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1、第27卷第1期中外公路602007年2月文章编号:1671-2579(2007)01-0060-05层间接触条件对柔性路面路用性能的影响刘涛,郝培文编译(长安大学,陕西西安710064)摘要:考虑不同的层间接触条件,利用层状线弹性程序对路面结构进行了分析。结果表明,由于联结层与基层的不良接触可导致路面结构寿命缩短多达80%。对于表面层和联结层接触不良的情况,路面寿命对由交通荷载引起的水平荷载特别敏感。采用静态线性二维有限元模型和非线性二维有限元模型进行的分析也证实了这些结论。关键词:沥青路面;柔性路面;层间接触;界面;有限元
2、路面层间接触条件会显著影响道路性能。为了使应变变成了压应变。这表明接触界面的特性显著影响路面结构达到理想的承载能力并因此获得较长的使用着应力应变分布。寿命,路面各层间必须具有良好的联结。TscheggBrown和Brunton对不同路面结构进行了层间etal.利用一个多层梁的承载力大小来类比路面,证明不良接触对路面寿命影响研究,认为两界面中的任一各层之间良好联结的梁的挠度为各层间不良联结梁的界面为部分连续都会显著缩短路面寿命。1/9。除了降低结构承载力,表面层的不良接触还会降AlHakim对承载力较弱、中等、较强、很强的典低道路的服务能力并严重影响
3、驾驶质量。型路面结构进行研究,考察表面层和联结层之间的层20世纪70年代中期,英国曾对表面层滑移进行间接触对路面寿命的影响。结果表明当剪切反应模量43过广泛调查。英国运输研究实验室(TRL)研究了导值接近110MN/m时,路面寿命平均缩短20%。致滑移破坏的因素。研究结果表明,滑移多发生在碾当层间完全滑动时,路面寿命会进一步缩短至50%。压时表面层温度较高、基层温度较低且路基强度不足的情况。1980年,北爱尔兰的环保局在一些新近罩面1利用BISAR程序分析层间接触条件的路面上发现了由于早期层间接触不良而造成的破对路用性能的影响坏。1986年SET
4、RA的研究表明由于层间界面接触问题造成严重破坏的路面已占到法国当时公路网当路面达到临界或破坏时作用的荷载次数称为临的5%。界或破坏寿命,它以百万次标准轴载计。诺丁汉大学目前,路面设计中一般假设路面各层间是完全连的研究发现,临界应变和混合料特性相关的路面寿命续的。然而,在工程实际中,层间联结情况是未知的,可以采用下列方程表示。根据材料特性和施工质量的不同,层间接触可能从完基于疲劳破坏的路面寿命:全连续到完全滑动不等。弹性层状体系解表明,层间logN=15.8logt-46.06-(5.13logt-14.39)界面处的联结情况对应力分布的影响非
5、常大。logVB-(8.63logt-24.2)logSPi(1)Uzanetal.利用BISAR程序中的沥青路面应力基于永久变形破坏的路面寿命:9分析程序证明大多数径向拉应力或径向拉应变发生变310N=fr3.57(2)3z化时,剪切反应模量(Ks)处于100~10000MN/m其中:N表示破坏时荷载作用次数;t表示水平拉应范围内。当上层界面从完全光滑变成完全粗糙时,第变;z表示竖向压应变;VB表示结合料占的体积比;一层底面的径向拉应变变大,而第二层顶面的径向拉收稿日期:2006-07-191期层间接触条件对柔性路面路用性能的影响
6、613SPi表示沥青软化点;fr表示车辙因子[对于密级配系。当水平剪切反应模量值小于100MN/m时,可6沥青碎石(DBM),fr=1.56]。认为接触面是完全滑动的。当这个值大于1103用BISAR程序来分析路面结构时,需要对路面结MN/m时,就可以把接触面看作是完全连续的。构和荷载情况进行简化。通常把路面简化为一个弹性图2所示为不同接触界面部分连续情况下的路面层状体系,且具有变化的层间水平剪切柔度,其在寿命曲线(E路基=20MPa)。图中,Nf为疲劳破坏寿BISAR中定义如下:命,而Nd为永久变形破坏寿命;k1/2代表第1、2层间层间水平相对
7、位移(也就是表面层和联结层间)部分连续的情况。Nf,AK=(3)接触界面处的剪力k1/2指示的曲线则代表第1、2层间部分连续的疲劳3式中:AK表示标准剪切弹性柔度(m/N)。破坏寿命曲线。当层间完全连续时,路面破坏形式取如图1所示,研究的路面包含5层。路面特性见决于路基强度。图2所示的完全连续情况路面的预测表1,其中SMA代表沥青玛蹄脂碎石。除施加标准竖破坏形式为永久变形破坏。这一结论反映了软基路面向双轮荷载外,还在表面层施加了一个水平荷载来模的预期破坏形式,同样也证明了BISAR分析数据的有拟摩擦力。假定水平荷载为两个分布在竖向荷载圆上效性。研究表
8、明当E路基=80MPa时,层间完全连续的10kN的力,轮胎与路面间的摩擦系数为0.5。考情况路面的预测破坏形
