城市道路沥青路面结构力学响应分析

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1、2011年5月第5期城市道桥与防洪科技研究175城市道路沥青路面结构力学响应分析徐强t．任瑞波，王建光。，邵玉振(1．山东建筑大学道路工程实验室，山东济南250101；2．济南市市政丁程设计研究院有限责任公司，山东济南250101)摘要：针对济南市城市道路常用的三种主要沥青路面结构形式，半刚性基层、复合式基层及柔性基层路面结构，该文采用壳牌设计软件BISAR3．0计算二三种结构沥青路面的应力、应变响应，对各自受力不利形式及空间位置进行对比分析。通过比较，证明：从力学角度分析，复合式基层沥青路面在各项力学性能均优于半刚性基层沥青路面及柔性基层沥青路面，推荐为城市道路今后主要

2、的结构形式。关键词：城市道路；沥青路面；半刚性基层；复合式基层；柔性基层；力学响应中图分类号：U416．217文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)05-0175-06表1济南市部分城市道路结构组合情况一览表0引言半刚性基层由于强度高、冈《度大、承载能力强，且相对造价低廉，成为我国城市道路沥青路面主要基层结构形式。然而其本身干缩与温缩特性，导致沥青面层产生反射裂缝，不可避免的造成沥青路面的早期结构性破坏，加之半刚性基层维修养护比较困难，使得这一主流基层形式凸显出严重的路用性缺点l】】。为此，城市道路沥青路面也正由单一的半刚性基层沥青路面向着多方向发展。近几

3、年来，复合式基层沥青路面及柔性基层沥青路面逐渐被应用到城市道路的主、次干路之中。本文针对济南市城市道路的实际应用结构类型，借鉴国外沥青路面设计理念，以壳牌沥青路面设计软件(ShellPavementDesignSoftware)表2三类沥青路面结构及参数方案一览表BISAR3．0进行了全面的力学计算，以期对未来城市道路沥青路面设计及结构选取提供准确、可靠的参考依据。1路面结构方案及计算说明1．1路面结构调查本文通过路面钻芯取样调查，确定济南市区世纪大道等l0余条主、次干道，部分结构组合情况见表1所列。1．2确定计算结构通过对比以上三种路面结构类型，本文确定以下结构及参数作

4、为力学响应分析的主要方案。材料参数值参考设计方案取值，并符合材料设计参数参考资料要求[21，泊松比参考美国SHRPLTPP中推荐值。类沥青路面结构及参数方案见表2所列。收稿日期：2011-叭一O71．3计算模式基金项目：住房与城乡建没部科技计划项目(2009一K5—11)计算轴载采用我国现行规范标准轴载BZZ一100回，作者简介：徐强(1986一)，男，山东菏泽人，在读硕士生，研究双圆垂直均布荷载下层状体系路面结构为计算方向：路基路面T程。176科技研究城市道桥与防洪2011年5月第5期体，具体参数见表3所列及图l所示。表5不同结构方案路表弯沉值计算结果一览表(0．01m

5、m)表3标准轴载计算参数一览表x坐标半刚性复合柔性x坐标半刚性复合柔性，m基层基层基层，m基层基层基层标准轴载0．000044．4841．2167．O50．266344．1841．1264．19标准轴载P／kNlo00．026644．7741．5667j80．292942．O938．9261．35轮胎接地压强p,'MPa0．700．053346．2443．1168．900．319541．O337．7559．53单轮传压面当量圆直径d／cm21-3O双圆中心距／em1．5d0．079947．864．867O．570．346140．2736．9358．050．106548．4

6、745．617l_180．372839．6436I2856．740．133l48．6745．9l71．260．399439．0935．7455．550．159848．5745．8570．900．426038．6o35．2754．430．186448．1845．457O．120．452638．1334．8353_37一0．2l3047．4944．6868l890．479337．6834-4252_33．∈0．239746-3643．4367．10O．5O0o37．3434．1251．55图1路面荷载计算图示。213。-0．500％2397。。2“。2l本文采用壳牌设计软件B

7、ISAR3．0进行路面结构应力、应变分析，假定层问完全连续，道路横断面方向为x方向，行车方向为Y方向，路面结构深度方向为z方向。在双圆均布荷载下(不考虑轮胎对路面的水平作用力)，最不利的应力应变空间位置必然出现在x_Z平面内。因此在力学分析时，只计算该平面内的应力、应变及竖向变形。在X方向上取l9图2半刚性基层路表弯沉三维分布图个坐标点，见表4所列；Z方向上，将根据具体结构的差异有所不同。表4路面结构力学计算点X坐标分布表坐标值的半径倍数x坐标，m坐标值的半径倍数x坐标，m0O2．50．2663O．250．02662．750．