柔性基层与半刚性基层沥青路面重载适应性分析

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1、柔性基层与半刚性基层沥青路面重载适应性分析摘要：论文以路面力学软件BTSAR3.0为计算工具，分析标准轴载、超载50%、超载100%的情形下对这两种不同基层沥青路面的力学响应，对比研究其路表弯沉、路面结构各层次(面层、基层、底基层)的力学特性。结果表明，柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面的重载适应性存在明显差异。只冇对其合理优化组合，才能实现这两种路面结构的优势互补。关键词:柔性基层；半刚性基层；重载适应性Abstract:thepapertopavementmechanicsforcomputingtoolsBISAR3.0software,analysisstandardaxleload

2、,overload,overload100%50%ofcasesofthetwodifferentthemechanicalresponseoftheasphaltpavement,thecontrastofthewaythetabledeflection,pavementstructurealllevels(surface,basiclevel,subbase)mechanicalproperties.Theresultsshowthattheasphaltpavementandflexiblegrassrootssemi-rigidbaseoftheasphaltpavementoverl

3、oadedadaptabilitydifferences.Onlyfortherationaloptimizedcombination,canrealizethetwocomplementaryadvantagesofpavementstructure・Keywords:flexiblegrassroots;Semi-rigidbase;Overloadedadaptability中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：1概述近年来，我国车辆的超载、超限情况十分普遍，重载（这里重载是指单轴轴载大于130kN或双轴轴载人于220kN的轴载）日益显著增加。调查表明，规范规定的轴载换算公

4、式已不适用。本文采用交通部公路科学研究所《重载沥青路面设计规范研究报告》里的科研成果，当计算标准轴载、超载50%、超载100%的情形时，荷载接地压力分别采用0.707MPa、0.84MPa>l.OMPa,与之相对应的三种作用半径分别为10.65cm、12.50cm、15.47cm。目前，在我国高等级公路中，沥青路面占80%-90%,其中约90%以上釆用半刚性基层。由于半刚性基层自身不可克服的缺点：温缩、干缩变形大，易开裂，并最终形成反射裂缝，在行车荷载、水、温度梯度的综合作用下，使得路面结构产牛松散、唧浆、车辙等病害，极易导致路面结构的破坏。特别是在车辆重型化日益严重的今天，更加暴露了半刚性基

5、层路面的这种缺点，使得路面使用性能和寿命均达不到理想水平。而柔性基层如级配碎石、沥青稳定碎石等，属于粘弹性材料，韧性好，有一定自愈能力,但是变形和弯沉较大，其面层层底容易产生疲劳开裂，虽然可以采取增加沥青面层厚度来延长裂缝扩展时间的措施，但这样一来投资成本较高，而且也会加重沥青面层出现车辙的可能性。下面就以力学的方法来探讨这两种路面结构在不同荷载条件下的力学响应。2路面结构设计及计算2.1理论基础对路面结构进行计算和分析是基于弹性层状体系理论，荷载图式采用与双轮组相当的两个圆形均布荷载，其圆心距假定为三倍荷载圆半径。双圆均布荷载中心点的坐标分别为(0,0,0)和(38,0,0)(§为荷载半径)

6、。轴载是采用之前提到的标准轴载、超载50%、超载100%的情形。2.2路面结构本文所考虑的柔性基层和半刚性基层沥青路面沥青路面的具体结构及参数如表2-1和表2-2所示，结构层总厚度均为70cm。表2-1柔性基层沥青路面结构层位材料厚度(cm)弹性模量(Mpa)泊松比上面层沥青混凝土415000.25下面层88000.25基层级配碎石383000.30底基层级配砂砾202000.35土基250.35表2-2半刚性基层沥青路

7、何结构层位材料厚度(cm)弹性模量(Mpa)泊松比上面层沥青混凝土414000.25中面层512000.25下面层67000.25基层水泥砂砾3515000.25底基层石灰土

8、207500.30土基250.353计算结果分析3.1路表弯沉分析弯沉是表征路面总体刚度的指标，在荷载相同、土基支承相同的条件下，弯沉越小，则总体刚度越大，抗变形能力越大。图3-1为柔性基层沥青路面与半刚性基层沥青路面路表弯沉随荷载增长的变化情况。图3-1路表弯沉由图3-1可以看出，随着轴载的增长，柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面弯沉变形也会逐渐变人，这说明路表弯沉对车辆轴载变化较为敏感，而柔