組合式基層薄面層結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析.doc

組合式基層薄面層結(jié)構(gòu)力學(xué)行為分析摘要：本文對(duì)比組合式基層與半剛性基層瀝青路面面層應(yīng)力特點(diǎn)，揭示其力學(xué)強(qiáng)度與抗破壞性能之間規(guī)律，以指導(dǎo)組合式基層低價(jià)路面的層位設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：組合式基層 半剛性基層 力學(xué)強(qiáng)度 層位設(shè)計(jì)1.路面結(jié)構(gòu)及參數(shù)本文研究對(duì)象為半剛性基層瀝青路面、級(jí)配碎石半剛性基層瀝青路面。路面結(jié)構(gòu)類型及其相應(yīng)參數(shù)、破壞類型和力學(xué)指標(biāo)見表1，表中括號(hào)內(nèi)為計(jì)算拉應(yīng)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(jì)算荷載本文采用kenpave計(jì)算程序，采用雙圓均布豎向荷載作為計(jì)算荷載，為了考慮超載對(duì)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響，分別采用標(biāo)準(zhǔn)荷載、超載50%，100%為計(jì)算荷載。3.半剛性基層與組合式基層瀝青路面力學(xué)指標(biāo)分析面層厚度取7cm，半剛性基層厚度取36cm；組合式基層中，級(jí)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(jié)構(gòu)的力學(xué)指標(biāo)。（1）面層剪應(yīng)力面層剪應(yīng)力隨路表深度變化規(guī)律見圖1。由圖1可知，對(duì)于半剛性基層瀝青路面，隨深度的加深，瀝青面層剪應(yīng)力先增大后減小，剪應(yīng)力峰值出現(xiàn)在距路表約6cm處；對(duì)于組合式基層瀝青路面，隨深度的加深，瀝青面層剪應(yīng)力先減小后增大，剪應(yīng)力峰值出現(xiàn)在基面層結(jié)合處。組合式基層瀝青路面面層剪應(yīng)力發(fā)生下移，距路表小于3cm時(shí)，組合式基層瀝青路面面層剪應(yīng)力遠(yuǎn)小于半剛性基層瀝青路面面層剪應(yīng)力。對(duì)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(yīng)力面層水平正應(yīng)力隨路表深度變化規(guī)律見圖2，圖中水平正應(yīng)力為負(fù)數(shù)時(shí)代表拉應(yīng)力，正數(shù)時(shí)代表壓應(yīng)力。由圖2可知，隨深度的加深，兩種路面結(jié)構(gòu)面層層底拉應(yīng)力均呈線性規(guī)律，半剛性基層路面結(jié)構(gòu)面層各深度水平正應(yīng)力均為壓應(yīng)力，組合式基層路面結(jié)構(gòu)僅深度67cm時(shí)為較小拉應(yīng)力，并隨荷載的增加，拉應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力。因此，兩種路面結(jié)構(gòu)均具有防止面層彎拉開裂的性能。3.3 基層剪應(yīng)力基層剪應(yīng)力隨路表深度變化規(guī)律見圖3。兩種路面結(jié)構(gòu)底基層最大剪應(yīng)力均出現(xiàn)在底基層層底，對(duì)于半剛性底基層，由于半剛性材料剛性較大，在較小剪應(yīng)力作用下，不會(huì)發(fā)生較大塑性變形。對(duì)于級(jí)配碎石過渡層，過渡層與面層結(jié)合處剪應(yīng)力最大，底基層結(jié)合處剪應(yīng)力最小；由于級(jí)配碎石層剛度具有應(yīng)力依賴性，隨著深度的增加，級(jí)配碎石層承受的應(yīng)力值由大變小，級(jí)配碎石層剛度由大變小，級(jí)配碎石層抵抗變形的能力隨深度由大變小。因此，合理地進(jìn)行壓實(shí)和養(yǎng)生，提高級(jí)配碎石過渡層剛度具有重要意義。4.結(jié)語(yǔ)通過以上分析論述了組合式基層瀝青路面的力學(xué)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(yīng)力會(huì)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(yīng)力基本表現(xiàn)為壓應(yīng)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(jià)。（3）與半剛性基層瀝青路面相比，組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是面層最大剪應(yīng)力下移到基面層結(jié)合處，因此級(jí)配碎石過渡層上部剪應(yīng)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(xiàn)：1呂偉民,孫大權(quán).瀝青混合料設(shè)計(jì)手冊(cè)m.北京:人民交通出版社,2007.2交通部公路科學(xué)研究所. 第十九屆道路會(huì)議報(bào)告匯編c,1963.3李宏波.基ansys的設(shè)縫瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究j.河北交通科技,2010(0):16-19.4薛連旭.小型構(gòu)造物上瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究j.中外公路2008(5):74-78.5黃仰賢.路面分析與