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《浅议柔性基层及半刚性基层沥青路面抗疲劳性能差异》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、浅议柔性基层及半刚性基层沥青路面抗疲劳性能差异摘要：近年来，我国高等级公路沥青路面早期破坏比较严重，半刚性基层沥青路面结构缺陷是其原因之一。柔性基层沥青路面由于其良好的使用性能在许多国家得到应用，而在我国应用甚少。疲劳失效问题是沥青路面结构设计的一个重要问题。本文通过研究沥青路面面层疲劳损伤机理,介绍了沥青混凝土路面设计中沥青稳定基层与半刚性基层的疲劳设计方法,并利用BISAR软件进行了分析,从而得出了两个不同基层沥青路面的抗疲劳性能间的差异。关键词：沥青路面；柔性基层；半刚性基层；疲劳性能。中图分类号：U416.217文献标识
2、码：A文章编号：前言8半刚性基层被广泛用于修建公路沥青路面的基层或底基层。在我国已建成的高速公路路面中就有90%以上是半刚性基层沥青路面,在今后的国道主干线建设中,半刚性基层沥青路面仍将是主要的路面结构形式。半刚性基层沥青路面其优点主要表现在:强度高、承载力大、整体性好、刚性大。但半刚性基层也有自身不足之处,其抗温、抗湿变形能力较差,易形成干缩裂缝及湿缩裂缝,进而使路面产生反射裂缝,导致沥青面层开裂,影响路面使用质量,缩短路面使用寿命。由于国内高等级的公路基本上都采用半刚性基层沥青路面，而对柔性基层沥青路面采用较少。但是从世界各
3、国高等级公路路面结构来看，以柔性基层沥青路面为主，对路面基层要求较高，一般用沥青稳定碎石做基层的上层，而且用沥青做结合料的结构层的总厚度常大于20cm。国外的使用经验表明，柔性基层沥青路面使用性能良好。根据国内外使用经验，柔性基层沥青路面主要病害有疲劳开裂、车辙和低温开裂，其中车辙和低温开裂均可以通过选择合适的沥青结合料和合理的混合料设计加以解决。疲劳开裂是唯一可以通过路面结构设计进行控制的破坏模式。综上所述，对两种不同基层沥青路面的疲劳性能差异的分析，对我们进行路面设计及工程应用都具有相当大益处。1.沥青路面面层疲劳损伤机理沥
4、青路面的疲劳性是指在汽车轮载作用下，路面在长期使用过程中均存在压应力、拉应力,且处于两种应力交迭变化状态,当荷载重复作用超过路面面层材料所能承受的疲劳次数后,就会使结构强度抵抗力下降,产生疲劳破坏的性能。8在行驶车轮的荷载作用下,路面结构内各点均处于复杂的应力应变状态中,图1中面层底部B点的应力、应变随着车轮滚动而变化。当车轮作用于B点正上方时,B点受到三向拉应力作用;当车轮行驶过后B点应力方向转变,数值变小,并有剪应力产生;当车轮驶过一定距离后,B点则承受主压应力作用。路面表面A点则相反,车轮驶近时受拉,车辆直接作用时受压,长
5、期处于应力(应变)交替循环变化的状态。路面材料的抗压强度远大于其抗拉强度,而且B点在车轮下所受的拉应力远大于A点在车轮驶近或驶过后产生的拉应力,因此路面疲劳裂缝通常从面层底部开始。所以路面疲劳设计也应该以面层底部的拉应力、拉应变作为控制指标。2.采取两种不同基层对沥青路面的水平应力分析本文将以弹性层状体系为基础，分析在标准荷载（BZZ-100）作用下，两种基层沥青路面在水平应力方面的不同。表1两种基层的路面结构参数计算的轴载采用现行规范规定标准：标准轴载为双轮组单轴重P—100kN，轮胎接地压强p—0.7MPa，单轮传压面当量圆
6、直径d—21.3cm，两轮中心距为1.5d。由于水平应力在当量圆中心比双轮论析中心处大，考虑水平应力的显著性，本文取当量圆中心处点厚度0，2，5，8，10，15，20，25，30，40cm时，利用BISAR3.0程序计算出相应点的水平应力如表2。表2两种基层在不同厚度的水平应力值8由BISAR3.0程序所得的数据得出各深度的水平应力分布图图3从图3可知，柔性基层的水平应力随深度的变化率比半刚性基层的要大，即柔性基层的水平应力对路面厚度的敏感性更高。柔性基层在层底拉应力取得最大值。对于半刚性基层沥青路面，沥青面层处于受压状态，因此
7、可以不考虑沥青面层的弯拉疲劳，只考虑半刚性基层层底受拉，在汽车荷载反复作用下，可能产生疲劳断裂，且在基层断裂后，裂缝逐渐向沥青层扩展直至路表。对于柔性基层沥青路面，沥青混凝土面层和沥青稳定基层的上部受压，沥青稳定基层下部受拉，且层底承受最大的弯拉应力，因此在重复荷载作用下，沥青层层底可能首先产生疲劳开裂，裂缝逐渐向上延伸，直至路面出现疲劳裂缝。3.柔性基层与半刚性基层沥青路面疲劳设计方法我国沥青路面设计规范采用层底拉应力指标进行验算,充分考虑结构层材料的疲劳性,利用结构强度系数Ks与材料的劈裂强度得出结构层底面的容许拉应力,具体
8、如下:层底拉应力≤容许拉应力,则满足要求。8其中,为沥青稳定基层材料的容许拉应力;为沥青稳定基层材料的劈裂强度;为抗拉强度结构系数;Ac为公路等级系数;Ag为沥青混合料级配系数;为标准轴载当量轴次。根据我国沥青路面设计规范,在计算沥青混合料与半刚性材料的结构强度
