半柔性基层沥青路面结构力学响应分析-论文.pdf

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1、．-——48-——北方交通2014年第6期文章编号：1673—6052(2014)06—0048—04中图分类号：U416．叭文献标识码：A半柔性基层沥青路面结构力学响应分析周坤，刘德罡，姚敬(1．沈阳欧盟经济开发区东盛投资建设有限公司沈阳市110000；2．沈阳市苏家屯区交通局沈阳市1100003．沈阳建筑大学沈阳市110000)摘要：为了推荐适应轻、中交通等级下的半柔性上基层沥青路面的合理结构理论参数，采用结合辽宁省半柔性基层沥青路面的实际工程，拟定路面结构，利用有限元软件计算各结构参数变化对弯沉、沥青层底拉应力设计指标的影响，通过

2、弯沉反算累计当量轴次，综合分析给出适应轻、中等级交通量的合理路面结构的方法。结果表明：半柔性上基层沥青路面结构对级配碎石层模量、面层厚度变化较为敏感；当级配碎石达到一定模量以上时，级配碎石层厚度对路面结构影响较小，在轻、中交通荷载作用下，推荐半柔性上基层沥青路面级配碎石层厚度为l2～15cm，面层厚度为5—15cm。从而得出结论，在轻、中交通荷载作用下，合理的半柔性上基层沥青路面能够在防治反射裂缝的同时，较好地满足交通荷载需求。关键词：半柔性基层；微粘结级配碎石；结构分析；合理参数；推荐结构1概述(JTGD50—2006)的要求加载，采

3、用后轴载重100半刚性基层在我国得到了广泛应用和发展，为kN作为标准轴载，单轮荷载为25kN，轮胎接地压我国公路事业的发展做出了巨大贡献。与此同时，强P为0．70MPa，当量圆半径8为10．65till，双圆许多沥青路面也发生了严重的早期破坏，促使人们均布垂直荷载作用。对此提出质疑。由于半刚性材料的干缩、温缩、排水2626性能差等缺点，使得此类结构一旦开始破坏，路面寿面层命就将急剧减少。作为柔性基层材料的级配碎石，半柔性上基层它的缺点主要是刚度或回弹模量小、应力扩散能力半刚性下基层差、塑性变形大等。因此，本文提出了一种半柔性基层材料‘微

4、粘结级配碎石半柔性材料’，该柔性基层材料由各种集料和少量(≤3％)的水泥按最佳级配图1载荷计算模式图原理拌和并压实而成。作为半柔性基层材料的微粘2．2路面结构形式选取及参数设定结级配碎石可以在一定程度上克服半刚性基层材料半柔性基层沥青路面结构形式和各结构层材料的缺陷，同时在不影响级配碎石作为柔性基层材料设计参数如表1所示。所具有的优势基础上，增加材料的刚性，减小其塑性表1半柔性基层沥青路面结构各结构层材料设计参数变形。本文通过ABAQUS有限元计算方法对微粘结构层材料抗压模量(MPa)泊松比厚度(em)结级配碎石基层路面结构进行模拟分析

5、，探讨各结构层参数的变化对选定计算指标的影响。2半柔性基层沥青路面结构有限元模型建立2．1荷载计算模型如图1所示，按照《公路沥青路面设计规范》※基金项目：国家自然科学基金，项目编号：511782782014年第6期周坤等：半柔性基层沥青路面结构力学响应分析-——49．-——2．3半柔性基层合理设计参数确定青路面设计规范》(JTGD50—2006)中推荐的路面试验路铺筑完成后，我们按照《公路路基路面结构设计参数，面层模量取值分别为1200MPa、现场测试规程》(JTGE60—2008)的规定，测定微粘1600MPa、2000MPa、240

6、0MPa。在面层模量变化的结级配碎石半柔性基层路面结构的回弹模量，为此情况下，计算选定的分析指标，研究半柔性沥青路面在试验路级配碎石基层铺筑完成后进行了现场检测结构弯沉I和下基层层底拉应力随面层模量变化工作。由于现场测定的是微粘结级配碎石层铺筑后的规律。计算结果如表3所示。的路面结构的综合模量，为了得到微粘结级配碎石表3半柔性基层沥青路面结构设计指标层的模量，必须根据现场数据进行模量反推，反推结随面层模量变化果见表2。表2半柔性基层沥青路面试验路段模量反推结果上基层材料上基层材料反推模量(MPa)水泥掺量1．O％微粘结级配碎石434水泥

7、掺量1．5％微粘结级配碎石452由表3可知，随着沥青面层模量的增加，路表弯水泥掺量2．O％微粘结级配碎石568水泥掺量2．5％微粘结级配碎石760沉逐渐减少，半刚性基层层底拉应力逐渐增加。经水泥掺量3．0％微粘结级配碎石860计算，每增加400MPa面层模量平均能降低1．3％的由表2可知，各水泥掺量的微粘结级配碎石的路表弯沉值，而对于底基层层底拉应力的贡献少于模量反推，而室内试验所得模量范围为200～0．2％。由此可知，面层模量的提高虽有助于提高沥900MPa。考虑到室内试验时微粘结级配碎石为无青路面结构整体抵御垂直变形的能力，但是效果

8、并侧限情况下的回弹模量，与实际道路情况不符，同时不显著。也为了方便有限元建模及分析，本文选用具有代表3．2面层厚度对计算指标的影响分析性的半柔性基层材料模量进行建模分析，设定半柔分析所用的路面结构模型和参数