关于沥青路面强度理论指标探析

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1、关于沥青路面强度理论指标探析摘要：通过分析研究我国现有的路面强度理论指标的现状，指出强度指标在实际应用中的不足之处，同时提出在路面设计中使用新的强度准则指标的建议。关键词：沥青路面强度理论准则最大拉应力最大拉应变畸变能前言现我国新建沥青路面的强度理论指标使用最大拉应力准则，国外大多采用最大拉应变准则，而实际理论中有四大强度准则，分别是最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论和形状改变比能理论。现以半刚性基层沥青路面为研究对象，分析比较各个准则的不同之处。1四大强度理论指标1.1最大拉应力理论该理论认为最大拉应力。1是引起材料脆性断裂破坏的因素，即不论在怎样的应力状态下，只要构件内一

2、点处的三大主应力中01达到单向应力状态下的极限应力Ob,材料就要发生脆性断裂。危险点处于复杂应力状态的构件发生脆性断裂破坏的条件是：1.2最大伸长线应变理论该理论认为最大伸长线应变£1是引起断裂的主要因素，即不论在怎样的应力状态下，只要构件内一点处的最大伸长线应变81达到单向应力状态下的极限值£0,材料就要发生脆性断裂破坏。按第二强度理论建立的强度条件为：1.3最大切应力理论该理论认为最大剪应力Tmax是引起材料屈服破坏的主要因素，即不管在怎样的应力状态下，只要构件内一点处的最大剪应力tmax达到单向应力状态下的极限切应力t0,该点处的材料就要发生屈服破坏。依据轴向拉伸斜截面上的应力公式可知

3、1.4畸变能理论该理论认为形状改变比能ud是引起材料屈服破坏的主要因素，也就是说不论在怎样的应力状态下，只要构件内一点处的畸变能达到单向应力状态下的极限值，该点的材料就要发生屈服破坏。发生塑性破坏的条件为：所以按第四强度理论的强度条件为：2力学模型的建立2.1道路结构力学模型及其基本假设路基路面材料的应力一应变关系大部分呈非线性特性，其应变量随应力作用时间而变化，并且在应力卸除后残余一部分不可恢复变形。但是考虑到动轮载特性，轮载每次作用后产生的永久变形量仅占总变形量的很小一部分，可以把路面结构近似地当作线性弹性体而应用线性弹性理论来分析轮载作用下的应力和应变。弹性层状体系理论是沥青路面设计理

4、论的基础，它是由两层或两层以上厚度方向上不同材料组成的复合弹性体。其基本假设如下：(1)各层材料假定为均匀、连续、各向同性的弹性材料，并服从虎克定律；(2)各层平面无限大，垂直方向具有一定的厚度，最下层是半无限体；(3)各层水平无限远和最下层无限深处，应力和位移分量为零；(4)层间的结合状态可以是完全连续的，或者是完全光滑的，也可以是介于两者之间的半接触状态；(5)作用于弹性层状体系最上面的荷载是轴对称的;1.2路面计算点位置的确定荷载采用我国的标准单轴双轮组荷载，按圆形均布荷载进行加载。其中荷载的当量圆半径8=0.1065m,轮胎接地压力为0.7MPa。路面结构荷载分布以及坐标系建立的具体

5、情况如图2.1所示。其中A在荷载中心处为指标计算点。本次主要计算A点在面层层顶、面层层底与基层层顶处的最大拉应力、最大拉应变与畸变能的变化情况。由于最大剪应力的计算位置是在距荷载圆0.9半径处，故此次计算只考虑最大拉应力、拉应变与畸变能。路面结构具体参数如下：El=1000MPa，E2=1500MPa,E3=500MPa,E0=50MPa；1=U2=u3=0.25,u0=0.35；hl=h2=20cm,h3=30cmo3层间接触状态对强度指标的影响通过bisar3.0程序对半刚性基层沥青路面结构进行层间接触状态变化的分析，在此引进ALK的概念。当ALK=0时为完全连续状态，当ALK无穷大时为

6、完全光滑状态，本文取ALK=3.0时近似认为是完全光滑的状态。试算得到各指标的极值点的位置，应力、应变、畸变能的极值点位置均是在荷载中心处。通过计算得到如下各图：3.1层间状态对最大拉应力与拉应变的影响计算可以得知最大拉应力是ox承担的。由图3.1与3.2可知，应力的变化不仅仅是数量级的改变，而是由压应力逐渐变换为拉应力，且在数值上由-49.34kPa增长到196.2kPao同拉应力的变化相似，最大拉应变是由£x承担的，且层间接触状态对各点的影响同最大拉应力，唯一不同的是£%始终是大于零的，数量级的变化也较最大拉应力时小了一些，由23.8增大到228.4o3.2层间状态对畸变能的影响图3.3

7、可以看出，随着ALK的增大，面层层底的畸变能愈来愈大，因此有必要考虑是否在ALK达到一定值时，畸变能的极值点的位置发生变化。由图3.4可以看出，当ALK位于7与8之间时，畸变能极值的位置发生变化，由深度为0.06m处改变为面层层底。分析研究畸变能的变化所需的位置与最大拉应力、最大拉应变的位置是相同的。4结语在半刚性基层沥青路面里，面层与基层的层间接触状态对最大拉应力、拉应变与畸变能的影响分两种情况，层间接触状