沥青路面结构层弯拉应力与应变的近似计算

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1、第４０卷第６期同济大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．６２０１２年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＯＮＧＪＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥ）Ｊｕｎ．２０１２文章编号：０２５３－３７４Ｘ（２０１２）０６－０８４９－０５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－３７４ｘ．２０１２．０６．００８沥青路面结构层弯拉应力与应变的近似计算吁新华１，２，谈至明１（１．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海２０１８０４；２．江西赣粤高速公路股份有限公司，江西南昌３３００２５）摘要：研究了各种条件下沥青路面结构弯拉应力和应变规ｓｔ

2、ｒｕｃｔｕｒｅｆａｔｉｇｕｅ；ｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒａｉｎｓ律，引入曲面系数修正竖向压应力和剪应力的影响，引入面层弯曲中性轴下移量参数修正层间光滑与连续之间的差异，引入面层与基层弯矩分配系数反映面层、基层弯曲曲率不同疲劳开裂是沥青路面最主要的破坏形式之一，的影响；对于模量不均匀面层，提出了弯曲刚度等效原则换准确预估重复荷载作用下沥青路面的疲劳寿命对控算式；最后，讨论了各种条件下的沥青面层层底弯拉应变、半［１］制沥青路面疲劳开裂具有非常重要的意义．许多刚性或刚性基层层底弯拉应力的计算精度，其误差均不超国家和

3、机构都对沥青路面疲劳寿命预估进行了大量过５％．的研究，并建立了相应的疲劳寿命预估方程，在这些关键词：路面工程；沥青路面；结构疲劳；弯拉应力和应变研究中，沥青面层材料的疲劳寿命预估方程大都根中图分类号：Ｕ４１６文献标识码：Ａ据弯拉应变建立，如Ｓｈｅｌｌ设计方法、美国沥青协会［２－３］设计法；而半刚性基层以及刚性基层材料的疲劳ＡｐｐｒｏｘｉｍａｔｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＦｌｅｘｕｒａｌＳｔｒｅｓｓｅｓ寿命预估方程则是根据弯拉应力建立，如我国沥青ａｎｄＴｅｎｓｉｌｅＳｔｒａｉｎｓｉｎＡｓｐｈａｌｔＰａｖｅｍｅｎｔｓ［４－５］路面设计方法、美国

4、波特兰水泥协会设计方法．车辆荷载作用下路面结构的变形微小，可将其１，２，ＴＡＮＺｈｉｍｉｎｇ１ＹＵＸｉｎｈｕａ视为线弹性体．因此，沥青面层的弯拉应变和基层的（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏａｄａｎｄＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙ弯拉应力，可运用弹性层状体系计算软件ＢＩＳＡＲ或ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ；２．［６］ＪｉａｎｇｘｉＧａｎｙｕｅＥｘｐｒｅｓｓｗａｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００２５，Ｃｈｉｎａ）其他相关软件计

5、算得到．然而，沥青材料是感温材料，其模量是温度函数，而沥青面层厚度方向上的温Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒａｉｎｓｉｎａｓｐｈａｌｔ度分布是不均匀且随时间变化的，此时，釆用上述软ｐａｖｅｍｅｎｔｌａｙｅｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｈｏｏｄｆａｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓ件分层（分层数一般小于１０）计算路面结构在使用寿ｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ命期内的弯拉应变、应力，一方面分层数较少会带来ｓｔｒｅ

6、ｓｓｅｓａｎｄｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｅｓｏｎｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒａｉｎｓ；ｔｈｅｎｅｕｔｒａｌａｘｉｓｍｏｖｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏ较大的计算误差，另外也显得较为繁琐、费时．因此，ｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｓｍｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔａｎｄｆｕｌｌ研究车辆荷载作用下沥青路面结构内的面层层底弯ｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｎｔａｃｔｉｎｌａｙｅｒｓ；ｔｈｅｆｌｅｘｕｒｅｔｏｒｑｕｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ拉应变和半刚性或刚性基层层底弯拉应力规律，

7、提ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｏｓｈｏｗｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔ出相应的简便计算方法，对沥青路面结构分析及其ｂｅｎｄｃｕｒｖａｔｕｒｅｏｎａｓｐｈａｌｔｌａｙｅｒａｎｄｂａｓｅ．Ａｓｔｏａｓｐｈａｌｔ疲劳寿命预估具有实用价值和理论意义．ｐａｖｅｍｅｎｔｗｉｔｈｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｍｏｄｕｌｕｓ，ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｕｌｕｓｗａｓｄｅｄｕｃｅｄｂｙｂｅｎｄｉｎｇｒｉｇｉｄｉｔｙｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｅｒｒｏｒｓｏｆｔｈｅａｐｐｒｏｘｉ

8、ｍａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒ１双层结构的面层弯拉应力、应变ｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒａｉｎｓａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍｏｆｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｆｌｅｘｕｒ