文档介绍：沥青混凝土路面层间剪应力研究
沥青混凝土路面层间剪应力研究
摘要:运用多层弹性体系理论,以GAMES软件为力学分析工具,在双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、基面层模量变化及层间状态的不同,分析沥青路面层间剪应力的变化规律和影响因素。研究表明:沥青路面层间剪应力受面层厚度影响不显著,通过增加面层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本,收效甚微;基层厚度变化对层间剪应力影响不显著,通过增加基层厚度提高沥青路面的抗剪性能不合理;基层模量增加,面层层间剪应力减小,但变化不显著,说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大;上面层与中面层模量比越大,上面层层间剪应力越大,且这种影响较为显著;在层间粘结减弱的过程中,面层层间剪应力随之减小且减小幅度显著。
关键词:道路工程;沥青路面;层间剪应力;有限元分析
中图分类号::A文章编号:

沥青混凝土路面应用较广,交通荷载情况不断变化,沥青路面结构组合形式越来越多,但JTG D50-2006《沥青混凝土路面设计规范》中主要还是将路面回弹弯沉值、层底拉应力作为设计指标,对于剪应力指标尚需进一步研究。
苏凯等认为在二、三级公路沥青面层较薄的情况下,在夏季重载、超载的作用下沥青路面出现层间剪切破坏的可能性是存在的;随基层模量增大,层间剪应力增大,而基层厚度对层间剪应力影响并不显著;层间剪应力随面层模量和厚度的增大而减小[1,2]。
肖鑫通过研究沥青路面面层层间剪应力发现:对面层内层间剪应力影响水平从大到小分别为超载、水平力和坡度[3]。
刘红平运用BISAR程序对面层层间剪应力影响因素进行分析,得出层间剪应力随荷载增大而增大,在同一级别的荷载作用下,完全光滑状态时比完全连续状态时的最大剪应力要更大,并且随荷载增加,增大幅度比完全连续时增幅要大[4]。
白雪梅利用GAMES有限元软件分析层间接触状态对沥青路面基面层间剪应力的影响,得出当层间变得不连续时,基面层间剪应力减小,但基面层间剪应力减小的幅度小于相应层间抗剪强度的减小,因而层间接触变差时会增加层间滑移破坏的机率[5]。[收稿日期:
作者简介:周福川(1989-),男,重庆北碚人,硕士,主要从事岩土工程研究。]
宋田兴认为行车荷载,特别是水平荷载对基面层间剪应力有很大影响;同时,随沥青面层厚度、面层模量增加或基层模量、基面层模量比减小,基面层间剪应力减小[6]。
影响沥青路面层间剪切强度的因素有:粘结材料的选取、粘结材料的用量、沥青面层的层间污染和沥青面层的温度等[7,8]。
国内外对沥青路面剪应力研究,主要探讨剪应力峰值和层间剪应力这两方面,具体研究内容是面层内部、面层层间、基面层间的剪应力。较多学者考虑的影响因素包括结构层组合形式、外荷载(超载与水平荷载)、层间粘结条件、外界环境如温度等;也有学者对沥青层材料做抗剪性能试验。目前,主要以有限元方法或试验为分析手段[9-12]。本文主要探讨沥青路面面层层间剪应力分布规律,通过对若干影响因素的研究,找出显著影响因素,从而为设计和施工提供理论参考,完善沥青路面剪应力指标。
1模型建立
本研究采用多层弹性体理论,层间接触条件为完全连续,荷载采用JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》推荐的双圆均布荷载,荷载参数