组合式基层薄面层结构力学行为分析.doc

组合式基层薄面层结构力学行为分析摘要：本文对比组合式基层与半刚性基层沥青路面面层应力特点，揭示其力学强度与抗破坏性能之间规律，以指导组合式基层低价路面的层位设计。关键词：组合式基层 半刚性基层 力学强度 层位设计1.路面结构及参数本文研究对象为半刚性基层沥青路面、级配碎石半刚性基层沥青路面。路面结构类型及其相应参数、破坏类型和力学指标见表1，表中括号内为计算拉应力用模量，路面材料泊松比取为0.25；土基模量取60mpa，泊松比为0.35。2.计算荷载本文采用kenpave计算程序，采用双圆均布竖向荷载作为计算荷载，为了考虑超载对路面结构力学行为的影响，分别采用标准荷载、超载50%，100%为计算荷载。3.半刚性基层与组合式基层沥青路面力学指标分析面层厚度取7cm，半刚性基层厚度取36cm；组合式基层中，级配碎石过渡层厚度取15cm，半刚性底基层厚度取21cm，分析两种路面结构的力学指标。（1）面层剪应力面层剪应力随路表深度变化规律见图1。由图1可知，对于半刚性基层沥青路面，随深度的加深，沥青面层剪应力先增大后减小，剪应力峰值出现在距路表约6cm处；对于组合式基层沥青路面，随深度的加深，沥青面层剪应力先减小后增大，剪应力峰值出现在基面层结合处。组合式基层沥青路面面层剪应力发生下移，距路表小于3cm时，组合式基层沥青路面面层剪应力远小于半刚性基层沥青路面面层剪应力。对于防止沥青表面层扯着破坏，组合式基层沥青路面效果更优。（2）面层层底拉应力面层水平正应力随路表深度变化规律见图2，图中水平正应力为负数时代表拉应力，正数时代表压应力。由图2可知，随深度的加深，两种路面结构面层层底拉应力均呈线性规律，半刚性基层路面结构面层各深度水平正应力均为压应力，组合式基层路面结构仅深度67cm时为较小拉应力，并随荷载的增加，拉应力逐渐转化为压应力。因此，两种路面结构均具有防止面层弯拉开裂的性能。3.3 基层剪应力基层剪应力随路表深度变化规律见图3。两种路面结构底基层最大剪应力均出现在底基层层底，对于半刚性底基层，由于半刚性材料刚性较大，在较小剪应力作用下，不会发生较大塑性变形。对于级配碎石过渡层，过渡层与面层结合处剪应力最大，底基层结合处剪应力最小；由于级配碎石层刚度具有应力依赖性，随着深度的增加，级配碎石层承受的应力值由大变小，级配碎石层刚度由大变小，级配碎石层抵抗变形的能力随深度由大变小。因此，合理地进行压实和养生，提高级配碎石过渡层刚度具有重要意义。4.结语通过以上分析论述了组合式基层沥青路面的力学合理性。（1）与半刚性基层沥青路面相比，组合式基层沥青面层剪应力会发生下移，从而可有效防止沥青表面层发生车辙。（2）与半刚性基层沥青路面相似，组合式基层沥青面层水平正应力基本表现为压应力，沥青面层仅起功能层的作用,因而可以减小沥青面层厚度,降低工程造价。（3）与半刚性基层沥青路面相比，组合式基层沥青路面结构的特点是面层最大剪应力下移到基面层结合处，因此级配碎石过渡层上部剪应力较大，可通过控制施工质量，提高接配碎石过渡层抗变形能力。参考文献：1吕伟民,孙大权.沥青混合料设计手册m.北京:人民交通出版社,2007.2交通部公路科学研究所. 第十九届道路会议报告汇编c,1963.3李宏波.基ansys的设缝沥青路面结构力学行为研究j.河北交通科技,2010(0):16-19.4薛连旭.小型构造物上沥青路面结构力学行为研究j.中外公路2008(5):74-78.5黄仰贤.路面分析与