超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析

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1、公路交通技术2011年12月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2011No．6超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析张慧或(交通运输部科学研究院，北京100029)摘要：为了研究对半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面在超载作用下的力学响应，选取2种路面的典型结构，考虑路面结构层完全连续的条件，采用不同的荷载模拟超载情况，利用弹性层状体系计算程序APBI，对2种路面结构进行计算分析。结果表明：在层间接触连续的条件下，柔性路面受荷载作用比较敏感，因此

2、设计柔性路面时，需对超载情况进行充分考虑。关键词：道路工程；沥青路面；柔性路面；半刚性路面；超载文章编号：1009—6477(2011)06—0034—05中图分类号：U416．217文献标识码：BMechanicalAnalysisforAsphaltPavementStructureonSemi-rigidBaseandFlexibleBaseunderEffectof0ver-loadZHANGHuiyu半刚性基层沥青路面是我国典型的路面结构，某些路段是造成公路沥青路面病害的主要原因，因以其强度

3、高、平整度好及良好的抗疲劳性能得到广此，在对沥青路面结构应力进行分析时，不能忽视超泛应用。但是由于半刚性基层材料具有温缩和干缩载问题。本文基于半刚性基层沥青路面和柔性基层的特性，不可避免地会产生反射裂缝，在行车荷载和沥青路面的常见典型结构，对不同超载工况下各自环境条件作用下，路面会出现唧浆、松散、车辙等病的力学响应进行分析，并对其进行对比评价，以期害，最终导致路面结构性破坏。基于此，中国许多地为路面设计提供参考。方探索沥青路面结构由单一的半刚性基层沥青路面向多样化方向发展，国外普遍使用的柔性基层沥青1

4、分析方法及参数取值路面结构也开始在中国应用。柔性基层沥青路面的由于车辆超载，轮胎在路面上的接地面积和荷基层采用级配碎石或沥青稳定碎石，属于粘弹性材载当量圆半径与标准动载时相比，都有所改变，但车料，具有非常好的韧性和自愈能力，不会出现半刚性辆轮胎间距由于其固定结构不会改变，故分析时，采基层沥青路面常有的反射裂缝。但是由于其柔性结用双轮双圆均布荷载，荷载圆中心距为3倍的标准构变形和弯沉都较大，在我国应用时，应重点考虑车荷载接地半径，其轴重、轮胎胎压和接地面积及阶段辆超载对其路面结构力学的影响，并与半刚性基

5、层半径见表1。沥青路面进行对比。采用弹性层状理论计算软件apbi97计算不同车辆超载问题在我国很普遍，而且非常严重。超载工况下2种沥青路面结构的应力变化，超载选据路政部门调查，额定5t的车辆可超载到10t，额用标准荷载，超载20％、40％、60％、80％、100％和定30t的车辆可超载到lO0t。据研究，超载问题在超载120％5种工况，胎压及荷载取值见表1，双圆表1轴重与轮压、接地面积关系收稿日期：201l-08-l1作者简介：张慧或(1978一)，女，辽宁省铁岭市人，硕士，工程师2011年第6期张慧

6、或：超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析35中心距离为15．975cm。计算时，按不同路面结构的累计垂直变形，其变化规律也反映了在超载情况计算点选择为双圆中轴线路面位置、沥青各层层底下，路面结构层处于不利状态。计算发现，对于半刚位置及路基顶部位置。性基层沥青路面，当超载率为50％时，路表弯沉较路面结构选择我国高速公路常用的半刚性基层标准荷载时增大约20(10mm)；而当其超载沥青路面及引进国外的柔性基层沥青路面结构，其100％时，路表弯沉较标准荷载作用下增大了约40参数见表2。(10m

7、m)，几乎是标准荷载路表弯沉的1倍，其变化曲线为直线分布，这说明路表弯沉对车辆超载非2力学响应对比分析常敏感。在我国，超载现象非常普遍，如某高速公路2．1路表弯沉治超发现额定荷载5t的车辆超载到10t，额定荷载路表弯沉被认为是反映路面整体承载能力高低10t的车辆超载到30t，额定荷载30t的车辆甚至的最基本和最简单的指标，是路面各结构层在行车可以超载到100t，就此说明我国半刚性基层沥青路荷载作用下，各自变形的整体反映，其在一定程度上面的破坏问题，特别是车辙问题，很多都是车辆超载能够反映路面各结构层及

8、路基层的力学性质。我国所致。现行规范中就是以弯沉值作为沥青路面整体刚度的计算时也发现，柔性基层沥青路面的路表弯沉控制指标，认为在荷载相同、土基支撑相同的条件要比半刚性基层沥青路面的路表弯沉大很多，且两下，弯沉越小，路面结构的总体刚度越大，其抗变形者路表弯沉的差距随着超载增加而增加。由图1也能力越大。而大量观测调查和理论分析表明半刚性可以看出，随着超载增加，柔性基层沥青路面的路表基层沥青路面面层产生的永久变形量占：车辙的弯沉值较半刚性基层的路表弯沉值大，这