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与建 材装 饰 2016 年 7 月 关于长寿命沥青路面力学特性分析 曹佳斌 （重庆交通大学交通运输学院重庆400074） 摘要：长寿命沥青路面使用周期长，是现在沥青路面的新的研究方向。 因而研究该路面结构应力的分布从而减少裂 缝的产生具有深远的意义。 以我国沥青路面设计指标，对比研究分析长寿命沥青路面设计指标，从而规范长寿命沥青路面 设计与施工。 沥青路面设计指标，其研究成果对规范长寿命沥青路面的设计与施工具有重要意义。 本文从长寿命沥青路面 的主要影响指标进行分析，对长寿命沥青路面的施工具有重大的指导意义。 关键词：长寿命沥青路面；路面设计指标；施工 中图分类号： U416.217文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 （2016） 28-0277-01 引 言 长寿命沥青路面的提出为交通的急剧争长， 特别是中交通道 路， 提供了较好的设计方法。长寿命沥青路面路面必须足够厚以 消除自下而上的路面破坏，因而长寿命沥青路面具有沥青面层 厚度大的， 服务周期长维修方便且费用低的特点。对长寿命沥青 路面结构的分析对减少长寿命沥青路面的病害的产生以及延长 其使用周期具有重要的意义。 1 分析模型 所选用的轴载为现行规范规定的标准轴载即为 BZZ-100 （双 轮组） ， 同时单轴重 P=100kN， 轮胎接地压强 p=0.7MPa， 单轮传压 面当量圆直径 d=21.3cm， 两轮中心距为 1.5 倍当量圆直径。表征 路面整体刚度的指标的弯沉值是路面厚度设计的主要依据。根 据弹性层状体系，路表弯沉值为双圆均布荷载作用下轮隙中心 处的实测路表弯沉值， 并求出层底最大应力 （即计算求出 、 、 、 的最大值） ； 因此计算半刚性路面的层底、 弯沉、 沥青面层各 应变指标的变化。 2 接触条件对弯沉的影响 根据对双轮中心轮处对路表的弯沉及接触条件分析， 可得弯 沉分析曲线1。本文分析了三个界面的力学指标的影响， 三个界 面中每个界面有完全连续和完全光滑两种状态，因而总共有 8 种组合状态， 可知当接触面完全光滑时路表弯沉值最大， 即接触 条件为完全光滑时为最不利状态。而三个平面完全连续时弯沉 值最小， 即此种状态对路面的破坏越小。所以在长寿命沥青路面 面层设计时应尽量保证面层的连续性， 避免面层的光滑接触。 .1 拉应力与拉应变 我国一直采用层底拉应力对路面结构的受力状态进行验算。 而国外则一直采用拉应变进行验算而且据相关资料显示长寿命 沥青路面设计采用拉应变为设计指标验算沥青层的受力状态更 合理； 但是半刚性基层仍以层底拉应力为设指标。外国大量先 进的调查发现，很多长寿命沥青路面在超过使用年限后性能变 化较小， 仍能发挥其使用功能。而其表面均为全厚沥青面层。针 对这一发现， 经大量的研究发现沥青混合料存在疲劳极限。而且 疲劳极限理论能够很好的为长寿命沥青路面设计提供了理论依 据， 所以可以参考将拉应变做为指标。 层间接触条件对疲劳应变的影响最大， 当层间接触条件变化 时层底拉应变会有显著变化。在长寿命路面对沥青稳定基层层 底拉应变呈先上升后下降的趋势，沥青稳定基层层底拉应变越 小， 抗疲劳层厚度越小。 2.2 基顶压应变 路基对长寿命沥青路面的使以及寿命有重要的影响， 因而在 路面设计中要加强路基本身的强度和自身的稳定性，同时还要 减少路基的负载比如合理设计路面结构。在路基路面结构设计 时， 以路基路面竖向压应变为设计指标控制路面的结构设计。本 文分析了路面不同层间接触时路面基顶的压应变。 沥青混合料疲劳极限是长寿命沥青路面设计中最重要的理 论基础， 分析路面结构的疲劳力学特性。方向上承受压应力， 路 面结构尺寸为： x 方向为路面宽度取 4m， y 方向为行车道取 8m， z 方向为路面深度取 8m。边界条件： 层间完全接触， 模型左右两 侧没有 x 方向位移， 底面没有 z 方向位移。同时采用采用矩形荷 载，作用面积 16cm18cm，两轮中心距为 30cm，接地压强 0.6MPa， 标准轴载为 100kN。采用应力和应变指标作为分析的力 学指标。 计算点位选取最不利点位为轮中心和轮隙中心处。 长寿 命沥青路面基层以受拉为主，因而沥青层底应变沿路面宽度方 向的分布且同时在荷载作用下， 沥青层底在双轮外边缘以外的 x 方向的应变为压应变， 因而在外边缘以内为拉应变， 且在轮隙中 心处达到最大值。y 方向应变和第一主应变重合， 且在整个路面 宽度内为拉应变， 说明最大拉应.变为轮隙中心处的 y 方向的拉 应变， 最大值约为 100。 3 结 论 影响长寿命沥青路面力学特性的最基本的因素是层间的接 触条件， 一般层间的接触条件越光滑， 弯沉值越大， 疲劳弯拉应 变越大， 基顶的压应变也越大。因而在长寿命沥青路面的结构设 计中要充分考虑个结构层间的接触条件。对于长寿命沥青路面 的疲劳极限应变分析可得其厚度对其疲劳极限影响较大。 参考文献 1马世斌， 朱文霞， 肖汉基于响应面法的长寿沥青路面结构优化A.科技 导报， 2013. 2黄文雄， 谭丽英， 许成祥.长寿命沥青路面结构力学特性研究A.山西建 筑， 201