組合式基層薄面層結構力學行為分析.doc

組合式基層薄面層結構力學行為分析摘要：本文對比組合式基層與半剛性基層瀝青路面面層應力特點，揭示其力學強度與抗破壞性能之間規(guī)律，以指導組合式基層低價路面的層位設計。關鍵詞：組合式基層 半剛性基層 力學強度 層位設計1.路面結構及參數(shù)本文研究對象為半剛性基層瀝青路面、級配碎石半剛性基層瀝青路面。路面結構類型及其相應參數(shù)、破壞類型和力學指標見表1，表中括號內(nèi)為計算拉應力用模量，路面材料泊松比取為0.25；土基模量取60mpa，泊松比為0.35。2.計算荷載本文采用kenpave計算程序，采用雙圓均布豎向荷載作為計算荷載，為了考慮超載對路面結構力學行為的影響，分別采用標準荷載、超載50%，100%為計算荷載。3.半剛性基層與組合式基層瀝青路面力學指標分析面層厚度取7cm，半剛性基層厚度取36cm；組合式基層中，級配碎石過渡層厚度取15cm，半剛性底基層厚度取21cm，分析兩種路面結構的力學指標。（1）面層剪應力面層剪應力隨路表深度變化規(guī)律見圖1。由圖1可知，對于半剛性基層瀝青路面，隨深度的加深，瀝青面層剪應力先增大后減小，剪應力峰值出現(xiàn)在距路表約6cm處；對于組合式基層瀝青路面，隨深度的加深，瀝青面層剪應力先減小后增大，剪應力峰值出現(xiàn)在基面層結合處。組合式基層瀝青路面面層剪應力發(fā)生下移，距路表小于3cm時，組合式基層瀝青路面面層剪應力遠小于半剛性基層瀝青路面面層剪應力。對于防止瀝青表面層扯著破壞，組合式基層瀝青路面效果更優(yōu)。（2）面層層底拉應力面層水平正應力隨路表深度變化規(guī)律見圖2，圖中水平正應力為負數(shù)時代表拉應力，正數(shù)時代表壓應力。由圖2可知，隨深度的加深，兩種路面結構面層層底拉應力均呈線性規(guī)律，半剛性基層路面結構面層各深度水平正應力均為壓應力，組合式基層路面結構僅深度67cm時為較小拉應力，并隨荷載的增加，拉應力逐漸轉化為壓應力。因此，兩種路面結構均具有防止面層彎拉開裂的性能。3.3 基層剪應力基層剪應力隨路表深度變化規(guī)律見圖3。兩種路面結構底基層最大剪應力均出現(xiàn)在底基層層底，對于半剛性底基層，由于半剛性材料剛性較大，在較小剪應力作用下，不會發(fā)生較大塑性變形。對于級配碎石過渡層，過渡層與面層結合處剪應力最大，底基層結合處剪應力最小；由于級配碎石層剛度具有應力依賴性，隨著深度的增加，級配碎石層承受的應力值由大變小，級配碎石層剛度由大變小，級配碎石層抵抗變形的能力隨深度由大變小。因此，合理地進行壓實和養(yǎng)生，提高級配碎石過渡層剛度具有重要意義。4.結語通過以上分析論述了組合式基層瀝青路面的力學合理性。（1）與半剛性基層瀝青路面相比，組合式基層瀝青面層剪應力會發(fā)生下移，從而可有效防止瀝青表面層發(fā)生車轍。（2）與半剛性基層瀝青路面相似，組合式基層瀝青面層水平正應力基本表現(xiàn)為壓應力，瀝青面層僅起功能層的作用,因而可以減小瀝青面層厚度,降低工程造價。（3）與半剛性基層瀝青路面相比，組合式基層瀝青路面結構的特點是面層最大剪應力下移到基面層結合處，因此級配碎石過渡層上部剪應力較大，可通過控制施工質(zhì)量，提高接配碎石過渡層抗變形能力。參考文獻：1呂偉民,孫大權.瀝青混合料設計手冊m.北京:人民交通出版社,2007.2交通部公路科學研究所. 第十九屆道路會議報告匯編c,1963.3李宏波.基ansys的設縫瀝青路面結構力學行為研究j.河北交通科技,2010(0):16-19.4薛連旭.小型構造物上瀝青路面結構力學行為研究j.中外公路2008(5):74-78.5黃仰賢.路面分析與