半刚性基层沥青路面最大拉应力点位分布研究.pdf

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1、2012年4月石油沥青PETROLEUMASPHALT第26卷第2期半刚性基层沥青路面最大拉应力点位分布研究马庆伟，郭平(西安公路研究院，西安710054)摘要：为了深入研究半刚性基层沥青路面最大应力点位的分布，通过建立沥青路面结构力学模型，分析了丰刚性基层沥青路面结构剪应力和拉应力在不同层间接触条件下的分布规律，从中得出剪应力和拉应力最大值对应的点位，然后研究了车辆荷载、面层模量和厚度对最大应力点位的影响。结果表明：在不同层间接触条件下，最大剪应力点位在轮胎中心点时应下距路表6cm深度处；面层最大拉应力点位在轮胎中心与轮胎边

2、缘之间中心点对应下的下面层层底处；基层最大拉应力点位在轮隙中心点对应下的基层层底处。关键词：半刚性基层最大剪应力最大拉应力应力点位半刚性沥青路面作为目前我国沥青路面中一学指标。种主导结构形式，主要存在的早期损坏有车辙和hi=18cm疲劳开裂，而表征这两种早期损坏的力学指标为嘣层E=1300MPa(2500MPa)剪应力(车辙)和拉应力(疲劳开裂)⋯，要从魑层打：34cm结构上预防这两种早期损坏，需首先确定出路面E．2=1500MPa(40002Pa)结构中易产生车辙和疲劳开裂的部位，即它们各底牲层^=20cm自对应的应力最大值

3、点位的确定。基于此，本研=1200MPa究以目前我国典型的半刚性基层沥青路面作为研究对象，采用壳牌设计软件BISAR3．0软件对路面结构应力进行全面计算，在不同条件下对应力图1计算所用路面结构及参数最大值点位进行分析。以期从结构角度对防治沥青路面早期损坏提供较为准确、可靠的参考依·：计算拉应力时选取的材料的弯拉模量。因为从设计指据。标和设计参数统一出发，应采用弯拉模量来计算路面结构内拉1沥青路面结构力学模型选取应力更符合实际。1．1路面结构选取1．4计算参数—J选用国内典型半刚性基层沥青路面结构形对于拉应力的计算沥青路面设计规

4、范中提出式。具体结构及参数见图】o1．2层间接触状态简化材料参数的试验对半剐性材料而言，其抗压由于沥青面层和基层所采用的材料类型不模量都低于其弯拉模量，从设计指标和设计参数同J，容易因粘结不紧密而导致层间接触不好，统一出发，使用抗压模量计算拉应力是不合理因此本研究将面层和基层间的接触条件分为完全的，应采用弯拉模量更符合实际。计算层底拉应连续、部分连续和完全光滑这三种情况考虑。力时应考虑模量的最不利组合，计算层取弯拉模1．3力学指标的选取量，其他各层取抗压模量。路面结构的一种主要的破坏形式是结构层的收稿日期：2011—10—1l

5、。疲劳开裂，它是由结构层内拉应力的重复作用所作者简介：马庆伟，男，助工，硕士。研究方向：路基路致，所以选取拉应力作为表征疲劳开裂的主要力面。第2期马庆伟，等．半刚性基层沥青路面最大拉应力点位分布研究371．5荷载及计算点位的选取采用双圆均布竖向荷载作为作用荷载进行计算，其中荷载圆半径为l0．65em，轮胎压力为置0．7MPa。本研究主要对O点、A点、B点、O：点、C点和D点位置处的应力进行力学分析(见图2)。蠢=，～洲¨，双I6=l【匀i!鲢f，1j荷载／，／，正应力／MPa0D矗．基面层层问完全连续XOI水卜晰图2计算点位分

6、布鲁2最大拉应力点位的确定2．1正应力分布规律分析路面O结2构4内6所8受0拉2应4力6最8大值处最容易因为O2468菠0246802468O2468S奢大于材料容许拉应力而产生裂缝，本研究通过对双圆均布竖向荷载不同作用点位即0点、A点、B点、0点、C点和D点(如图2所示)的应正麻力／MPa力计算，来确定出最大正应力对应的点位，路面结构及参数如图1所示。b．基面层层问部分连续计算得正应力在不同基面层间接触状态下不同点位沿路面深度分布规律如图3所示。由图3a、3b可知，当沥青面层和半刚性基层间的接触条件为完全连续和部分连续时，沥

7、青皇面层内部对应0点、A点、B点、0：点、C点型姑和D点沿路面深度方向各计算点所受正应力均蠢为压应力，而不出现拉应力，即表示面层结构内不会因弯拉受力而产生开裂损坏，能有效改善路面结构的受力状态，所以在计算面层内拉应力时正应力／a可不用考虑层间完全连续和部分连续这两种情况。而由图3c可知，当基面层层间接触状态为基面层层问完全光滑完全光滑时，沥青面层内部对应0点、A点、B图3正应力在不同接触状态下沿路面深度分布规律点、0：点、c点和D点沿路面深度方向各计算(应力值为正时表示拉应力，为负时表示压应力)点在距路表深度0～10(2131

8、范围内是受压的；距路表深度10cm以下，即通常是下面层部分正应3．2车辆荷载的影响分析力表现出拉应力，且各计算点所受的拉应力均沿变化车辆荷载从100—200kN来分析其对拉路面深度从上至下逐渐增大，并在面层底面达到应力的影响。车辆荷载具体参数如表l所示。计最大值，其中所有计算