文献综述
在我国高等级公路的建设中，沥青混凝土路面已成为主要的路面形式。为了提高城市道路建设的质量，我们需要提高对道路沥青路面结构的了解，以深入剖析该路面的内容、原理、优缺点，实现城市道路沥青路面结构的优化，以满足实际道路施工的需要。
沥青路面是我国高等级公路普遍采用的路面型式，它是在半刚性基层、柔性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料作为面层的路面结构。沥青路面设计理论与方法经历了古典法、经验法和力学经验法的发展过程[1]，目前各国多数以后面两种设计方法进行路面结构设计。
1国内主要设计方法
我国现行沥青路面设计规范采用的路表弯沉等主要设计指标，是建国以来历版设计规范在以路表弯沉为控制指标的指导思想下扩充后提出的[2]。这种设计方法主要针对半刚性基层沥青路面结构设计，贯彻了“强基薄面稳土基”的思想，凝聚了几代公路技术人员的心血，对我国公路发展起到了很大的推动作用。但从已有研究和以往的实际应用来看，我国沥青路面结构设计方法上主要还存在如下问题。
(1)我国现行的路面结构设计理论在设计理念上假定一个沥青层厚度，以基层作为承重层设计其厚度，沥青面层仅仅起到表面功能作用，路面荷载越大、交通量越大，基层强度和厚度要求就越大。路面破坏意味着基层破坏，与沥青面层的厚度没有关系。工程实践表明，这种理解是非常不确切的，国内外研究证实轮载下100~150mm区域是高受力区域，是各种损坏主要的发生区域，沥青层直接承受车轮荷载作用，沥青面层发生破坏也属于结构性损坏[3]。
(2)沥青层疲劳控制指标对半刚性基层沥青路面基本不起作用，路表弯沉成了唯一设计控制指标。在满足设计弯沉要求后，半刚性基层上的沥青路面，在层间接触为连续的情况下，沥青面层底面的应力基本处于受压状态。在层间接触为滑动的情况下，沥青面层底面的应力虽有可能处于受拉状态，但沥青面层的疲劳寿命多数情况下大于半刚性基层。因此，底面拉应力验算指标在设计中基本不起控制作用。
(3)采用的弯沉指标无法与多种破坏类型和破坏标准统一协调，路面结构设计宜采用多个单项指标，分别针对和控制相应的特定损坏类型。路面是一种多层结构，各层结构可具有不同的几何和力学属性[4]。路面结构的损坏，既可能是由于某一组成结构或整个结构的过量塑性变形，也可能起因于结构层内某处的应力或应变量超出了该处材料的疲劳强度或疲劳应变值，路表弯沉设计指标无法反映和包容路面结构的多样性及各种损坏类型，也难以协调平衡各单项设计指标。
(4)采用源于中、低级半刚性基层沥青路面的路表弯沉设计指标，无法控制高等级公路，尤其是沥青稳定柔性基层沥青路面结构整体或沥青层的永久变形量[5]。沥青路面的车辙与路面结构、气候条件、交通条件密切相关，现行规范采用60℃的动稳定度指标不能实现对车辙的控制。此外，弯沉综合修正系数经验公式是半刚性基层路面结果的总结，而路面弯沉值受路面结构、环境、地理位置、人为因素等等影响。弯沉指标对沥青稳定柔性基层沥青路面的设计具有很大的局限性[6]。
总之，我国沥青路面设计采用路表弯沉设计指标难以控制路面各种破坏，路面设计中缺乏有效的车辙和疲劳控制指标，设计中难以保证路面的耐久性。
2国外主要设计方法
国外早期路面设计主要是防止路基剪切破坏，随着交通量和车速提高，路表弯沉被当作路面结构承载能力的定量指标。但路面破坏是因过大的应力和应变所引起，而不是弯沉，路面使用性能逐渐成为了路面设计的焦点。国外著名的AI法，采用两种应变作为破坏准则：一个是沥青层底部的水平拉应变，控制疲劳开裂；另一个是土基表面的竖向压应变，控制永久变形，即车辙。该设计方法中把路面看成多层弹性体系，各层材料以弹性模量和泊松比表征，交通量以通过两组双轮胎施加于路面上的80kN的单轴荷载重复次数表示[7]。AI法吸收了各国有关路面设计的重大科研成果，并加以外延，考虑了沥青混合料的黏弹特性及粒料的非线性。国外著名的SHELL法采用沥青层底面拉应变作为疲劳开裂指标，引入路基顶面压应变作为车辙控制的指标，后来又考虑了沥青层的变形开发了专门程序来计算沥青层在使用年限内产生的车辙，以控制所设计的路面结构在使用中不会出现过大车辙，即高速公路不超过10mm、普通道路不高于30mm[8]。
CBR法以CBR值作为路基土和路面材料（主要是粒料）的性质指标。通过对已损坏或使用良好的路面的调查和 CBR测定，建立起路基土CBR～轮载～路面结构层厚度 （以粒料层总厚度表征）三者间的经验关系。利用此关系曲线，可以按设计轮载和路基土CBR值确定所需的路面层总厚度。路面各结构层次的厚度，按各层材料的CBR值进行当量厚度换算。这个方法存在一个重要缺点既无法对结构组合的合理性进行比较，对路面各结构层特别是上层传布荷载的能力，没有充分地反映出来。用CBR法设计，对于防止沉陷、变形是直接有效的，对于防止开裂则是不可靠的[9]。因此，有些路而按CBR法设计的强度即使达到了高标准，却仍较早地出现开裂损坏。AASHTO沥青路面结构设计方法通过使用性能方程将路面结构设计与其使用性能评价及预测结合起来。AASHTO道路试验所得到的经验性能方程，在现行的指南中仍作为基本模型，但是进行了修正和扩大，使其能适用于美国其他地区[10]。
国内外有影响力的各沥青路面设计方法中，都是在不同的试验或实际条件基础上确定下来的，各有优缺点。在总结多年来实践的基础上，我们需要不断的对设计方法进行补充和完善，进一步修订出更适合国情的沥青路面设计方法，为更优质的路面质量服务。我国沥青路面设计应借鉴国外路面设计经验，借助车辆动力学、黏弹塑性理论、有限元理论、分形理论、离散元理论等相关研究成果，[11]考虑车辆动载及气候、交通、材料等环境因素，针对车辙、疲劳等主要路面破坏形式，提出合理的车辙、疲劳预控模型与方法。除此之外，在沥青路面设计阶段就有针对性地解决好车辙、疲劳等关键问题，确保路面的耐久性，也是近年来沥青路面设计方面研究的重点。我国沥青路面结构设计一直以表面弯沉作为承载能力的主要设计指标，在现在的设计模式和界面条件情况下，沥青层底部的弯拉应变通常不成为控制性指标。国外各种沥青路面设计方法都是针对疲劳和车辙等特定路面破坏形式进行路面设计，以控制路面的疲劳开裂、车辙变形等来保证路面在设计年限内的耐久性，提供应有的使用质量，比我国以路表弯沉指标控制沥青路面设计更加客观。
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