沥青路面结构优化设计.pdf

收稿日期：文章编号：（）文献标识码：沥青路面结构优化设计石峰（新疆道达建设工程有限公司，新疆伊犁州 ）摘要：探讨路面结构在移动非均布荷载和静态双圆均布荷载的使用寿命，以此提出各类路面结构的设计控制指标；以路面使用寿命为基础，探讨路面不同结构层厚度的影响，以此明确半刚性基层路面的厚度取值范围。从结果看：以移动非均布荷载计算路面使用寿命有有利于；设计指标的适用性与路面类型有较大联系，应根据路面类型选取设计指标。关键词：沥青路面结构；设计指标；有限元模拟；路面厚度 不同类型沥青路面设计指标 路面结构瞬态响应分析（）疲劳控制指标现有路面结构疲劳破坏控制指标为沥青混合料层和无机结合料层的层底纵向拉应力。在该控制指标下，种路面结构的时程变化见图 。图 疲劳控制指标时程从图 ）可见，倒装结构路面和柔性基层路面有较大的拉应变，其值分别是 和 ，原因在于倒装结构路面和柔性基层路面的基层均为柔性材料，抗变形性能和耐疲劳性能较差。因此，倒装结构路面和柔性基层路面应以沥青混合料层层底拉应变作为结构设计指标。从图 ）可见，半刚性基层路面无机结合料层有 的层底拉应力，是其他 种路面结构的 倍 倍，表明刚 柔混合基层或提高沥青材料厚度可使无机结合料层层底拉应力有效减小。因疲劳而出现开裂的无机结合料层容易导致沥青层产生反射裂缝，因此，在路面结构设计时应以无机结合料层层底拉应力作为设计指标。（）永久变形指标响应分析随路面结构深度变化，沥青层压应变和路基顶面竖向压应变的变化规律见图 。图 永久变形随深度变化曲线从图 ）可见，种路面结构压应变峰值均在 以上，因此在上述路面结构设计时，应以永久变形量作为控制指标。从图 ）可见，柔性基层路面的竖向压应变峰值出现在路基顶面，数值为 ，原因在于该结构以柔性级配碎石作为基层和底基层材料，结构抗变形性能较差。路基在 的竖向压应变下处于可回弹状态，因此，可不考虑以路基顶面竖向压应变作为控制指标。路面结构设计指标基于 公路沥青路面设计规范（第 期（总第 期）华东公路 （）年 月 日 ），计算静态双圆均布荷载及移动非均布荷载作用下沥青路面结构的使用寿命。路面结构在静态双圆均布荷载作用时的使用寿命约为 倍移动非均匀荷载作用下的使用寿命，说明路面结构以静态双圆均布荷载计算而来的使用寿命小于真实值，容易导致路面设计厚度过大，因此在路面设计时应以荷载非均匀移动特性为主。路面结构在某一指标达到寿命上限时将无法满足各项性能要求，因此基于路面结构在移动非均布荷载下的使用寿命，选取安全性最高的，即计算寿命值最小的力学指标作为路面设计控制指标：在半刚性基层路面、长寿命路面、抗车辙路面和加铺路面结构中，以无机结合料层层底拉应力和沥青混合料永久变形量作为设计控制指标；在倒装结构路面和柔性基层路面中，以沥青混合料层层底拉应变和沥青混合料层永久变形量作为设计控制指标。半刚性基层路面合理厚度范围 沥青混合料面层厚度在基层厚度一定时，探讨沥青路面在不同面层厚度下的使用寿命，所得结果见图 。限于篇幅，本文仅列出部分数据。图 不同基层厚度下累计轴次变化曲线从结果看，当基层厚度在 以下时，路面结构使用寿命随着不断增加的沥青面层厚度表现出先增大后降低的规律。原因在于基层厚度在 以下且面层厚度在 以下时，无机结合料层层底拉应力是路面使用寿命的控制指标，面层厚度的增加可以降低基层层底拉应力，当基层厚度在 以下且面层厚度在 以上时，沥青混合料层永久变形量是路面使用寿命的控制指标，面层厚度的增加会导致路面使用寿命有所降低，容易导致路面出现永久变形病害。无机结合料基层厚度影响在面层厚度一定时，探讨不同基层厚度下路面结构的使用寿命。从结果看：在 以下的面层厚度下，路面结构使用寿命随着不断增加的半刚性基层厚度表现出先增加后不变的规律。原因在于面层厚度在 以下且基层厚度在 以下时，无机结合料层层底拉应力是路面使用寿命的控制指标，基层厚度的增加可减小无机结合料层层底拉应力；面层厚度在 以下且基层厚度在 以上时，沥青混合料层永久变形量是路面使用寿命的控制指标，基层厚度的增加不会影响路面使用寿命。路面合理厚度范围结果见表 。表 半刚性基层路面厚度推荐值累计轴次（次）面层厚度 基层厚度 底基层厚度 结语（）建议在半刚性基层路面、长寿命路面、抗车辙路面和加铺路面结构中，以无机结合料层层底拉应力和沥青混合料永久变形量作为设计控制指标；在倒装结构路面和柔性基层路面中，以沥青混合料层层底拉应变和沥青混合料层永久变形量作为设计控制指标。（）对于半刚性基层路面而言，若基层厚度在 以下，则路面使用寿命随不断增加的面层厚度会表现出先增加后减小的规律，且此时以沥青混合料层永久变形量为控制指标，若面层厚度在 以上，则路面使用寿命受基层厚度的影响较小，面层厚度的增加会导致路面使用寿命有所减小，且此时以沥青混合料层永久变形量作为控制指标。参考文献 薛忠军，王春明，张伟，等 半刚性基层长寿命路面结构和材料设计研究 公路交通科技，（）：，邹静蓉，张治强，李涛 普通干线公路半刚性基层沥青路面破坏机理及控制措施 公路交通科技，（）：，年第 期石峰：沥青路面结构优化设计