H现代公路IGHWAY面层模量对重载交通沥青路面受力特性及使用寿命的影响分析计算参数与路面结构文/习 旺我国《公路沥青路面设计规范》 (JTGD50-2006)规定的荷载作用形式为单轴双轮、双圆荷载模式。标准轴载采用BZZ-100，轴重超限时考虑双圆中心距离3δ保持不变、接触压力和接触面积可变。通过调查得到轴载与轮胎接地面积关系如式1。A=0.0072P+180 (1)式中：A——轮胎接地面积，cm2；P——每一轮胎的荷载，N；假定轮载P均匀分布在接触面的圆型面积上，当量圆半径和轮压的具体数随着国民经济的快速发展，运输车辆中大型货运车辆的比重不断增构抵抗车辙变形和抗疲劳的能力，进而应对重载交通问题。为了明确面层模量对重载交通沥青路面受力特性与使用寿命的影响，本文应用SHELL设计方法的BISAR3程序，系统分析面层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉值、基层及底基层层底拉应力以及路面结构疲劳寿命的影响，对于合理选择沥青路面的面层模量，减少超载、重载对沥青路面造成的早期破坏具有重要的意义。值见表1。加，且车辆超载现象十分普遍，超载已成为造成沥青路面破损的最重要原因之一。车辆的超载运输使得不少道路路面使用初期即发生严重破坏，其中车辙是沥青混凝土路面的主要损害现象之一。沥青混合料自身的塑性变形是路面车辙产生的主要原因，提高沥青混合料模量，可以有效增强整个路面结面层模量对沥青路面受力特性的影响分析面层模量对路表弯沉的影响路表弯沉值是由路面各结构层各自变形的综合结果，反映了路基路面结构的整体强弱状况。计算出不同面层模量情况下，各轴载作用下沥青路面的路表弯沉值，如图1所示。从图1中可以看出，面层模量对路表1 轴重与轮压、轮胎接地面积轴重（ kN）接地面积（cm2）当量圆半径（cm）轮压（MPa）表2 采用的路面结构形式层次1234材料名称沥青混凝土水泥稳定碎石二灰土土基厚度（cm）184020-抗压模量(MPa)1200150075040泊松比0.250.250.250.3510035610.650.7012039611.230.7614043211.730.8116046812.210.8518050412.670.168TRANSPOWORLD 2012 No.18 (Sep)图1 不同路面面层模量时的路标弯沉图2 不同路面面层模量时的沥青面层层底拉应力图3 不同路面面层模量时的基层层底拉应力图4 不同路面面层模量时的底基层层底拉应力表弯沉具有显著的影响，路表弯沉随面层模量的增大而减小，并且随着轴重的增加，面层模量对路表弯沉的影响更为明显。当面层模量从1000MPa增加到1800MPa，100kN作用下弯沉值减小了2.38（0.01mm），而180kN作用下弯沉减小了4.08（0.01mm）。变对基层层底拉应力影响相差不大：100kN时，拉应力减少0.01195MPa，170kN时，减少0.0202MPa，仅增加0.00825MPa。整体上看，土基模量改变对基层层底拉应力影响并不大。特性的影响，得出以下结论： 从路表弯沉角度分析，路表弯沉随土基模量的增加而减小，并且模量越高，减小程度越少；随着轴重的增加，土基模量对路表弯沉的影响更为明显。 从面层层底拉应力角度分析，车辆荷载作用下，面层结构承受的压应力面层模量对底基层层底拉应力影响不同轴重作用下，土基模量改变对底基层层底拉应力的影响如图4所示。可以看出，土基模量对底基层层底拉应力的影响趋势与基层基本相同，而土基模量改变对底基层层底拉应力的影响程度较基层更大。以170kN为例，土基模量从40MPa增加到70MPa，基层层底拉应力减小了0.0202MPa，而底基层层底拉应力减少了0.02251MPa。 面层模量对沥青面层受力影响分别计算100kN～180kN荷载作用下，面层模量改变对面层层底拉应力的影响结果如图2所示。图中拉应力值均为负值，表明在车辆荷载作用下，面层结构承受压应力，且随面层模量增加，面层受压作用减小。随土基模量增加而减少。随轴重的增加，土基模量改变对面层受力的影响并不明显。 相同轴载作用下，基层层底拉应力大小随土基模量增加而减小，趋势接近线性。且随轴重增加，土基模量改变对基层层底拉应力影响相差不大。 从底基层层底拉应力角度分析，土基模量对底基层层底拉应力的影响趋势与基层基本相同，而且土基模量改变对底基层层底拉应力的影响程度较基层更大。作者单位：张家口市公路工程管理处面层模量对基层层底拉应力影响图3为不同轴重作用下土基模量与基层层底拉应力关系图。图中可以看出，相同轴载作用下，基层层底拉应力大小随土基模量增加而减小，趋势接近线性。且随轴重增加，土基模量改结束语应用BISAR程序分析重载交通作用下，土基模量的改变对路面结构受力2012年第18期 (9月下)《交通世界》169
