复合式基层沥青路面的力学响应分析
沥青路面力学响应分析及其研究方法综述
沥青路面力学响应分析及其研究方法综述发布时间：2022-07-11T02:28:48.391Z 来源：《工程管理前沿》2022年5期3月作者：黄勇维[导读] 沥青路面具有比较复杂的力学特性，为了研究沥青路面的破坏机理以及路面应力应变变化规律，黄勇维重庆交通大学土木工程学院重庆 400074摘要：沥青路面具有比较复杂的力学特性，为了研究沥青路面的破坏机理以及路面应力应变变化规律，本文系统阐述了荷载、温度、路面结构类型以及层间接触状态对沥青路面结构力学的响应机理。
并且鉴于以往对路面进行力学研究不能够准确、真实、细致的反映其力学行为的问题，本文简述了对沥青路面细观力学行为的研究，使沥青路面力学的研究能够宏、细观相结合。
研究发现，细观力学分析能对内部材料变化进行量化处理，全面分析沥青路面力学响应，对改善路面性能有重要意义。
关键词：路面力学响应；荷载；温度；层间接触状态；细观力学研究0 引言我国沥青路面损坏影响因素主要有材料、荷载和温度。
因此，解决沥青路面这些问题，就要从因素出发，有必要对沥青路面力学响应因素进行分析研究。
沥青路面长期处于不同的自然环境中，并非单一不利因素影响沥青路面，在恶劣的气候条件和车辆荷载共同作用下，沥青路面材料内部逐步发生变化，路面出现宏观的损坏现象。
以往对路面进行力学研究，通常将沥青路面通过假设条件进行了不同程度的简化，与实际情况存在差别，不能够准确、真实、细致的反映其力学行为，因此，有必要对沥青路面细观力学行为进行研究，达到宏、细观相结合的目的，全面分析沥青路面力学响应，对改善路面性能有重要意义。
1沥青路面力学响应分析综述沥青路面是多层路面结构，具有比较复杂的力学特性。
国内外大量研究表明，对沥青路面力学响应有显著影响的因素主要有荷载、温度、路面结构类型和层间接触状态等。
研究不同因素影响下的路面力学响应，可以为更科学合理的路面设计方案提供必要的参考。
1.1荷载在沥青路面的力学性能分析时，通常把轮胎与路面的接触面作为路面受力分析的影响区域。
柔性基层沥青路面与组合式沥青路面层底拉应力分析
，
、
ｏ ｆ ｌｅ ｆ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｂａ ｓ ｅ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｓ ｐ ｈａ ｌ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ
Ｊ Ｉ Ａ ＮＧ Ｆ ｅ ｎ ｇ—ｌ ｉ ａ ｎ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｈｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ．， Ｌ ｔ ｄ ．， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ １ ０ ２ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
半刚性基层沥青路面结构凭借其板体性能好 、 整体强
度高的优势 ， 占据我 国沥青路面 ９ ５ ％以上 。在这些优 点背后 ， 也 潜 藏着危 机 ： 半 刚性基 层收缩 性 大、 易开
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｓ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｗｅ ｒ ｅ，ｔ ｈ ｅ
０ ． １ ５ ９ ８ ） 、 Ｏ（ ０ ， ０ ） 。选 取 Ａ Ｔ Ｂ与 级配 碎石 、 级 配碎 石与水 泥稳定 碎石两种 基层组 合形 式 ， 分别对 不 同
厚 度 基层 的路 面 结 构 进 行 弯 沉 、 各 层 层 底 拉 应 力 的 影响分析。
ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｖ ａ ｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ
（ １ ） Ａ Ｔ Ｂ层厚度变化对层底拉应力影响规律分析
动、静荷载下不同沥青路面结构力学响应分析
动、静荷载下不同沥青路面结构力学响应分析作者：何基雷罗资清傅松来源：《西部交通科技》2024年第03期作者简介：何基雷（1988—），工程师，主要从事道路工程、路面养护方面的研究工作。
为探究动、静荷载下沥青路面结构的应力响应，获取不同影响因素对路面的实际作用效果，文章利用ABAQUS软件构建了沥青路面结构应力响应模型，分析荷载形式、车辆轴载、行驶速度等因素对力学响应的影响。
研究表明：路面结构的应力应变与车辆轴载存在着一定的线性关系；相较于静荷载，动荷载在相同轴载下所产生的应力应变值较低，且存在最佳行驶速度使荷载对路面产生的力学响应最小。
由此证明，在道路使用时，控制车辆的行驶速度及车辆超载可减缓路面纵向位移及路表弯沉的产生，延长道路的使用寿命。
沥青路面结构；移动荷载；力学响应；使用寿命；应力应变U416.217A1906850引言随着我国机动车保有量及道路交通量的逐年上升，道路重载及超载现象的持续增长，使得已建道路在使用过程中暴露出使用寿命不足［1-2］，裂缝、坑槽、松散、剥落、车辙等病害出现频率较高的现象。
道路养护时运营成本增加，而且还影响了交通事业的发展［3］。
因此，为更好地了解路面结构在不同因素下的力学响应，需探究不同影响因素对路面的力学响应。
国内外专家学者针对沥青路面的应力响应从多方面展开了研究。
Assogba、Hu、李江等［4-6］通过建立三维有限元模型，研究了车辆速度、车辆超载对沥青路面的影响，证明较低车速会引起结构受载时间增加，扩大了载荷的冲击效应。
严战友、Ogoubi等［7-12］通过建立车辆模型和有限元道路模型，证明路面结构的动态应变应力峰值受分析点位、行車速度、沥青层厚度、车轴荷载、制动工况和道路粗糙度等因素的影响。
Liu［13］通过提出了一种将全尺度加速路面试验（accelerated pavement test，APT）、室内试验和有限元（finite element，FE）模拟相结合的方法，分析了车轮范围、温度及轴重对于沥青路面的动态响应。
沥青路面结构力学响应分析研究
道桥建设2018年第13期121道路沥青路面须经受复杂多变的天气和作用力大且施加密集的车辆荷载反复作用。
过车之后容易出现路面品质逐年下滑从而显著降低道路使用寿命，而且造成资源浪费，不利于居民出行以及货物的中转运输，不能充分发挥道路功能。
研究在不同因素影响下的路面结构力学响应，有助于理解并掌握路面破坏机理，采取更加科学合理的应对措施，延长道路使用寿命。
基于此，文章系统阐述了荷载和气候因素对路面力学响应的影响，为公路养护部门和相关学者提供必要的参考。
1 荷载对路面力学响应的影响车辆荷载是路面需要承受的主要荷载，与道路的使用寿命直接相关。
研究车辆荷载对路面结构力学响应的影响，对了解路面破坏机理具有重要意义。
胡小弟等将荷载与路面之间的接触面近似为矩形，采用有限元计算程序ANSYS，分析x 及y 轴方向各为2.5m 范围内应力分布情况。
z 方向深度根据路面结构及所受车辆荷载的交通组成，并依据理论弯沉值进行调整。
计算结果表明，当车辆制动或启动时，所产生的水平力尤其是最大剪应力对路面结构具有较大影响，剪应力峰值作用位置不定，对柔性基层的影响比半刚性基层要明显，水平力作用下，面层层底的弯拉应力，尤其是y 方向引起横向裂缝的弯拉应力变化明显。
在上下坡等刹车频发地区路面容易破损，而曹卫锋对车辆动载作用下长大上坡沥青路面力学响应做了更加深入的研究。
利用大型有限元软件ABAQUS 建立车辆载荷作用下的长大上坡路段沥青路面结构的三维有限元模型，采用单侧双轮胎的加载方式，分析不同参数下的路面的力学响应。
理论计算表明：对于半刚性基层沥青路面，用沥青面层底部弯拉应变来评价其使用寿命是不合理的；较大的面层底部剪应变容易破坏面层与基层之间的粘结层，一旦粘结层破坏后，使面层结构的连接状态变为滑动状态，增加面层流动性，增加车辙发生的可能性。
因此，增强面层与基层之间的粘结强度，是抵制剪切破坏，提高路面寿命的有力措施。
2 气候对路面力学响应的影响2.1 温度对沥青路面结构动力响应的影响沥青面层材料是一种典型的温度敏感性材料，其力学特性和使用性能随温度的变化而显著变化。
沥青路面主要病害及力学机理分析
沥青路面主要病害及力学机理分析我国现行规范根据损坏模式和对路面使用性能的影响程度，将路面上常见的损坏分为4大类型：（11类21项）（1）裂缝类：路面结构的整体性因裂缝或断裂而受到破坏；（2）松散类：主要表现为路面表层出现的局部缺陷；（3）变形类：路面结构虽仍保持其整体性，但结构性状在各种因素的作用下产生了较大的变化；（4）其他类：主要指沥青路面的泛油和沥青路面的修补损坏。
裂缝类包括龟裂、不规则裂、纵裂和横裂。
横向裂缝是指垂直于行车方向的裂缝。
按其成因不同，横向裂缝又可分为荷载型裂缝与非荷载型裂缝。
荷载型裂缝是由于车辆严重超载，致使拉应力超过其疲劳强度而断裂。
荷载型裂缝首先在路面的底面发生，逐渐向上扩展至表面。
非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式。
这种裂缝又有两种情况：沥青面层缩裂和基层反射裂缝。
沥青面层缩裂多发生在冬季。
当沥青面层中的平均温度低于其断裂温度，产生的拉应力超过其在该温度时的抗拉强度时，沥青面层即发生断裂。
基层反射裂缝是指半刚性基层先于沥青面层开裂，在荷载应力与温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部开裂，尔后逐渐向上扩张致使裂缝贯穿面层全厚度。
非荷载型横向裂缝一般比较规则，每隔一定的距离产生一道裂缝，裂缝间距的大小取决于当地气温和沥青面层与半刚性基层材料的抗裂性能。
气温高、日温差变化小、面层和基层材料抗裂性能好的路段，一般间距较大，且出现裂缝的时间也较晚。
纵向裂缝产生的原因有两种：一种情况是沥青面层分路幅摊铺时，两幅接茬处未处理好，在车辆荷载与大气因素作用下逐渐开裂；另一种情况是由于路基压实度不均匀或由于路基边缘受水浸蚀产生不均匀沉陷而引起。
网状裂缝主要是由于路面的整体强度不足而引起，也可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，加剧了路面的破损。
沥青在施工期间以及在长期使用过程中的老化也是导致沥青面层形成网裂的原因之一。
对较小的纵缝和横缝，一般用灌入热沥青材料加以封闭处理。
浅析重载条件下沥青路面的力学响应
浅析重载条件下沥青路面的力学响应摘要：目前，沥青路面作为我国高等级公路路面结构的主要形式，已得到越来越广泛的应用。
但是，重载、超载现象的日益严重，使得沥青路面的使用寿命和服务水平受到了不同程度的影响，重载已成为影响路面服务性能和缩短路面使用寿命的重要因素之一。
因此，利用力学分析的方法定量地对重载沥青路面的受力响应特点和永久变形形成规律进行分析就显得尤为重要。
本文试图对不同沥青路面典型结构,考虑不同荷载作用条件,进行路面结构力学响应分析,以了解重载条件下路面结构的应力、应变规律,并为重载条件下沥青路面设计指标提供理论依据。
关键词：沥青路面；重载；力学响应1 重载概述近年来，国际道路界有一个倍受关注的名词--重载交通(Heavy—Duty)。
它是指道路通车后交通量/累计当量标准轴次（ESALS）大大超过一般水平，路面性能衰减超常规发展的现象。
根据我国当前道路车辆和交通特征，可总结为：大交通量和大规模车辆超重，车辆超重引起“重轴载”和轮胎-路面“重接触应力”，这对路面的一次性破坏较为严重，致使路面产生不同程度的早期破坏。
重载可从以下 4 方面来表征：①重载作用次数多；②车轴载荷越来越重；③轮胎-路面接触应力显著增大，且空间分布更加不均匀；④动力效应明显增大。
2 模型的建立2.1沥青路面的受力特性从力学角度考虑，路面损坏状态主要是：路面表面的过大变形，路面结构层被拉裂和路面结构层的剪切破坏。
因此进行路面结构的力学响应分析，了解面层、基层和底基层各自的应力状况以及应力特点，有助于根据其应力特点考虑路面各结构层的主要技术要求和材料设计。
2.2车轮对路面的荷载作用及其简化模型路面和轮胎之间呈现出明显的非均布效应，圆形均布荷载的简化和路面实际情况有很大区别。
荷载分布在宽度方向上将接触面分为3个区域：两边20%宽度范围的边缘区和中间60%宽度范围的中心区。
中心区与边缘区内竖向接触应力平均值的回归方程表达为：式中：为中心区平均竖向压应力；为边缘区平均竖向压应力；为轮胎内压力；作用于轮胎的竖向荷载；, 为回归系数。
典型沥青路面结构力学响应对比分析
水稳碎石 水稳碎石
天然砂砾
２ ０ ２ ０
２ ０
ｌ ４ ０ ０ １ １ ｏ ｏ
１ ７ ９
０ ． ２ ０ ． ２
０ ． ３ ５
沥青 路面结构 ， 而对于柔性基层或一些 改进型 的复合结 构路 面来 讲， 采用 以前 的设计指 标就不甚合理 。即使 对半 刚性基层 路面结 构， 传统设计方法也忽 略了剪应力 的重要 影 响。随着 国家经济实 力 不断增强 ， 各地 高等级公路交 通量在逐 年增加 ， 重载、 高轮压 的 车辆在整个 交通量 中比重也越来 越大 ， 各条 高速公 路均大量 出现 超载现象。而新建沥青路面的破坏 时间也大大提前 ， 在行车荷载和 环境 因素共同作用下 ， 路面结构会 出现 多种多样 的破坏 类型 ， 反 映
典 型 沥 青 路 面 结 构 力 学 响 应 对 比 分 析
张 立 李婉华
（ １ ． 重庆 中设工程设计股份有 限公司 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ２ ３； ２ ． 重庆市设计院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ０Fra bibliotek０ ） 摘
要： 以多层弹性 层状体 系理论为基础 ， 对高等级公路沥青路面 的典 型结构进 行 了分析 ， 研究 了沥青路 面典型 结构 的应 力应 变
Ｙ坐标 Ｏ ． １ ０ ６ ５ Ｏ ． ３ ｌ ９ ５
— Ｏ ． １ Ｏ ６ ５
各结构层层间处
根据应变响应分析各 种典型破 坏类型 ， 根据不 同路 面结构 提出准 ２ 力学 响应 分析
２ ． １ 力 学响应 指标
采用 力学 一经验法进行路面结构设 计 ， 需要首先 确定材 料参
０ 。 １ ０ ６ ５ ｍ， 双 圆中心距 １ ５ ． ９ ８ ｃ ｍ。在 计算 中假 定 向为道 路行
基层模量对沥青路面结构的力学响应
社 ，９ １ １９ ．
（） ２ 所有混凝土原材料的性能都应 以满足混凝
土 的性 能 为 目的 ， 则 ， 否 即使都 是合 格 材料也 会 产生
不合 格 的混 凝土 。 （ ） 当前市 场 上水 泥 与 外 加剂 的适 应性 问题 ３在
层模 量 带来较 大 的 压 应力 ， 这使 得 面层 内形 成 车 辙
的可能 性增 大 。
表 ２ 不 同基 层 模量 下 的 面 层 层 底 应 力 值
基层 量 模
０４ ． ／Ｐ ＧＡ ０６ ． ０８ ． ｌ １２ ． １４ ． １６ ． １８ ． ２
０ ７ ａ 轮压半 径 ｒ为 １ ． ５ ｃ 双 圆 中心 距 Ｒ为 ． ＭＰ ， ０ ６ ｍ，
与外 加 剂 的适应 性 问题 。
适 时 调整生 产工 艺 ， 外 加 剂 与水 泥合 理 组 配 满 足 使
现场施 工要 求 。 参 考文 献
［］ １ 冯乃谦． 高性能混凝 土［ ． Ｍ］ 机械工业出版社 ， ０ ． ２ ４ ０
较普 遍 的情 况下 ， 议 水 泥 厂 除 提供 水 泥 物 理 性 能 建 报告 外 ， 还应 提供 水 泥化 学分 析报 告 ， 以便施 工单 位
［］ ３ 郭延辉． 混凝土外加剂及其应用技术 ［ ． Ｍ］机械工业 出版社，０ ４ ２０ ．
Ｄｉｃ ｓｉｎ ｏ ａ ｔｂｌｔ ｅｗｅ ｎ Ｃｅ ｎ ｎ ｍｉｔ ｒ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ａｄ ｐ ａ ｉ ｙ ｂ ｔ ｅ ｍｅ ｔａ ｄ Ａｄ ｘｕ ｅ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ａ ｔｂｉ ｔ ｅ ｗｅ ｎ ｃ ｍｅ ｔ ａ ｄ ＦＤＮ ｓ ｄ ｓ ｕｓｅ ｒ ｍ ｈｅ ａ ｐ ｃｓ ｏ ｅ ｎ ｏ ｏ ｅ ｔ ｓ ｒｃ ｅ Ａｄ ｐ ａ ｌ ｙ ｂ ｔ ｅ ｅ ｎ ｎ ｉ ｉ ｉｃ ｓ ｄ ｆｏ ｔ ｓ ｅ ｔ ｆ ｃ ｍｅ ｔ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ， ｐｒ ｄ ｃ ｉｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ ｐｅ ｉ ｃ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｔ ｏ ｖ ｔｉ ｏ ｌ ｍ ｒ ｒ － ｏ ｕ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｏ ｏ ｃ ｅｅ ａ ｄ ｓ ｃｆ ａ ｕ ｅ ｏ ｓ ｌｅ ｈ ｓ ｐｒｂ ｅ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｙ ｉ ｐ ｓ ｄ． ｏｅ
层间接触状态对沥青路面力学响应的影响分析
层间接触状态对沥青路面力学响应的影响分析当前我国的沥青路面设计是以弹性层状体系理论为基础的,然而在这一理论中有一重要假设:沥青路面各结构层间是连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的。
但实践证明,实际的沥青路面结构层之间并非是完全连续和完全光滑的,而是处于完全连续与完全光滑之间的接触状态。
如果继续假定沥青路面各结构层之间为完全连续的状态进行设计,那么计算的结果必然与实际不相符。
因此,为了能够更贴近实际的探究沥青路面的实际受力状态,就需研究在层间接触状态为不完全连续的情况下沥青路面的动力学响应。
论文采用大型有限元软件ABAQUS建立基本的沥青路面结构模型,在对模型进行单元尺寸、材料参数、边界条件、荷载施加以及层间接触状态等设定后,首先利用该计算模型分析了在匀速动态荷载作用下沥青路面连续模型与接触模型在剪应力与弯沉值等力学指标间的差异。
结果表明,采用接触模型进行分析能更好的反映出沥青路面的实际受力状态,对沥青路面结构的研究更有意义。
然后探究了当层间摩擦系数取值在0.3~0.7范围内变化时沥青路面的力学响应。
结果表明,不同的层间接触状态对沥青路面各结构层的剪应力、弯沉等影响均较大。
当层间接触良好时,路面各结构层产生的剪应力值和弯沉值相对较小,反之,这些指标都较大。
最后考虑了汽车在具有一定坡度的路段行驶和汽车采取水平制动两种行车情况下对沥青路面力学响应:(1)考虑路面坡度(水平制动系数)一定时,改变路面的层间接触状态,分析不同层间接触状态,其剪应力与弯沉值的变化情况。
(2)考虑层间接触状态良好时,改变路面坡度(水平制动系数),分析其剪应力与弯沉值的变化情况。
结果表明,在一定行车荷载作用下,坡度对沥青路面的力学影响相对较小,但沥青路面的力学响应受到水平制动的影响则很大。
混合式基层沥青路面结构应力、应变特性及经济性分析
基 层 共 ５种 沥 青 路 面 结 构 ， 用 ＢＳ Ｒ ． 利 ＩＡ ３ ０程 序 对 ５种 结构 进 行 力 学 计 算 分 析 。主 要 针 对 ５种 路 面 结 构 的 沥 青 层
内最 大 拉 应 力 、 大 拉 应 变 、 基 顶 面 压 应 变 、 表 弯 沉 等 力 学 指 标 进 行 深 入 对 比 分 析 ， 根 据 疲 劳 寿 命 对 各 类 基 最 路 路 并 层 进 行 了经 济 性 分 析 。数 据 分 析结 果 表 明 ： 过 合 理 的设 计 ， 合 式 基 层 结 构 在 力 学 性 能 上 可 以 较 典 型 半 刚 性 基 通 混 层 和柔 性 基 层 结 构 更 加 优 秀 ， 然 从 单 价 上 来 讲 ， 济 性 能 上 不 如 半 刚性 基 层 ， 考 虑 路 面 疲 劳 寿命 性 价 的 话 ， 虽 经 但 采
ｐ ｒｔｖ ｎａｙ ｉ． Ｔｈ ｔｅ ｓ ｓｒｉ ｔｄ ｆｅ ｅ ｔｄ ｐ ｈ ｉ ｓ ｈａｔｌｙ ｒ ｉ ａｃ ｌｔ ｄ ｂ ｓｎ Ｓ ａ ａｉ ｅ ａ ｌ ｓｓ ｅ ｓｒ ｓ —ｔａｎ ａ ｉｆｒ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ ｐ ｌ ａ ｅ ｓｃ ｌ ｕ ａｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｎ ｍ ｉ ｎ ｄ ｅ ｃ ａ ｉ ａ 、 ｏ ｏ ｃ ａ ｄ Ｂｕ ｇ ｔ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ａｓ ｈ ｌ ｌ ｓｓ ｏ ｐ ａ ｔ
Ｐａ ｅ ｅ ｔＳ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｉ ｓ ｖ ｍ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｎ Ｍ ｘ Ｂａ ｅ
ａ ｅ ｐ ｔｏ ｔ ｎ ｌ ｄ ｎ ｈ ｅ ｉ ｓ ａ ｅ ｅ ｔｓｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｕ ｕ ，ｉ ｃ ｕ ｉ ｇｔ ｒ ｅｍ ｘ ｂａ ｅ ｐ ｖ ｍ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｓ，ｏ ｅ ｔｐ ｃ ｌｓ ｍ ｉｒｇｄ ｂ ｓ ａ ｅ ｅ ｔｓｒ ｃｕ ｅ ｎ ｙ ｉ ａ ｅ —ｉｉ ａ ｅ ｐ ｖ ｍ ｎ ｔｕ ｔ ｒ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
７ ４
第 ４期
２１ ０ ０年 ７月
复合式基层沥青路面的力学响应分析
张 书 文
（ 郸 市 交 通局 公 路 工 程 二 处 ，河 北 邯 郸 邯 ｏ ６ｏ ） ５ ｏ ２
摘
要 ： 用 壳牌 路 由设 计软 件 Ｂｓｒ． ， 取 两 种 常 见 的复 合 式 基 层 沥青 路 面 典 型 结 构 ， 采 ｉ ３０选 ａ 考
虑层 间为 完 全 连 续接 触 ， 分析 了半 刚 性 基 层模 量 变化 对 于 两类 复 合 式 基 层 沥 青 路 面 力 学响 应 的影
１ １ 复 合 式 路 面 类 型 ．
选取具 有代表 性 的复 合式路 面结构 一及 复合 式 路 面结 构三 进行计 算 ， 体 的方 案及 材 料参 数 如 表 具
１ 表 ２所 示 。 、
表 １ 复 合 式 基 层 沥青 路 面 结 构 一 及 材料 参数
（ ）复合 式 路面 结 构 一 ： 青稳 定 碎 石 为上 基 １ 沥 层， 无机 结合料 稳定 集 料作 底 基 层 。由 于沥 青混 合 料 面层与 沥青稳定 碎 石基 层 的变形 相 容性 较 好 ， 模 量 比适 中 ， 合类 型一的各 结构层 的水平 应力 （ 复 除上
裂缝 ； 同时 ， 级配碎 石 中间层减少 了裂缝 两侧 的弯沉 差， 因而能大 大减 少 和延 缓半 刚 性基 层 沥青 路 面 反
射裂 缝的产 生 。
国发展与应用 的合 理性 ， 取 两类 常见 的 复合 式基 选
层 沥青路 面 ， 考虑层 间完全 连续 的接触条件 ， 以对结 构 力学响应最 敏感 的基 层 模 量作 为 分析 切 人点 ， 论 证该类路 面 的力 学优势及 合理 性 。
考 虑 到 车 辆 荷 载 的 扩 散 效 应 ， 算 时 在 单 圆 荷 载 中 计 心 与 轮 隙 中 心 之 间 加 密 ４个 计 算 点 （ 图 １ 示 ） 如 所 。
景 的路 面类型 ， 类路 面 在半 刚性 路面 基 础上 对 其 该 结 构形式进行 改进 ， 可根本 解 决半 刚性 路 面 的反 射 裂 缝问题 。为了从力 学上 全 面验证 复合式 路面在 中
力 扩散效应 ， 消除反 射裂缝顶 端 的应力 集 中现象 ， 能
而且 改善 了半 刚性层 所 处 的温 度 条件 和 干湿 条 件 ， 能有 效地减 少半 刚性层在使 用过 程 中所 发生 的收缩
Ａ 厂 —厂—厂 —ｒ幡］ Ｐ
Ｅ Ｅｏ
图 １
应 力 计 算 图示
２ 力 学 响 应计 算 与 分 析
２ １ 计算模 式 ． 采 用 壳 牌 计 算 软 件 Ｂｓ ｒ． ｉ ３ ０进 行 计 算 。为 了 ａ 提高计算 精 度 ， 面 层 深 度 范 围 内 ， 路 表 开 始 ， 在 从 以 １ｃ 为单 位递 增 加 密 计 算 点 ； 道 路 横 断 方 向上 ， ｍ 在
１ 复 合式 路 面 方 案
复合 式基 层 沥青 路 面就 是用 沥 青砼 作 面层 ， 沥 青 稳定碎石 或级 配碎 石作 上 基这 样 可使 半 刚性 材 料 的拉 应 变 减小 ， 温度 、 分 等 环境 的影 响减 小 ， 各方 面 受 水 从 来讲 对防止 反射 裂缝均 有益 ， 成本增加 不多 。 且
面层外 ） 均小 于半 刚性 基 层 沥青 路面 相 应 位置 的水
平应力 ， 因此该 类路 面 的 疲 劳寿命 将 较 半 刚性 基 层
沥青路 面显著增 加 ， 并且 由 于沥 青稳 定碎 石 材 料 的 特性与 面层沥青 混合 料 性 质基 本 相 同 ， 可使 其 与 面
层较好 地粘结 ， 得 路 面结 构 的整 体 性不 致 衰 减过 使
１ ２ 复 合 式 路 面 方 案 ．
集 料作底基层 的结 构 形式 ， 或在 半 刚性 基 层上 同时
加铺 级配碎石 及沥青稳 定碎 石基层 的结构 形式 。该 类 路面 由于下 卧层 刚 度大 ， 石 上基 层 因此易 于 获 碎
得 高压 实度 和较高 的 刚度 ， 合 作用 使 路 面刚柔 兼 组 具， 受力 较为合 理 。
（ ）复合式 路 面 结 构三 ： 青 稳定 碎 石 作 下 面 ３ 沥
层 ， 配碎石作 过渡 层 ， 级 无机 结合料稳 定集料 作底基
层 。该类 结构 可 以适 当减 薄 面层 厚 度 ， 在面 层 下设 置 一定厚 度 的沥青 稳定 碎 石 ， 在其 下 再采 用 一 定厚 度 的级 配粒料层 作 过 渡层 ， 半 刚性 基层 材 料 往下 把
快， 有利 于路面 结构长期 性能 。
（ ）复合 式路面 结构二 ： ２ 级配 碎石 为上 基层 ， 无
总 第 １ ９期 ３
Ｈｉ ｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ＆ Ａｕ ｏ ｔｖ ｔ ｍｏ ｉ ｅ Ａｐｐｌｃ ｔｏ ｓ ｉａ ｉ ｎ
公 路 与 汽 运
７ ５
表 ２ 复 合 式 基 层 沥 青 路 面 结 构 三 及 材 料 参 数
近年来 ， 中国引 入 国外 长 寿命 沥青 路 面设 计 理 念 ， 沥青 路面结 构类 型 由单 一 化 逐渐 向多样 化 方 将
机 结合料 稳定集 料作底 基层 。该 类结构 一般又 称倒
装结 构 。从 特点 上看 ， 级配 碎石 不 仅具 有 良好 的应
向发展 。其 中 ， 合式 基 层沥 青 路 面是 较 有发 展 前 复
响 ， 时得 出 了力 学响 应在 结构 内 的最 不 利 分 布 区域 。 同 关 键 词 ： 路 ； 合 式 路 面 ；基 层 模 量 ；沥 青 稳 定碎 石 ； 配碎 石 ； 维 分 布 公 复 级 三 中 图分 类 号 ： １ ． Ｕ４ ６ ２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编号 ： ６ １ ６ ８ ２ １ ） ４ ０ ４ ０ １ ７ —２ ６ （ ０ ０ Ｏ —０ ７ － ４