基面层结合状态对路面结构影响的力学分析.docxVIP

基面层结合状态对路面结构影响的力学分析戴许明(广东粤路勘察设计有限公司，广东广州510507)摘要:通过基面层间结合状态对路面结构应力应变的影响进行力学分析，有效指导路面结构设计与施工，从而提高半刚性沥青路面结构的使用寿命。关键词:半刚性基层沥青路面;层间结合;力学分析较少，因此，有必要对基面层结合状态对路面结构的影响进行力学分析，以期对半刚性沥青路面结构的设计和施工进行指导，提高半刚性基层沥青路面结构的耐久性。我国现行沥青路面设计规范只考虑沥青路面层间接触为完全连续状态对路面结构性能的影响，在路基路面结构体系中层间是不可能做到完全连续的。一般路面结构的层间结合条件都处于完全连续和完全滑动状态之间，特别是在基层和面层之间材料性质相差很大，层间更容易出现剪切滑动破坏。层间结合条件对路面结构应力应变有很大影响，进而影响到路面结构的使用性能。中图分类号:U416．217文献标识码:AThemechanicalanalysisonthebase－surfacecombiningstateinfluencetopavementstructure2BISAR3．0程序介绍及多层弹性层状体DAIXu－ming(GuangdongYueluSurveyandDesignCo．，Ltd，GuangdongGuangzhou510507China)系理论多层弹性层状体系理论属于弹性理论范畴，是在假设物体连续、线弹性、均匀和各向同性及变形微小基础上建立起来的。由于目前计算机技术的飞速发展及弹性力学和数值计算方法的发展，已经能够完善解算多层弹性层状体系结构，并经过修正得到满意的结果。BISAR程序是基于多层弹性层状体系理论专为道路设计而编制的程序，至今已发展到BISAR3．0。BISAR3．0程序中引入了两个表征层间接触状态的参数StandardShearSpringCompliance(直译为标准剪切弹性柔量，简写为AK)和ReducedShearSpringCompli-ance(直译为部分剪切弹性柔量，简写为ALK)，使得对于层间接触条件，既有连续，又有滑动，且能计算部分摩擦阻力的各种情况。本文采用AK进行计算，AK定义:Abstract:Theinterfacialcombiningstateofpavementstructurestressstraineffectsformechanicalanalysis，whichcaneffectivelyguidethepavementstructuredesignandconstruction，soastoimprovethesemi－rigidas-phaltpavementservicelife．Keywords:semirigidbaseasphaltpavement;bonding;mechanicalanalysis．interlayer1概述大量研究结果表明，半刚性沥青路面开裂、水损坏和车辙等病害在很大程度上取决于各结构层工作状态的协调。各结构层工作状态差更容易出现反射裂缝和水损坏，且使各结构层的应力应变协调性差，导致路面推移及长期处于应力集中状态，从而产生车辙并降低耐久性。目前对于结构层协调性技术研究层间水平相对位移［m3/N］………(1)AK=作用在层间的剪应力AK在程序内转化为滑动系数α进行计算，α通过公式进行转化:AK……………………………(2)α=基金项目:国家自然科学基金项目基金资助，项目编号收稿日期:2012—09—29作者简介:戴许明(1979—)，男，江西萍乡人，研究生，工程师。—12—AK+1+μ×δE式中:μ—泊松系数;E—上层弹性模量(Pa);δ—双圆荷载半径(m);α—层间滑动系数，变化范围—0山东交通科技2013年第1期～0．99，0—表示完全连续，0．99—表示完全滑动，0～0．99—之间表示中间状态。由式(1)可以看出，AK表征的是层间在单位剪应力作用下的相对滑动情况，能够具体表征层间的接触状态，这一参数在古德曼模型里面称为层间粘结系数。可以看出当AK值越大，说明层间粘结性越好，越趋于完全连续状态;若AK值越小，说明层间粘结性越差，越趋于滑动状态。当AK=0时，层间处于完全滑动状态;当AK趋于无穷大时，层间处于完全连续状态;当AK处于中间时，层间处于完全滑动与完全连续之间的结合状态。而滑动系数通过式(2)转化而来，其与参数AK关系曲线如图1所示。将上层的材料模量，计算层的泊松比，荷载作用半径等参数考虑进去，能更好说明层间相对滑动情况，因此本文认为采用滑动系数表征层间接触状态是合理的。采用滑动系数表征层间接触状态。路面结构主要考虑基面层间的接触状态变化，其余各层之间均假设为完全连续状态。计算荷载参数见表1。表1荷载参数垂直应力(MPa)