車輛是如何壓壞路面的？

01-11

很平的路面為什麼會被超載車輛壓的坑坑窪窪？

首先說一下，道路工程概念中的「路面」，和普通人所說的「路面」是兩個區別很大的概念。

如圖，普通人認定的「路面」，可能只包括頂部的的「面層」，甚至可能只是最高處幾厘米的「上面層」。實際上，直到下面的級配碎石層，都屬於路面，在高等級公路中，總厚度可以達到1-2米。再下面才是泥土填築的路基。注意路面中的「基層」不是路基，而是路面的一部分。下面這張圖展示的全部結構，都屬於路面。

一般設計圖是這樣的：

路面破壞的機理很多，但主要力學原因是內部受拉超出了路面材料所能容許的限度。為何路面受壓，反而會因為受拉破壞呢？

這個其實不難理解，你拿出一個麵糰，用雙掌擠壓，麵糰就會平行於你的手掌延展，被拉伸。這體現的是材料力學一個重要的原理，壓力會導致切向拉應力，因為彈性物體的體積是基本固定的，在一個方向受到壓力，會等效於其他方向出現拉力。實際上，混凝土抗拉實驗，很多情況下反而要通過壓縮來測試：

上圖中沿著垂直方向施加壓力，混凝土內部自然會產生橫向的拉力，這個拉力和施加的壓力基本成正比。壓力大到一定程度，混凝土中部就出現了垂直的裂縫，試塊開始向兩側運動。可以想像，重載汽車下的路面也會因為壓力而出現垂直裂縫，進而塌陷，出現坑洞。

道路荷載首先考慮的是最大單獨胎壓

如果沒有能承受拉力的堅固路面（注意不是面層），直接把壓力施加在鬆軟的土路基上（顯然不能承受拉力），道路會迅速被壓跨，在一場雨後變成爛泥。只有路面足夠厚，才能保證壓力分散在很大的面積，整體性地壓向路基，不至於導致路基局部受壓，土方流失。甚至可以說，路面就是用來承擔橫向拉力的結構。路面既然承擔這個職能，遲早會被內部壓力扯出坑洞。

當然，說是「遲早」，但遲和早還是有很大區別。一年一修和五年一修，差的維護成本是天文數字。評論區@鵬山大石同學補充的很好：

補充:標準設計軸載10噸，係數為4.25次冪，所以超載車輛對路面損害很大，超載1倍（2倍軸載）則損害約19倍，超載3倍（4倍軸載）則損害約360倍，這是疲勞損害。如果都是這樣的超載車，設計壽命15年的，實際壽命半個月。

即車輛荷載與路面破壞速度之間不是簡單的正比關係，而是至少4次方以上的陡峭曲線。這是因為路面並非簡單的彈性材料，而是不斷出現不可逆裂縫的彈塑性材料。某層的變形會對其他所有層造成影響。所以一輛超載車可能比100輛普通車的破壞還大，相比之下那點超載罰款真不算什麼。

水泥路面裡面要放鋼筋，路面基層要加入水泥和石灰，就是為了給道路結構增加抗拉能力

當然，現實中的受拉破壞不是上面那種實驗室式的垂直裂縫破壞，因為和實驗室測試受拉不同，垂直壓力（車輛荷載）只出現於路面頂部，路面底部是平坦鬆散的路基，路面相對路基、路基相對下面的土層，都往往更類似於一條懸浮的梁，下部受拉，上部受壓。所以，越是高等級的道路，路面就要越厚，和大橋的梁必須更高是一個道理。同時，鋼筋網片和土工格柵往往會靠下放置，增加下部拉力。

此外，既然路面層有橫向移動的趨勢，就同時要在有相對滑動趨勢的各層之間增加摩擦力，避免層間脫離。在舊路面上修築新路面的時候，必須把舊路面「打毛」，變的粗糙，才能修築新路面。

否則路面一旦受壓就會像被揉搓的橘子皮一樣，和果肉（路基）脫開。某些摩擦力和附著力不夠的接縫處，會在重壓下脫離。這也是一種路面破壞方式。

當然，你會問。整個路面都受壓，為什麼不是整個路面一起壞掉呢？因為汽車會振動，荷載不是一成不變地施加於路面：

路面的破壞是「自增殖」的，一旦某處道路出現微小破壞，此處的顛簸就會增加，破壞就會越來越大，所以，初始衝擊的微小差異決定了破損會集中在少數路段，形成大坑。

最後，液體對道路的衝擊也不可忽視，因為道路表面有很多孔隙。孔隙充滿水的時候被車輪碾壓，會對孔隙內部施加幾百甚至幾千個大氣壓的瞬間衝擊，這會導致表層的孔隙越來越大，受衝擊的路面石子剝落，從而形成路面破損。至於車輛漏油，汽油這種有機溶劑會對瀝青結構造成致命的溶解，那就是純粹的化學破壞了。

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瀉藥， @馬前卒老師已經寫的很詳細了，我補充一下個人工作中總結的經驗。

我國目前路面普遍活不到全壽命就會被破壞，主要有以下幾種原因：

1.超載

2.規劃車流量遠小於實際運營車流量

3.施工工藝不滿足設計要求，有的算是偷工減料，有些事當年施工水平低下的關係，這裡不能全怪農民工兄弟，因為他們的工頭甚至項目經理都算是技術上的文盲，拿圖紙看都不好好看就干。

4.施工材料不滿足設計要求，這個問題裡面就見仁見智了，不展開評價。

5.氣候條件，北方特別是東北、西北冬季特別寒冷的地區，對路面結構的處理現在才算是好一些了，以前春融期到處是坑，走幾步就能看到翻漿現象。

6.還是窮，沙慶林院士喊了小半輩子強基薄面長壽命，實際沒幾個項目這麼干，因為窮。

7.設計就傻逼，這個最無敵。

補充：

看到樓下 @王斌補充，養護經費不足，養護管理不甚到位也是一個大問題。

這個問題分來看 1施工質量2地質條件3後期養護4超限運輸

1施工質量大家肯定想到偷工減料實際呢這些真實存在但是這並不關鍵道路在我國存在分級最簡單你看到高速公路和村與村之間鄉道有很大區別你仔細觀察材質也是雲泥之別二者投資嗎？呵呵一分價錢一分貨國家現在還是很落後的基礎建設還很薄弱沒辦法我們才發展幾年美帝呢？只要投資到位放心我們也可以做到世界第一水平技術儲備工程設備機械人員素質材料設計管理我們都有一定實力關鍵是投資離開投資講質量都是耍流氓

2地質條件平原地質遠遠好於山區高原山區一公里高速公路投資遠遠大於平原橋樑隧道比例高路基處理邊坡加固水土流失滑坡泥石流甚至高原凍土都是我們無法迴避問題高速通行費很直觀告訴你河南開封每公里里0.45元/㎞起南陽信陽0.55-0.60元/km

3後期養護大家很少看到但是這是高速公路日常管理關鍵舉個大家長遇到的下雪時大家希望不封路但是要保證安全撒除冰鹽成本很高就不說了但是大家注意到沒有北方高速中間綠化帶這幾年明顯變差除冰鹽對路面傷害僅次於酸鹼還有現在車速都高對路面真空吸力破壞加大縮短壽命好只有加大養護力度商丘公司15年就有養護工人犧牲在養護工段希望各位在路上看到養護作業時請遵守交通管制減速通過在這裡我替養護的同事謝謝大家

4超限運輸大家都知道老生長談大家可曾想過這個問題深層次先說危害吧我見過東風2噸平頭柴油拉200噸石子一拖一掛這能好的了 48噸超載到6070噸屬於正常現在手段無非超限治理交警罰款這無一例外沒啥作用現在困境在於營運者利潤微博工作條件差 24小時車不停2司機輪流轉漲價了廠家消費者不接受現在大家享受低價時就別清高談超限超限危害是第一殺手南方及開封東匝道被壓塌都是這個原因設計噸位正常但是你不不能把很多輛6070噸拉煤車統一開過來日積月累後果可想但是我就很自豪中國貨車製造水平咋就那麼高

@馬前卒老師說了很多。那我就做一些微小的工作

一、城鎮路面通常由面層（上中下）、基層（基層和底基層）和路基組成；

車輛作用對路面的影響隨深度的增加而逐漸減弱，因而對路面材料的強度、剛度和穩定性的要求也隨深度的增加而逐漸降低。

面層直接承受行車的作用，和大氣相接觸，同時又受雨水的侵蝕作用和溫度變化的影響。所以面層材料是最高級也是最耐磨的。

基層是路面結構中的承重層，主要承受車輛荷載，將面層的壓應力傳遞至路基。

二、城鎮路面通常分為柔性路面和剛性路面。

1：柔性路面：荷載作用下產生的彎沉變形較大、抗彎強度小，在反覆荷載作用下產生累積變形，它的破壞取決於極限垂直變形和彎拉應變。主要代表是各種瀝青類路面。

2：剛性路面：行車荷載作用下產生板體作用，抗彎拉強度大，彎沉變形很小，呈現出較大的剛性，它的破壞取決於極限彎拉強度。主要代表是水泥混凝土路面。

總結：

柔性路面(瀝青類路面)通常死於慢性病：長期的反覆的荷載（不可逆的）導致各部病變部位不能復原（面層變形過大），直至病灶深入骨髓（基層變形，路基受損）。最終結果就是這個路變成彈簧路，上上下下左左右右。

而剛性路面（砼路面）本身有著不可解決的硬傷。砼路面的面板通常是素混凝土或者加筋混凝土板。考慮熱脹冷縮的作用，砼面板之間橫向必須留以縮縫和漲縫，縱向留以縱縫。縮縫是假縫，漲縫是真縫。砼面板之間留著的漲縫會隨著雨水沖刷和行車荷載作用，出現「唧泥」的現象，導致砼面板底部基層被掏空，這樣砼面板在受動載時就會不均勻受力從而破裂。面板破裂之後，基層的穩定粒料上翻。最終結果就是這個路變成麻子路，左一個坑右一個坑。這也是白色路面逐漸退出城市路面的主要原因。

路面只是表象而已，路面下面還有基層和地基，地基沒處理好或基層質量不行，路面再牛逼也扛不住啊。剛性路面（砼）和柔性路面（瀝青）的受力方式不一樣，力學角度我也不會說。每條路都有壽命要養護的，壞了無非是過度使用唄

路下面的錢墊的太少了。當然容易壞。。。

最主要也是最重要的原因之一超載。之前看過一個報道大概意思是如果不超載就賺不到錢，畢竟我們國家的油價和過路費那麼高。

第二是技術不達標。偷工減料是最重要的，設計上是一回事建造時候的材料和工藝又是另一回事，不偷工減料就沒利潤可賺，金橋銀路啊。

第三設計問題。設計是傻逼。不考慮路況實際情況，憑空設計，明明車流量巨大但是設計滿足不了。而且很多時候圖紙上都有顯而易見的錯誤，和明顯的設計不合理。反映給設計單位後，開會開兩天，然後要求施工單位做變更，然後施工方拿著資料滿屁股後面找設計簽變更，人家才不會說自己錯了，只會讓你做變更，因為設計沒有錯，做的是我們。

第四勘測單位是傻逼。每個地區地質情況都不一樣，但是勘測單位就可以以偏概全。

第五後期養護。每年收費站收那麼多錢，撥給養護單位也不少，養護單位就會哭窮，維護養護從來沒盡心過。曾經在養護單位實習過，工資高待遇好還清閑，每次出去巡檢都是瞎胡鬧，路面修補工作也是承包給有關係的小包工頭。

因素很多，例如道路材料的高溫穩定性不足，低溫穩定性不足，水穩穩定性不足。。。

路面結構好幾層呢，你說的坑坑窪窪是指瀝青混凝土面層吧？( ?° ?? ?°)

有很多原因，得看具體環境具體分析，不過肯定有超載( ′????ω????` )sad

因為路面底下有土層，土壤（黃土）之間有孔隙。黃土還有濕陷性。

要想富先修路路不壞還怎麼富