 车辙深度12.5mm。
以前,我国的公路等级较低,交通量小,基本上未形成渠化交通,且沥青面层较薄,因此车 辙没有成为主要问题,柔性路面设计规范也未考虑车辙设计。近年来,随着经济建设的快速发 展,公路交通量的不断增加,随之而来的交通渠化,大型、重载车辆的出现,使得沥青路面的车 辙问题逐渐变得突出起来。
我国的规范对容许车辙深度尚未提出标准, 现行《公路养护技术规范》(JTJ 073-96) 采用 路面破损率DR计算路况指数PCI评价路面状况, 其中车辙深度以>25mm及<25mm作为较 深和较浅的分界,显然是偏宽的。在“七五”期间,国家攻关项目“高等级公路半刚性基层、重交 通道路沥青面层和抗滑表层的研究”专题提出的沥青路面车辙目标是在设计年限内车辙深度 不超过15mm。15mmm是大部分国家的沥青路面车辙深度容许值。