冲击荷载作用下有隔离层的水泥混凝土路面板动态响应模拟试验研究

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1、公路２０１５年２月第２期ＨＩＧＨＷＡＹＦｅｂ．２０１５Ｎｏ．２文章编号：０４５１－０７１２（２０１５）０２－００１２－０８中图分类号：Ｕ４１６．２１６文献标识码：Ａ冲击荷载作用下有隔离层的水泥混凝土路面板动态响应模拟试验研究马天柱１，姚佳良２，吴从师２，姚丁３（１．广中江高速公路项目管理处江门市５２９０００；２．长沙理工大学长沙市４１００１４；３．长沙圣华科技发展有限公司长沙市４１０００３）摘要：选择土工布、橡胶板作为水泥混凝土路面隔离层，通过室内模拟水泥混凝土路面冲击振动试验，借助微地震测试系统，测定了室内不同隔离层混凝土面板与基层板振动特性，初步获得

2、了冲击荷载作用下隔离层对水泥混凝土面板与基层板的振动响应影响规律。振动响应试验结果表明，无隔离层时面层板振动速度峰值最大，其次是一层土工布，橡胶板作隔离层时面层板振动速度峰值最小；无隔离层面层板振动位移峰值最大，其次是两层土工布，橡胶板振动位移峰值最小。基层板在冲击荷载作用下，由于面层和隔离层的阻尼作用，基层振动速度峰值和位移峰值大幅度减小。４种工况下，无隔离层时基层板振动速度峰值和振动位移峰值均最大；按照振动速度峰值和振动位移峰值从大到小排序均为无隔离层、橡胶板、一层土工布、两层土工布。这些研究所获得的不同隔离层水泥混凝土路面板振动特性规律与方法，可为

3、进一步研究隔离层水泥混凝土路面动力响应提供方法与理论参考。关键词：水泥混凝土路面；隔离层；动态响应模拟试验；减振缓冲原理在水泥混凝土路面面层与基层间设置隔离层有究主要集中在层间黏结、层间摩擦行为、抑制裂纹反［８－１０］多种做法，如美国的水泥混凝土路面通常采用沥青射、抗冲刷性能及改善界面性能等方面。国内［１］混凝土或蜡制隔离剂作隔离层；德国采用土工布外文献中对于隔离层缓冲和吸收应力功能略有涉隔离已经成为典型的结构形式，且在重载交通下实及，但基本只作为定性分析，并未有具体的试验研究［１］［１１］现了路面长寿命，目前已经应用长达２５年；韩国报道。本文通过室内模

4、拟路面板的冲击振动试主要采用塑料薄膜作为贫混凝土基层与混凝土面板验，借助微地震测试系统，测定了不同隔离层水泥混之间的隔离层，有时也采用薄层沥青作为隔离凝土面层板与基层板在冲击荷载作用下的振动性［２］层。水泥混凝土路面面层与刚性基层或半刚性能，初步获得了隔离层对水泥混凝土路面板振动影［３－５］基层间设置隔离层的必要性基本得到肯定，但响规律，为进一步研究与完善水泥混凝土路面隔离隔离层名称、不同隔离层的适应条件、材料与验收标层技术提供了科学依据。准、层厚的选择、隔离层路面及隔离层材料本身长期［４］性能等仍有争论。如有的文献表明隔离层越薄越１行车引起的路面微振动

5、与隔离层隔振功能分析［６］好，但也有文献表明设置一定厚度的柔性隔离层１．１行车引起的路面微振动分析（缓冲封层）更有利；文献［１，７］认为目前水泥混凝土车辆行驶震源对路表产生激励，该激励引起路路面隔离层尚未形成共同认可的标准和设计规范。面介质变形，这一物理变形将在路面结构内部形成这些争论的关键问题在于隔离层的某些作用机理尚弹性波，并在介质中传播形成地震波。这类地脉动不明了，相关研究较少或不够系统。实际设计中往的频率是一种低频振动，接收到的信号频带较低，往以习惯做法或经验作指导，因此设计施工具有较一般在１ｋＨｚ以下，高频分量在地层的传播过程中大的盲目性。目前

6、国内外对于隔离层作用机理的研都被衰减，故一般称为微地震。微地震是物体内部基金项目：国家自然科学基金资助，项目编号５１１７８０６４；湖南省交通运输厅科研项目，项目编号２０１３０１收稿日期：２０１４－０７－３１２０１５年第２期马天柱等：冲击荷载作用下有隔离层的水泥混凝土路面板动态响应模拟试验研究—１３—发生破坏而释放出来的波动能量，所以在原理上与１０００ｍｍ×１００ｍｍ。选择两种隔离层材料：５ｍｍ地震类似，但是震级要比天然地震小得多（通常介厚的普通橡胶板和有纺土工布。于里氏－３～＋３级），并且波形具有更强的瞬时性。文献［１３］认为路面在车辆冲击荷载作用下会产

7、生振动，这种振动是一种微地震。文献［９］认为隔离层具有减振缓冲功能，隔离层可以起到一定的隔离振动的作用。文献［１２］应用隔振原理分析了建筑物利用特种材料防治地震（隔振）的功能。建筑物隔振主要做法是在基础和上部建筑物间设置橡胶垫或者其他的高阻尼材料来减小建筑基础受到的水平约束力。地震时，隔离层产生形变［１２］可缓解上层建筑的晃动感。１．２隔离层隔振功能分析图１冲击荷载作用下振动波形采集示意车辆在路面上行驶时，车轮对路面的振动可近［１４］似看作是一定频率的正弦波。波在水泥混凝土试验中以质量ｍ＝４．５ｋｇ的重锤从试块中心内部三维传播，并随之衰减。从混凝土微观结

8、构动正上方ｈ＝４５ｃｍ处自由下落，采用两套同样的测试态破坏特征分析，波的衰减主要