半刚性基层沥青路面和永久性路面的受力状态对比分析
柔性路面与半刚性路面性能对比
柔性基层沥青路面与半刚性基层 沥青路面相比,由于柔性基层的设置, 增加了沥青层的总厚度,使抗裂总能量 增加;
弯沉压浆效果的讨论
当进行沥青加铺过程之前,需要
对试验路段进行原水泥土板底脱空压浆 加固,采用的压浆材料属于本文中所推 荐的自补偿式压浆材料。为了检测其灌 浆处理效果,当在七天之后,需要对试 验路段相关的脱空病害的灌浆板块进行 复测,本文采用的是贝克曼梁方式,可 以检测每块板的弯沉值。通过复测可 知,在养护规范内,若弯沉值大于了 0.2mm,则被认为处治不合格,需要进 行再次灌浆处理。
(1) 其中,P为灌浆的饱和度(%); A0为灌浆前的脱空面积(m2);A7为 灌浆7天后的脱空面积(m2)。 利用这个公式进行相关计算,得出 的结果与预期进行对比,就能看出灌浆饱 和度是否能较好地反映灌浆的效果。 检测的方法 通过大量的室内室外试验与实践 后得出了板底灌浆效果检测的方法,即 在灌浆之前设定弯沉对比测试点,并利
此只需要定期的表面铣刨、罩面修复就 能够使路面在较长的使用年限内不需要 大型的结构性修复,具备十分可观的经 济性和实用性。下面将对柔性路面与半 刚性路面性能进行对比分析。
路面特点分析
半刚性路面
半刚性路面基层通常采用包括石 灰土、石灰粉煤灰、石灰粉煤灰土、水 泥土等以细颗粒组成的材料和以石灰 土、石灰粉煤灰、水泥等结合料组成的 材料。其强度随龄期的增长而增大,并 且较容易受环境湿度、温度及养护条件 等影响。在温度和湿度不断变化过程中 会产生温湿应力循环,在瞬时车辆荷载 的重复作用下会产生荷载应力循环。在 温湿应力和荷载应力的共同循环作用 下,会在低于材料极限承载能力的情况 下发生破坏,从而产生疲劳开裂现象。
柔性路面与半刚性路面性能对比
文/刘纪锋
浅谈半刚性基层沥青路面结构受力影响
2 0 G C
6 BB+l 8 GC+ 1 8 CC
1 8 G C
6 BB+l 5 GC+ 1 5 GC
注: ①交通 等级栏 下括号 内的数值指一个车道 上的 E l 交通量 , 以载 重5 t 以上的车计 ; ②P F 1 、 P F 2 和P F 3 指 土的种类和土基 的潮湿状态 , P F I 相 当于一般
表4 正 交 试 验 表 因素 试验号
1 2 3 4
P F l
2 5 G C
7 B B+7 BB + + 2 5 GC
P F 2
7 BB+ 7 BB+ 2 5 GC+ 2 0 GC 8 B B+ 2 5 GC+ 2 O GC 6 BB+ 2 2 GC+
T O( 7 5 0 - 2 0 0 0 )
TI f 3 0 0- 7 5 o 1
还使用当地的低 活性慢凝材料 和工业废渣 , 如粉煤 灰 、 粒状矿碴等 。 ( 3 ) 有 的国家用沥 青稳定 碎石做基层 的上层 , 而且 用沥青 做结合 料的结构层的总厚度( 面层+ 基层的上层 ) 常> 2 0 e a r 。 经过几 十年的总结 , 国外在半 刚性 基层沥青路 面结构组 合上提 出 了典型结构设计方法 , 表2 给出了法国等国家的典型结构 。 1 - 2 我国半刚性基层沥青路面的典型结构 表3 国内半刚性基层沥青路面各结构层厚度取值范围 ( 单位: e m) 二级公路 高速 、 一级公路
厚度
l 1 1 2
面层 基 层 模量 模量
l 1 l 2 l 1
底 基 层
模量
l 2 3 l
T 2( 1 5 0 - 3 0 0 )
T 3 f 5 O 一1 5 0 1
永久性路面与半刚性基层沥青路面的适用性研究
料 的用量 控制 、搅拌 时 间等受 人 为 因素影 响 ,容易 出现离 析 、搅
拌不 匀等 问题 ,影 响注浆 作业 ; d 压浆 是 一项 细 致 的工 作 , ) 很容 易 出现 纰漏 ,所 以注浆 和清
压 浆后桩 基承 载力 可提 高4 6 , ~倍 大大改善 了桩基 受力 .同时缩 减 了桩身 长度 .避免 长桩施 工遇 到 困难 ,解 决 了桩 端沉 渣残 留 的难 题 ,还缩 短 了工 期 ,节省 了大量 的建 设资 金 .相 信该 技术 在 不断 完善中会得 到更广泛 的应用 。
摘要 :通 过 分 析 半 刚 性 基 层路 面和 永 久 性路 面 的设 计 理 念 、 结 构特 点 、结 构 层 功 能 和材 料 性 质 ,并 考虑 中 国 国情 ,可 总
结 出半 刚性 基 层 路 面 和 永 久性 路 面 两种 路 面 结 构 型 式 的适 用条 件 :半 刚 性 基 层 路 面 较适 合 少雨 地 区 .季 节 、昼 夜 温 差 变化 较 小地 区 ,以及 小交通 量 、以客 运 为主 的轻 载道路 ;永久性 路 面对 大 交通 量 、以货 运 为主 的重 载 交通 以及 多雨 地 区具 有较 好的 适 用
( .c o lo g w y h n n Unvri ,Xia 0 4,C ia 2C iee R i y E gn eig G ooy i ia 1S h o f Hih a ,C a ga iest y n 71 6 0 hn .hn s al n ie rn e lg n Chn wa
参 考文献 『1J J0 1 2 0 1 T 4 — 0 0,公 路 桥 涵 施
洗 过 程 中 ,要进行 详 细的分 工和
技术交 底 ,每个 岗位均 需派 专人
半刚性基层沥青路面结构力学分析
半刚性基层沥青路面结构力学分析王鑫【摘要】基于半刚性沥青路面经常出现的裂缝病害,研究不同结构组合下半刚性沥青路面的沥青层拉应变,对控制沥青路面常出现的裂缝病害提供一些理论建议.采用ANSYS有限元分析软件对双圆均布荷载荷载作用下的半刚性沥青路面结构进行三维仿真模拟,经过分析得到结论如下:基层厚度在20cm~30cm之间变化时,基层厚度每增加5cm,沥青层最大拉应变减小7.73%;基于经济型考虑,建议基层厚度取30cm.【期刊名称】《交通世界(建养机械)》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P125-126,77)【关键词】道路工程;半刚性沥青路面;有限元分析;结构设计【作者】王鑫【作者单位】河北省公路工程质量安全监督站,河北石家庄050051【正文语种】中文【中图分类】U416.217自改革开放以来,我国高速公路建设成就有目共睹。
半刚性沥青路面结构是我国高速公路主要路面结构,占据高速公路沥青路面的90%以上。
半刚性沥青路面结构相对于其他沥青路面结构来说,路面结构强度高、刚度强且造价低。
然而,半刚性沥青路面在使用过程中,经常出现裂缝等病害,对我国高速公路建设非常不利。
因此,本文从半刚性沥青路面常出现的裂缝病害进行研究,分析研究不同结构组合下半刚性沥青路面结构的力学响应,为我国半刚性沥青路面结构设计提供一些建议。
为了减少造价,半刚性基层通常分为两层设计,基层采用水泥稳定碎石,底基层采用水泥稳定砂砾等。
我国高速公路常采用的沥青路面结构为:16~24cm沥青层+20~40cm半刚性基层+15~35cm半刚性底基层+ 15cm垫层。
综合目前情况,本文研究的半刚性沥青路面结构及其参数如表1所示。
本文根据上述建模参数,利用ANSYS有限元软件对半刚性沥青路面结构建立三维有限元模型。
其中,Z轴方向为路面深度方向,Y轴方向为行车方向,X轴方向为路面横向,并对路基底部使用全约束的边界条件,其他四个截面分别约束其法向位移;施加的荷载为双圆均布荷载,具体如图1所示。
对半刚性基层沥青路面结构的分析
严重损坏 ( 见图 1 , 面病害 以块状裂缝 、 )路 龟裂为主 , 其他类病害 有车辙、 推移和拥包 、 沉陷、 松散、 坑槽等。所使用的路面结构为 l o Om 沥青混凝土 + 0c 2 m水稳碎石 + 0 m水稳砂砾 。 2 c
围 1 霍 候 一级 公 路 龟 裂 和块 状 裂缝 损 害
科 之 学 友
Fn f i eme rd e a r i S n A ts e oc c u
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对半刚性基层 沥青路面结构 的分析
赵 江
晋中 ooo) 3 9 4 ( 山西省祁临高速公路有限责任公司 ,山西
摘 要 : 以 霍侯一 级公 路 为例 对我 国半刚 性基层 沥 青路 面结 构的缺 陷和不足 作 了分析 ,并 依据 “ 长寿命 路面”提 出合理 的路 面结构 。 关键词 :半刚性基层沥青路 面; 裂缝 ; 长寿命路 面 中 图分 类 号 :U4 6 文 献 标识 码 :A t. 2 文章 编 号 :00 83 ( 0)8 0 3 — 2 10 — 162 91— 02 0 0
见 图 3和图 4 。
3 霍侯 一级公 路损坏 成 因的分 析
“ 强基薄面” 导思 想是我 国公路发 展的历史性 产物 , 指 这种 思想认为 , 沥青路面的承重层在半 刚性基层 , 沥青面层只起 到表 面功能的作用 , 厚度一般都不超过 1 m。半 刚性基层沥青路面 7c 的优点在于 : ①水硬性结合料稳 定层具有较 高的强度 , 能够提供 较高的路面承载能力 , 有利 于荷载 的分布 , 极大降低了路基土的 垂直压应力 和其上沥青层层底 的弯 曲应力 ;②半刚性路面往往 较 经 济 , 于 中 、 交 通 量 路 段 , 以采 用 一 般 性 能 的材 料 , 对 低 可 凼采 用水硬性结 合料 能够充分利用 当地材料 ;同时对于一定的交通 量, 与全厚式 沥青路 面相 比, 以采用薄一些的 沥青 层 , 可 因此降 低 了沥青材料的用量 。但半刚性基层 沥青路 面有着本身难 以克 服 的缺 陷 和 不 足 : 方 面 由 于强 度较 高 必 然 会 导致 较 大 的千 缩 、 一
半刚性和半柔性基层沥青路面的受力对比分析
文章编号:100926825(2009)2920252203半刚性和半柔性基层沥青路面的受力对比分析收稿日期:2009206208作者简介:李志远(19852),男,长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室硕士研究生,陕西西安 710064吕子丰(19792),男,工程师,中铁十五局集团五公司,河南洛阳 471000唐吉利(19842),男,助理工程师,中交四公局公路试验检测科技有限公司,北京 100022李志远 吕子丰 唐吉利摘 要:通过拟定典型结构,并假设层间连续,采用BISAR3.0计算分析了半柔性基层沥青路面和半刚性基层沥青路面的受力状态,提出半柔性材料比半刚性材料更适合于作为超载严重路段沥青路面的基层。
关键词:沥青路面,半柔性基层,半刚性基层,车辙,疲劳中图分类号:U416.217文献标识码:A 近年来,伴随着路面材料技术的发展出现了一种新型的基层材料———半柔性材料,它是在集料中加入了2%左右的水泥以及6%左右的沥青形成的一种混合料,因此,既保持了部分沥青混合料的柔性,又有半刚性基层的刚性。
半柔性基层中含有沥青保持了类似于沥青混合料的变形能力及应变松弛能力,而且其水泥用量远小于半刚性基层中的水泥用量,可以改进目前半刚性基层沥青路面温度收缩和湿度收缩等的不足,减少基层的裂缝产生,进而减少了沥青面层反射裂缝的产生。
本文通过对半刚性基层沥青路面与半柔性基层沥青路面受力状态的对比分析,说明半柔性基层沥青路面的优势,以期为路面3.3 进行堤岸防护与加固,防治水流冲刷和约束路基侧向位移表2 挡土墙的设置桩号项目名称位置数量/m 3K 2+137~K 2+182仰斜式路肩墙左侧268K 2+540~K 2+590仰斜式路肩墙左侧283K 2+660~K 2+704.3重力式路肩墙左右侧280K 2+791.3~K 2+831重力式路肩墙左右侧290K 3+100~K 3+182仰斜式路肩墙左侧353K 3+365~K 3+485仰斜式路肩墙右侧351K 3+467~K 3+580仰斜式路肩墙右侧456K 4+680~K 4+885仰斜式路肩墙右侧392K 4+850~K 4+905衡重式路肩墙左侧398K 5+220~K 5+280仰斜式路肩墙右侧312K 7+139~K 7+265仰斜式路肩墙右侧445K 7+607~K 7+662仰斜式路肩墙左侧324K 7+840~K 8+000仰斜式路肩墙左侧329 1)植草防护、石砌防护。
长寿命沥青路面半刚性基层开裂的影响与防治措施分析
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一
一
蝎
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在 沥青 路 面结构 不 同深 度 内 .温 度随气 温呈 现 出周 期 性变 化 .但变 化 幅度 随着 深度 的增 加而减 少 ,温 度峰值 的产 生也 随着 深度 的增加 而滞 后 。
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度 .使 得上 覆 的沥青 面层 承受 的弯 拉应 力较 小 ,这
样 沥 青 面层 就有 较 强 的抵 抗 行 车疲 劳 破 坏 的 能力 。
缩会 不断 减小 。所 以 ,干缩 主要 发生 在材 料 强度 形
成 的过 程 中 ,若 水 分在 强度 发展 过程 中过 快散 失 必 将 导致 干缩 发 生 。 当半 刚性 基层 施工 结束 尚未 铺沥 青层 之前 。可
以上特 点证 明 ,作 为长寿命 沥青 路 面 的基 层 ,从 力
学 角度 讲有 一定 的适 应性 ,本 文将 对长 寿命 沥青 路
面 的半 刚性 基层 的开 裂及 防治 措施 进行 分析 。
1 沥青 层厚 度对 基层 开裂 的影 响
11 对 干 缩 的 影 响 .
以通 过保 湿养 生减 少开 裂 ,但摊铺 沥 青层 之后 .基
层 内应 力 梯 度 高8 % ,层底 最 大拉 应 力 高4 % ;就 5 4 横 断方 向而 言 ,1c 青 层 较3 c 5 m沥 0 m沥青 层 内应 力 梯 度 高 10 ,最 大 拉 应 力 高 3 % ;在 深 度 方 向 , 2% 5 1c 5m沥青 层 较 3 c 青 层 内应 力 梯 度 高5 % 。最 0 m沥 5
一
一
-
0. 08 0. 0 1 O. 2 1
基层类型对沥青路面承载力的影响分析
42总409期2016年第31期(11月 上)道路工程收稿日期:2016-08-20作者简介:白涛(1981—),男,工程师,从事道路勘察设计方面的工作。
基层类型对沥青路面承载力的影响分析白涛(承德交通勘察设计院有限公司,河北 承德 067000)摘要:为了测定基层类型对沥青路面承载力的影响,选取柔性基层、半刚性基层、刚性基层等3种沥青路面结构,采用贝克曼梁和拖车式 FWD 测定6条路段在不同季节的动、静态路表弯沉,评价了基层对沥青路面承载能力的影响。
结果表明:基层类型相同时,静、动态弯沉随基层厚度的增加而减小,但并非厚度越大越好,与不同类型的属性也有着一定关系。
关键词:道路工程;沥青路面;弯沉;贝克曼梁;FWD 基层中图分类号:U416.2文献标识码:B0 引言自1987年河北省第一条高速公路建成以来,至今已初步形成了河北省高速公路网。
与此同时,占比95%的沥青路面高速公路的使用性能也直接影响着河北省实现跨越式发展的脚步。
从河北省目前已通车运营的高速公路来看,许多路面出现了不同程度的早期损坏,如开裂、沉陷、车辙、抗滑能力不足等,极大地影响了道路的服务能力。
这些问题的一再出现, 原因是多方面的,但总体上反映出了道路修筑实践仍缺乏系统的理论支持。
在长期的交通荷载和环境等因素综合作用下,路面性能变化规律缺乏足够深刻地认识。
本文针对河北省3种典型沥青路面结构(柔性基层、半刚性基层、刚性基层),采用贝克曼梁、FWD 等方法,测定了路面结构的动、静态弯沉,评价了基层对沥青路面承载能力的影响。
1 弯沉检测方案为考查基层类型、厚度对沥青路面承载能力的影响,选取3种基层类型的试验路段,分别采用贝克曼梁、FWD ,测定路面结构的动、静态弯沉。
每种基层类型的路面选择2段,6条路段的长度均为200m 左右。
约除基层类型和厚度不同外,面层结构和厚度、地基情况均相同,具体路面结构组合如表1所示,基层类别为级配碎石柔性基层、水泥稳定碎石半刚性基层和贫混凝土刚性基层。
公路工程项目半刚性与半柔性基层材料差异性及适用性分析
公路工程项目半刚性与半柔性基层材料差异性及适用性分析发布时间:2021-05-07T15:44:45.730Z 来源:《工程管理前沿》2021年3期作者:曾献文[导读] 半刚性基层沥青混凝土路面病害一直困扰着工程界,尤其是早期破坏,曾献文广东承信公路工程检验有限公司 511400摘要:半刚性基层沥青混凝土路面病害一直困扰着工程界,尤其是早期破坏,其防治一直是工程行业攻关的重点,由于半刚性基层沥青路面早期病害难以发现,一旦早期病害出现,其后续劣化进程较快,直接威胁到沥青路面的正常服役年限;本文通过对比半刚性和半柔性基层材料之间的特性,提出了选用半柔性基层和复合基层用于路面承重结构层的工程方案,希望能够解决当前半刚性基层沥青路面早期破坏的现实难题。
关键词:公路工程;半刚性基层;半柔性基层;复合式基层;结构适用性0引言经实践调研发现,国内在役公路项目有超过90%的路面采用了半刚性基层,半刚性基层与沥青面层一度成为公路结构层的“黄金组合”;虽然半刚性基层拥有承载力高、抗变形能力强、荷载稳定性佳等优势,但依旧存在自身的“硬伤”,其中,半刚性基层沥青路面早期病害就是典型的“硬伤”之一。
1半刚性基层和半柔性基层的材料特点(1)半刚性基层的用料取材广泛,只要满足荷载稳定性即可,常用的半刚性基层原材料有粉煤灰、水泥、矿渣、碎石等;(2)半柔性基层材料较全柔性基层材料而言,其对环境温度变化的反馈不明显,自身稳定性良好,基层的后期强度增长显著;较全刚性基层材料而言,在温度变化条件下的脆性特性不明显,不容易出现脆性开裂,早期强度更高;(3)半柔性基层不仅具备良好的塑性和应力松弛性能,同时兼具较高的抗变形刚度,且水泥掺加量明显低于半刚性基层,满足低碳绿色的选材宗旨。
半柔性基层目前已经在大量的公路施工项目中得到应用,通过工程实践检验,其工程适用性良好,满足推广应用的条件。
2材料性能差异2.1强度特性(1)半柔性基层混合料中的乳化沥青含量对其力学特性的影响较为明显,通过分析半柔性基层混合料在7天饱水条件下的无侧限抗压强度指标发现,试验试件饱水条件下的吸水能力较差,侧面证明了半柔性基层混合料的水稳特性;半柔性基层混合料在60℃条件下的动稳定度超过6000次/mm,充分说明半柔性基层混合料在抗车辙方面的优异性能。
半刚性基层沥青路面裂缝成因分析及防治措施
半刚性基层沥青路面裂缝成因分析及防治措施发布时间:2021-04-06T12:57:23.837Z 来源:《基层建设》2020年第29期作者:张兴佳[导读] 摘要:半刚性基层是最常见的一种沥青路面基层形式,其特点为抗压强度高、稳定性好、施工成本低等,因此,在公路工程建设中得到了广泛应用。
江苏鸿海建设工程有限公司江苏盐城 224000摘要:半刚性基层是最常见的一种沥青路面基层形式,其特点为抗压强度高、稳定性好、施工成本低等,因此,在公路工程建设中得到了广泛应用。
然而,在实际应用中发现,由于半刚性基层具有较大膨缩系数,很容易出现收缩裂缝,从而产生面层反射裂缝,当基层渗入水后很难及时排出,甚至会损坏路基路面。
在外界自然环境的长期作用下,半刚性基层强度将大幅下降,引发大量病害问题,严重危害行车舒适性和安全。
为此,必须重视半刚性基层沥青路面裂缝问题,根据工程实际情况,合理选择处理措施,保证工程施工质量。
关键词:半刚性;沥青路面;裂缝我国沥青路面的主要结构形式为半刚性基层沥青路面,而半刚性基层沥青路面的开裂是现阶段主要的养护难题。
通常在半刚性基层路面结构中,新建路面在通车3-5年后即会发生开裂,根据交通部对我国公路的抽检调查数据显示,路面裂缝是我国公路最主要的病害形式。
如果不能及时、准确的修补裂缝,开裂路面会在环境作用下产生结构性破坏,直接导致路面寿命的缩短。
因此,本文通过对半刚性基层沥青路面的开裂机理进行总结分析,以期对裂缝的防治提供思路。
1 半刚性基层裂缝产生机理 1.1 水泥稳定碎石基层开裂机理半刚性基层是由多种材料混合碾压而形成的板体结构,主要材料包括无机结合料、骨料、细集料等。
因为混合料自身材料存有一定缺陷,内部材料分布不均,在外界荷载和自然因素等作用下,很容易出现受力不均现象,此外还会产生疲劳应力。
在应力集中位置便会出现微裂缝,随着公路使用年限的不断增加,裂缝将进一步发展,最终形成贯通整个基层厚度的裂缝,引起基层开裂。
沥青路面面层耐久性能分析及改进措施
沥青路面面层耐久性能分析及改进措施摘要:路面预防性养护技术发展迅速,包括我国在内的各国沥青路面预防性养护技术在延长道路使用寿命、降低大修投入方面取得了很多成果。
但是由于各类预防性养护技术在应用上仍存在很多不足以及延长路面使用寿命效果仍不明显的特点,应运而生的长寿命微罩面技术则具有寿命长、足够层间结合耐久性来解决预防性养护所遇到的此类问题。
关键词:沥青路面耐久改进沥青路面面层以其具有很强的连续性,铺设好之后行车的舒适度以及沥青路面完工之后能够较早的运用到实际中、遇到路面损坏维修方便等特点都是沥青路面得到推广的原因所在。
但是随着人们的需求,车辆也要与日俱增,由于各个地方企业的需要,车辆开始大型化,承载也有了更高的要求,这让传统的路面难以承受。
尽管沥青路面的到来解决了很多传统路面难以解决的问题,但是由于我国的运用沥青路面时间并不长久,还存在很多不足之处需要改善。
只有不断改进沥青路面,才能够让沥青路面更好的服务于我们。
一、影响沥青路面耐久性的主要原因1. 沥青质量沥青的主要成分主要是由不同分子量的碳氢化合物以及非金属的衍生物所组成的混合物,一般呈现的形态为液态、半固态以及成型的固态,具有一定的防腐防潮防水。
沥青质量的好坏影响到沥青路面的整体使用性能。
随着我国整体的经济增加以及交通运输的快速发展,交通量剧增,车辆承载力增大以及货车为了追求数量超载等情况都在不断发生,再加上气候的变化,一般的沥青材料已经不能够满足交通要求了。
对于沥青路面的基本要求就是必须要做到夏天不软化、冬天不发脆,能够抵抗住水、冰以及盐类的侵蚀腐化以及正常路况下的行车碾压破坏。
大多数的沥青路面通常情况下使用寿命小于设计初步构想的年限,主要原因还是在于沥青的冶炼蜡含量大,可延性较差,温度敏感点高,这就会导致沥青的沾粘度减弱,劲度减小,抗车压能力变弱。
2. 矿料质量沥青中矿料对沥青的影响很大,但是现实情况是,施工人员对矿料的重视并不大。
集料的质量差是大部分公路都出现的问题,主要有集料中的粉尘多,杂质多,级配没有经过严格的筛选,不能够达到规范要求。
基于半刚性基层适应性的沥青路面结构的研究
基于半刚性基层适应性的沥青路面结构的研究摘要:目前在我国半刚性基层的适应性相对而言较弱,由于其结构路面早期破坏现象的频繁出现,受到了社会各界普遍关注。
为了缓解这一质疑,本文在综合考虑了荷载、车速、环境和路面结构等因素的前提下,深入分析在不同情况下半刚性基层的损坏机理,本着从结构方面增强半刚性基层的适用性为重心,进而使半刚性基层的结构疲劳寿命得到提高,并且以此为基础,使路面结构设计指标和参数得到优化。
这已成为现阶段针对半刚性基层的不适应性对路面结构的影响所急需解决的问题。
关键词:半刚性基层;适应性;沥青路面;结构中图分类号:u416.217文献标识码: a 文章编号:本文为了让半刚性基层的典型损坏模式和破坏过程得到很好的分析,并以此为基础对半刚性基层的适应性进行分析,来提出控制沥青路面半刚性基层的破坏模式。
对不同地区半刚性基层沥青路面损坏情况做了大量的现场调查,以及查阅综合了现有的文献。
并以对影响裂缝产生的因素进行分析作为基础,使路面结构能够在有限元软件上得到数值模拟,分别对层底应力在荷载等作用及在车速的作用之下对其分析,接下来对于路面结构在不同的接触状态之下和层底应力进行比对研究,还要根据不同结构类型的半刚性基层和施工工艺时所受的影响,最终结合减少路面裂缝角度的基础就能得到路面结构中半刚性材料最为合适的适用方式了。
基于半刚性基层适应性问题的提出随着我国在高等级公路对半刚性基层沥青路面的长期应用和相应研究,半刚性基层也逐步地暴露出一些缺陷和不足,主要有:(1)温度和水容易影响半刚性材料自身的特性,在基层出现温缩和干缩时,裂缝会缓慢向上下端扩展,导致沥青路面最后产生反射裂缝,路面结构的承载能力也因此降低,路面最后被破坏掉;(2)半刚性材料还有一个突出缺点,它的抗冲刷能力比较差,因为荷载的作用,半刚性材料在遇水后,水渍会残留在基层和面层的交界面,产生了动水压力,结果会导致路面出现积泥现象,并且会使结构层之间的粘连状态出现转变,而粘连状态一旦改变,在荷载、温度和车速等情况的作用下结构层的受力会受到极大的影响,路面终将开裂,车辙被破坏;(3)半刚性基层在产生了开裂现象时,将会影响路面结构的整体性,而路面承载能力也将下降,基层的结构疲劳寿命在外界因素综合作用下将出现明显缩短。
柔性基层与半刚性基层路面对比
H IGHWAY现代公路半刚性基层沥青路面己成为我国高等级公路沥青路面的主要结构类型,半刚性材料得到广泛应用,提高了路面承载能力,但同时也造成了目前我国高速公路沥青路面结构形式单一,破坏类型相似的情况。
这种单一的路面结构形式很难适应在不同气候环境下的使用要求。
多年来的实践表明,半刚性基层沥青路面结构暴露出一些不容忽视的缺陷和不足,其主要表现在:半刚性基层材料具有的干缩和温缩特征,使得沥青路面不可避免要产生反射裂缝,最终导致沥青路面的破坏;半刚性基层的抗冲刷能力差,易引起水损害等不利影响;在多雨潮湿地区,渗入沥青层的水分滞留在基层表面逐渐使基层软化,形成泥浆使沥青层与基层之间的界面条件从连续状态变成滑动或半连续半滑动状态。
因此,不论是考虑到半刚性基层沥青路面的反射裂缝问题,还是考虑到我国地形地质条件和气候条件的多变性,都需要发展和研究更多样化的基层材料,丰富高速公路的路面结构形式,供设计选择。
这将有利于公路工作者根据实际情况选择合适的路面结构形式,推动我国的公路建设技术取得新的进步。
这种情况下,柔性基层沥青路面结构形式的研究就提上了日程。
柔性基层是采用热拌或冷拌沥青混合料、沥青贯入碎石,以及不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层。
两种路面结构破坏模式比较半刚性基层路面的破坏模式由于半刚性基层材料温缩和干缩特性,以及材料本身的脆性,裂缝的产生不可避免。
裂缝的存在导致三种结果:首先当车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时,形成突变,并在裂缝处产生较大应力集中,表现为面层在裂缝处的上下剪切和层底弯拉,这些应力,加之温度应力的综合、反复作用,最终导致面层疲劳破坏而产生反射裂缝;其二,水沿裂缝渗入路面结构内,在行车荷载作用下,对基层、底基层、路基形成水力冲刷,将材料中的细料唧出,材料松散并形成坑槽,半刚性基层失去板体性,弯沉迅速增大,最终导致结构破损;第三,界面上水的存在改变了界面接触条件,于是结构不再连续,界面成为半连续甚至光滑接触模式,这种情况使得路面的受力状态变得十分不利,沥青层底有可能出现超过极限拉应力,导致沥青面层开裂,承载力降低,产生车辙等病害,成为导致路面破坏的又一原因。
沥青路面结构性能对比
沥青路面结构性能对比摘要:道路与我们的生活息息相关,依据道路承受荷载时工作特性的不同将其分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面三种。
根据形式,路面常用的结构有柔性沥青路面、全厚式沥青路面、半刚性基层沥青路面、组合式基层沥青路面、倒装式基层沥青路面。
目前我国常用的是半刚性基层路面结构。
关键词:柔性沥青路面、全厚式沥青路面、半刚性基层沥青路面、组合式基层沥青路面、倒装式基层沥青路面1.路的结构路是我们生活中不可或缺的一部分,对我们的日常生活、商业贸易和国防都很重要。
道路运输是世界上使用最广泛的运输方式,一个国家的发展通常以其铺设的道路总里程来衡量。
道路建设现在是并将继续是发展中国家的一个主要产业,随着基础设施的成熟,它也将是发达国家的一个主要产业。
路面由不同的结构层组成,自上而下,分别为面层、基层和土基。
高等级公路中,路面面层会有磨耗层和联结层。
2.典型路面结构2.1柔性沥青路面柔性路面是指各种用沥青处理和未经处理的粒料基层和各类沥青面层组成的路面结构。
其结构刚度较小,在车辆荷载作用之下易产生较大的弯沉,路面结构本身的抗弯拉强度较低,它通过各结构层将车辆荷载传递给土基,使土基承受较大的单位压力。
柔性路面具有以下特点:1)沥青单价高、集料常需远运,总体造价高。
2)沥青稳定碎石属于粘弹性材料,具有自愈合功能,破坏属于功能性破坏,但同时存在变形大、弯沉大的问题,所以,路面厚度会较大。
3)施工工序较多,但具有通车速度快的优势。
4)破坏属于功能性破坏,养护费用较低,养护工序复杂,但具有碾压后即可开放交通的优势。
5)材料软化会形成车辙,沥青混合料空隙率大,耐水性差,易产生水损坏。
2.2半刚性基层沥青路面半刚性基层指的是用无机结合料稳定土铺筑的能结成板体并具有一定抗弯强度的基层,也就是采用无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的基层。
半刚性基层起着结构承载能力作用,而沥青面层只起着功能层作用。
我国目前高等级公路多采用半刚性基层路面结构,这种路面结构形式板体性、刚度、扩散应力能力强,具有一定的抗拉强度、抗疲劳强度、良好的水稳定特性。
半刚性基层沥青路面结构特性分析
半刚性基层沥青路面结构特性分析王明远(郑州市市政工程总公司,郑州450007)摘要:针对高速公路半刚性基层沥青路面的早期损坏,从路面结构层层间状态、路面抗裂、路面荷载特性、路面耐水性、路面养护特性等方面分析了半刚性基层沥青路面结构特点,提出防止路面早期损坏的措施.关键词:道路工程;半刚性基层沥青路面;路面养护;早期损坏中图分类号:U416.01文献标识码:A我国的高速公路半刚性基层沥青路面是公路发展的历史性产物.长期以来人们普遍认为这种路面具有以下优点:①板体性强,承载能力和抗变形能力高;②抗冻性好,能有效治理季节性冰冻地区的翻浆;③可以充分利用地方性材料,造价低.然而与国外的高速公路沥青路面早期损害相比,我国的路面损坏出现得更早,而且出现的损坏现象与设计控制的损坏有所不同.因此,必须针对我国高速公路沥青路面结构,深层次地剖析高速公路半刚性基层沥青路面的特点.1路面结构层层间状态特性现行公路沥青路面设计规范在进行半刚性基层沥青路面理论计算时,其中一个重要假定是层间接触条件为完全连续,即在设计结构厚度和验算沥青层底的拉应力时,假设路面各层之间的界面处于完全连续的状态.实际上沥青层与基层之间、沥青层各层之间、基层各层之间,都有可能是部分连续或者滑动的,完全连续的界面条件仅仅是开放交通初期层间尚未受任何影响时的一种理想状态.交通部公路所进行的加速加载试验显示:在表面轮迹带上出现纵向裂缝停止加载后,通过开挖发现,表面的纵向裂缝只产生在较薄的沥青层内,下面水泥稳定基层并没有发生疲劳破坏;但是水泥稳定基层顶面出现了磨蚀,表明在荷载作用下沥青层和半刚性基层处于滑动状态[1].为了分析层间接触条件变化对路面结构受力状态的影响,利用弹性层状体系理论计算了基层与沥青层之间不同界面条件下的应力分布,见图1.结果表明:基层与沥青层之间由连续变为滑动时,路表、路基弯沉增大,但是与荷载影响相比,层间联结状态对弯沉值的影响很小,即弯沉指标对界面条件的变化不敏感;当界面条件由完全连续状态变为完全滑动状态时,在100kN和300kN作用下,最大拉应力分别增加了29%,97%,最大剪应力分别增加了22%,63%;在滑动情况下,结构最大剪应力出现在荷载圆圆心下方,且随着荷载的增大,出现深度加深[1].曾梦澜等[2]分析了沥青面层与基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响.计算显示:接触条件由连续到滑动,可以导致极限轴载降低大约40%;在不同的接触条件下,所讨论路面结构的极限轴载在183~399kN之间变化,路面极限轴载与现实超载车辆轴载处于同一量级.文献[3]计算分析表明:当面层与基层完全连续时,路面剪应力从上至下逐渐减小,主要集中在面层内,传至基层顶面已经很小;面层与基层发生相对滑动后,面层内最大剪应力出现在面层中部,同时,基层顶面也形成两部分剪应力集中区域.以上力学分析表明,当层间界面条件由连续变为滑动时,路面结构的剪应力和拉应力将发生很大的变化.因此,可以说路面结构的剪应力、拉应力对边界条件和荷载具有很强的敏感性.沥青层之间不能成为整体,沥青层与基层不连续,有可能使沥青路面的使用寿命缩短,成为早期损坏的根源.一般情况下,基层材料的抗剪能力远低于沥青混凝土,所以面层与基层发生相对滑动对基层的受力很不利,过大剪应力使基层表面部分容易发生变形甚至破碎,从而在路表形成车辙、网裂和坑槽等早期破坏现象.而事实表明各层间的联结是路面结构中比较薄弱的地方,尤其是沥青混凝土面层与半刚性基层之间的联结.导致沥青面层和基层层间界面条件发生变化的因素见图2.排除非规范施工因素外,水的存在是结构层层间界面条件发生变化的主要诱因.由于我国的半刚性基层特别致密,水无法通过基层排走,滞留在基层表面的水使基层软化并形成泥浆.在荷载的作用下,沥青层和基层之间的界面至少在局部地方将从理想中的连续状态变为滑动状态或半滑动状态;而基层表面容易破坏成为灰浆,通过裂缝泵吸到路面上产生唧浆.同时,路面结构将产生较大的剪应力和拉应力,在较大的剪应力、拉应力的共同作用下造成路面提前破坏,而车辆的超载又加剧了这种破坏的发展2路面抗裂特性沥青路面出现裂缝是不可避免的,而半刚性基层沥青路面的开裂更加严重.路面存在裂缝,一方面使路面荷载变化不再连续,从而降低路面的传递荷载能力;另一方面为水提供了进入路面结构层的途径.图3对早期非荷载裂缝的成因做了简要概括.目前为止,沥青路面产生的温缩裂缝,尚无法避免和根治.因此从这个意义上讲,温度裂缝不能算是沥青路面的早期损坏,是属于一种正常的力学行为,但对于其带来的影响,需通过养护工作采取一定的措施加以弥补.半刚性基层沥青路面反射裂缝指沿开裂基层向上方扩展到沥青面层而形成的裂缝.很显然,反射裂缝的产生首先归因于半刚性基层的开裂,然后再经行车或温度、湿度变化引起沥青面层开裂.根据开裂原因半刚性基层开裂可以分为两大类:荷载型裂缝和非荷载型裂缝.正常条件下,我们更关注半刚性基层的非荷载型开裂.半刚性基层非荷载型裂缝包括:温缩裂缝和干缩裂缝.在基层开裂过程中,如果水进入路面结构内,虽然水和水泥稳定材料中的细颗粒在开裂破碎后能形成胶液,对开裂有一定重愈合作用;但在交通荷载作用下,由于压力水的渗透,水泥稳定材料的开裂也可能被加速.因为横向开裂,使半刚性基层成为被裂.缝隔开的板结构.板块之间的剪应力靠裂缝表面啮合实现,其传递随时间、年平均温度以及温度梯度而变化,从而使基层中对应产生不同的应力分布.当传荷能力很小时,一旦裂缝表面处拉应力消失,垂直于裂缝的拉应变就比板中间大得多.同时,在开裂处路基垂直应力增加,使得路面受力状态更加不利.在基层出现裂缝的位置,汽车荷载及温度荷载在裂缝对应的上方造成应力集中,从而导致沥青面层产生反射裂缝.3路面耐水特性沥青路面的水损坏已经成为沥青路面早期损坏的一种主要模式.整个水损坏过程包括:静水损害和动水损害两个方面.大量研究表明[4-6],动水压力作用是引发高速公路沥青路面水损害的重要原因,动水压力与行车速度的平方成正比,随行车速度呈级数增长,而超载又加速了损坏进程.根据实地调查我国半刚性基层沥青路面水损坏从发生的形式上主要分为两种类型:自上而下的路面水损坏和自下而上的水损坏. 自上而下的路面水损坏表现形式主要是表面松散和坑槽.它的形成条件是水能够渗入表面层,但继续往下渗透比较困难,同时存在外力作用的环境.据国内外的研究认定,沥青路面的空隙率小于8%时,沥青层中的水在混合料内部以毛细水的形式存在,在荷载作用下一般不会产生大的动水压力,不容易造成水损坏;而对于排水性沥青路面空隙率大于15%时,水能够在空隙中自由流动,也不容易造成水损坏.当路面实际空隙率在8%~15%的范围内时,水容易进入并滞留在混合料内部,在荷载作用下产生很大的毛细压力成为动力水,造成沥青混合料的水损坏.该类水损坏的进程与荷载的大小、频度有关.在初始阶段:集料与集料之间发生剪切滑移,伴有沥青膜移动和脱落;剪切应力超过沥青与集料的粘附力导致附着力丧失,但这个过程很短.在这个阶段,它往往局限于表面层发生松散和坑槽,如果及时修补,路面性能可以很快恢复;但是如果不及时维修,损坏面积将扩散很快.所以对该类水损坏要在其发生的初始阶段,尽快维修遏制其发展速度,尽量减小对路面的损坏. 当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时,路面的水损坏经常是自下而上发展的.此类水损坏主要由于半刚性基层本身的强度较高,细料含量又多,非常致密,透水性差,同时又存在一定的裂缝.水从各种途径进入路面并到达基层后,不能从基层迅速排走,只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚.沥青层和基层之间的界面条件将从想象中的连续状态变为滑动状态或半连续半滑动状态.沥青层底部的弯拉应变将可能成为控制指标,在交通荷载作用下,下面层将有可能早于基层首先发生弯拉开裂,并逐渐向上扩展.而且由于半刚性材料本身的微裂,导致水在半刚性基层内流动,使得半刚性基层不断松散.这种类型的水损坏基本过程见图4,且主要发生在雨季或梅雨季节以及季节性冰冻地区的春融季节,损坏之初一般都先有小块的网裂、唧浆,然后松散形成坑槽,发生水损坏的地方一般是透水较严重且排水不畅的部位.4路面荷载特性公路沥青路面设计规范中,进行半刚性基层层底拉应力验算时,轴载换算系数取8,标准设计轴载为100kN.下面做一个简单的比较,当轴载从100kN增至300kN时,不计其他因素的影响只考虑换算指数变化得到的轴载换算值,见表1.表中结果直观显示,在相同的换算系数等于8条件下,随着轴载的增加换算成的标准轴载数值增长惊人,更不要说轴载超过l30kN时,变化换算系数的影响。
半刚性基层和柔性基层沥青路面加速加载试验研究_徐全亮
作者简介:徐全亮(1980-),男,河北迁安人,助理研究员,从事路面结构性能研究。
半刚性基层和柔性基层沥青路面加速加载试验研究徐全亮(交通运输部公路科学研究院,北京100088)摘要:半刚性基层路面暴露出一些缺陷和不足成为公路路面结构的早期破坏原因之一,根据半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的野外加速加载试验结果,对比分析两种结构的沥青路面的车辙、承载能力和对水的适应性,从而对半刚性基层路面和柔性基层沥青路面结构的使用性能进行评价。
关键词:半刚性基层;柔性基层;沥青路面;加速加载试验中图分类号:U416.217文献标识码:B半刚性基层结构具有整体强度高、板体性好的优点,具有较好的承载能力。
但是,半刚性基层材料容易发生干缩而形成反射裂缝;而且对水的稳定差,是沥青路面结构发生早期损坏的重要原因。
柔性基层结构对水的稳定性好;能够减少路面开裂,提高路面长期使用性能;缺点是车辙较大,同时路面初期的投入较高。
但是柔性结构只需罩面改善表面功能就可继续使用,体现出巨大的经济效益。
本文通过野外足尺加速加载试验对半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面的使用性能进行对比评价。
1试验介绍足尺加速加载路面试验就是通过可控制的实际轮载,在基于或超过法定允许荷载下对实际的层状路面结构系统进行加载,在可确定的荷载条件、气候因素(例如温度含水量)等综合因素条件下通过重复荷载,在一个压缩的时间段内累积路面的损坏,实现路面的加速损坏。
试验通过对采用正常施工工艺修建的路面工程或专门的试验路进行加速加载试验,对表征路面结构使用性能的各个指标进行连续观测,从而获得路面结构性能的变化规律。
1.1加速加载试验设备加速加载试验设备ALF (Accelerated Loading Fa-cility )是一套大型可移动式的、能够在工程现场模拟实际交通情况的野外直线式足尺路面综合加速加载试验设备。
它能够在工程现场模拟实际交通情况,通过可控制轴载在短时间内对足尺路面进行加速加载,从而模拟较长时间内实际交通荷载对路面结构的破坏作用。
三类沥青路面结构力学响应的对比分析_申爱琴
路改扩建工程为依托, 采用壳牌设计软件 BISAR 3. 0 为计算工具, 并用 M at hlab 7. 0 软件将三类
沥青路面结构、各主要力学响应量进行三维化处理, 并对力学响应分布进行了比较分析。结果表
明: 从路面整体受力的角度看, 复合式基层沥青路面的各项力学响应均介于柔性基层沥青路面及半
刚性基层沥青路面之间; 复合式基层沥青路面较柔性基层沥青路面及半刚性基层沥青路面有较大 的力学优势。
1 沥青路面结构方案及计算模式
1. 1 三类沥青路面结构方案 本研究选取了三类沥青路面结构进行 力学分
析, 材 料参 数 采用 项 目实 测 值, 泊松 比 参考 美 国 SH RP L T P P 中推荐值。三类沥青路面曲型结构及 材料参数见表 1~ 表 3。
表 1 半刚性基层沥青路面典型结构及材料参数
收稿日期: 2008-07-08 基金项目: 京津塘高速公路改扩建工程项目( K JY F-2008/ JT 03) 作者简介: 申爱琴( 1957- ) , 女, 四川绵阳人, 教授, 博士研究生导师, E- mail : saq6305@ 163. com 。
2 mechanical response
1. 2 计算说明 计算荷载采用标准双轮轴载 100 kN, 胎压 0. 7
M Pa, 轮压半径 R 为 10. 65 cm , 双圆中心距 15. 975 cm[ 2] 。采用壳牌设计软件 BISA R 3. 0, 层间假定完 全连续。在计算中假定, X 向为道路行车方向, Y 向 为道路横断面方向, Z 向为深度方向[ 3] 。在双圆均 布荷载作用下, 最不利的应力、应变空间位置必然在 道路的横断剖面上, 因此在力学分析时只计算这个 平面内点的力学响应[ 4] 。在道路横断面方向取 19 个坐标点( 表 4) , 为了更直观地反映路面结构的空 间实际受力状况, 用 Mat hlab 7. 0 软件对 BISAR 3. 0 软件的计算结果进行空间三维化处理, 见表 4。
半刚性基层沥青路面结构的弊端
半刚性基层沥青路面结构的弊端摘要:我国沥青路面各种早期损坏发生的原因是复杂的,短期的损坏大都受施工影响,较长时间的损坏则具有某种共性,这种影响相对来说要更大些。
这种情况与我国使用半刚性基层沥青路面的结构有一定关系,有时很可能是造成沥青路面耐久性不足的主要原因。
关键词:半刚性基层存在弊端国际上绝大部分国家早在20世纪70年代起,都采用沥青层的弯拉应变和土基模量作为设计指标,采用柔性基层沥青路面、全厚式路面作为重载交通路段的常用的路面结构。
而惟有我国千篇一律地采用弯沉指标,采用半刚性基层沥青路面,甚至于结构层的厚度都差不多。
在沥青路面结构问题上,我们也需要放眼世界。
纵观国际上的高速公路和重交通公路,大量使用的是全厚式路面或者柔性基层沥青路面。
相反半刚性基层沥青路面普遍使用于交通量不很大的公路,或者往往在半刚性基层下设置一个碎石过渡层。
水泥稳定碎石基层和贫混凝土基层是性质安全不同的两个类型,而我们则一直混淆不清。
名义上铺筑的无机结合料稳定集料基层,却做成类似于贫混凝土的强度,却又没有按贫混凝土的方法去做。
即使同样称为半刚性基层的水泥稳定碎石基层,在强度要求、具体做法上也有许多不同之处。
国际上在20世纪70年代以前,半刚性基层沥青路面也曾经用得很普遍,后来,柔性基层和全厚式路面得到了很大的发展,逐渐成为主流。
其原因是半刚性基层在其优点的背后,也有不少弊端,有些无法克服。
1)半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝轻重不同地存在。
裂缝会导致两种后果:一是裂缝进水;二是车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时,荷载变化不再连续使路面裂缝两侧发生大的应力突变,还形成很大的上下剪切和表面受拉。
2)半刚性基层非常致密,它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。
水从各种途径进入路面并到达基层后,不能从基层迅速排走,只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。
水进入路面的途径,除了降雨、降雪、化雪的表面水外,还有多种来源。
半刚性基层疲劳引起的路面受力变化
破坏 的极 限状态的 , 如疲劳方程 ; 另一方面是 针对 基层疲劳加载过程 .
如 疲 劳过 程 应 力 一 变 关 系 、 计 损 伤 规 律 及 刚 度 衰 减 。 应 累
半 刚性 基层疲劳次数 比沥青面层疲 劳次 数小得多 已经是个不争 的事实 。 本文着重研究了半刚性 基层路 面的基层各位置在疲 劳过程 的 应 力 、 变 状 态 , 及 基 层模 量 衰 变 的 特性 。 应 以 1半 刚 性 基 层材 料 疲 劳 发 展 过 程 中底 部 。和 E 变 化 规 律 . 的 我 国沥青 路面设计规范对 高等级道路必须 验算半 刚性 材料结构 层 的拉应力 , 要求结构层底 面的最 大拉应力不大 于结 构层材料的容许 拉应力 。因而必须考虑基层层底 拉应力在疲劳 发展过程 中的变化规 律。 现 在 采 用 的 典 型半 刚性 基 层 沥 青 路 面结 构 及 参 数 为 :荷 载 B Z 路基 顶面压应变的增 加 , 以在选 用模量较低 的基层时 。 Z一 所 必须验证路 10 1 1.5m,= . 7 a 土基 弹 模 E= 0 a 0 ,= 06 e p 07 MP ; 5 0  ̄ 5 MP ,自松 比 O3 沥 基 的 承 载力 是 否满 足 要求 . 5; 青 面层 弹模 E=10 MP , l 5 0 a 泊松 比 = ,5 h=1e 半刚性基层模 弹 O2 , i 5 m; 半 刚性 基层模量下 降到 8 0 a时 , 0 MP 基层材料几乎衰 变成粒料基 E=10 MP , 松 比 2O2 h= 0m; 基 层 E= 0 MP , 松 比 3 层 ,必 须 重 新 验 证 基 层 顶 面 的 粒 料 变 形 等 。 这 时 基 层 模 量 下 降 到  ̄ 6 0 a泊 = . z3 c 底 5, 36 0 a泊 = 0 2 h=2 e 。 .5,  ̄ 0 m I0 MP O 0 a时 , 底 的 拉 应 变 上 升 到 最 大 , 到 26 。 一 定 程 度 上 来 层 达 .% 从 沥青面层与半 刚性基层层 间连续。随着交通荷 载作用次 数的增 说 ,使弯拉应 变的增加有 可能导致半 刚性基层这 种脆 性材料开裂 . 破 加, 基层模量将逐渐下降 。 基层底 坏板体结构 。 应力减小的幅度是弯拉应变增加的幅度的 2 倍 。 5 如果改 部的弯拉应力和弯拉应变也将会 善半刚性材料脆性 的弱点则对路 面使用性能大大提高 。 。 I ‘ J r ● 发生变化。 2半 刚 性 基 层 材 料 疲 劳 发 展 过 程 中 内部 受 力 变 化 规 律 . h 1 E i 采 用 S E L 沥 青 路 面 设 计 HL 由于基层 内的应力扩散 以及材料 的特点 ,当基层模 量衰变时 , 基 方 法 的 通 用计 算 程序 对 基 层 底 部 层各位置 的应力 、 应变 的变化率相差较大 。这种结构 的中性面位置处 的弯拉应力 和弯拉应变 进行了计 于 基 层 内 , 且 逐 渐 上 升 , 于 中性 面 以 上 基 层 各 点 受 拉 , 之 , 中 并 处 反 在 算 ,位 于 荷 载 轮 隙 中 间 下 的 d点 性 面 以下 受 拉 。 E 】 位 置 , 图 1其 弯 拉 应 力 G 和 弯 如 。 r 现在还 是采用上 面所 列举 的典型半刚性基 层沥青路面 结构及 参 拉应 变 £ d的计算 结果 见 图 1所 数 示 。各 模 量 值 对 应 的 应 力值 和 应 采用 S E L沥青路 面设计 方法的通用计算程序对基 层内部 的弯 HL 图 1 半 刚 性 路 面 结 构 图 变 值 见 表 1 。 拉( ) 压 应力和弯拉( ) 压 应变 进行 了计算 , 基层各点 的弯拉 ( 应力 压) 表 1 各 模 ■ 值 对 应 的应 力值 和 应 变 值 的计算结果 , 见图 3 所示 。 为便于 比较 , 还计算 了弯拉 ( ) 压 应力和弯拉 ( ) 压 应变的变化率 。 见图 4所示 。 基层模量 值 ( a MP ) 10 60 l0 40 l0 20 1( ) 0o 80 0 图 中 3给 出 了 ab、、 、 c d4点 的拉 ( ) 力 值 。 压 应 a点 的应 力 状 态 为 压应 力 , 并且逐渐变小 , 其他点都为拉应力 。 b是拉应 力较小但 逐渐增
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图 2的设计思想进行设计。由于永 久性路 面现在国内还不很常见 , 所 性基层力路面的整体 承载力还是能满足要求 的, 但是 国外常见 的永久 以 参 考 美 国 Wan S3 y eU 0道 路 永 久 路 面 结 构 设 计 参 数 拟 定 了 一 种 路 性路面 的路表弯沉还是小 于半 刚性基层沥青路面 。 并且其路基表面竖
7 06 ) 1 0 4
摘要 : 对我国常见的半 刚性基层沥青路 面和永久性路 面在 荷载作用下的应力响应进行 了对 比分析 , 绍了半 刚性基层 沥青路 面和永久性 介
路 面 各 自特 点 . 为路 面结 构 的选 择 提 供 了一 定 的 依 据 。 关键 词 : 刚性 基 层 沥 青路 面 ; 久 性 路 面 ; 面 结 构 ; 力状 态 半 永 路 受
uo O , 土 ■ l 3
止路面结构 的过大的永久变形。当今 的沥青路面设计趋势认 为, 高 在 等级公路中 , 尤其是半刚性基 层的高等级公 路路面设计中 。 现行规范 规定的弯沉值 已失去了对路面结构 的控制作用 , 反而路基在使 用的过 程中保 持 良好 的工作状态 对路面寿命 、路 面使用性能有着重要 的作 用。 因此 , 路 面设 计 中进 一 步 考 虑 路 基表 面 压应 变 指 标 是 有 意 义 的 。 在 剪 应力是为 了控制路面的失稳型车辙 , 如果了路面结构的剪应力 过 大 . 夏 季 高温 情 况 下 路 面 极 易 产生 失 稳 型 车 辙 。 由 计 算 可 知 半 刚 在 性 基 层 沥 青 路 面 结 构 内 的 剪 应 力 要 对 大 于 永 久 性 路 面 的面 层结 构 内 的剪应力 . 因此 , 果 采用 半 刚 性 基 层 沥 青 路 面 就 增 大 了产 生 失 稳 型 如 车 辙 的 可 能 性 .这 可 能正 是 我 国路 面经 常 出 现 失 稳 型 车辙 的 原 因 之
近 年 来 , 公 路 事 业 的发 展 , 国的 公 路 行 业 有 了 飞跃 发展 。 随着 我 特 别是高速公路行业取得 了长足进步 。 国 9 %的高速公路采用 的路面 我 8 结 构 是 半 剐 性 基 层 沥青 路 面 . 是 永 久 性 路 面 代 表 了 国外 路 面 设计 的 但 新 趋 势 , 且 这 种 设 计思 想 正越 来 越 多 得 得 到 认 可 。本 文 采 用 sel 并 h l法 的 bsr 。0软件对典型路面结构和长寿命路 面结构 的受力状 态进 行 i 3 a 分 析 . 对 两 种 路 面 结 构 的 受 力 状 态 进 行 对 比 , 路 面 结 构 的选 择 提 并 为 供一些依据 。
一
图 1 半 刚性 基 层 沥 青 路 面 结 构 图
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S IN E I F R TO CE C N O MA I N
20 年 06
第 期
半 性 层 青 面 永 性 面 受 状 对比 析 刚 基 沥 路 和 久 路 的 力 态 分
赵 昕
( 长安 大学
陕西 西 安
面 结构 进 行应 力 分 析 . 体 路 面 结 构 形 式 见 图 3 具 向压 应 变 也 比后 者小 很 多 。 路基 表 面竖 向压 应 变 是 当 今 世 界 上 一些 有 影 响 的 柔 性 路 面 设 计 方 法 的 设 计 指标 ( A 方 法 、HE L牌 方 法 、 如 I S E AA H O方 法 )该 指标 是 为 了控 制 路 面 结 构 的结 构 型车 辙 的 出现 , ST , 防 式对剪应力进行计算 。 此外 。 借鉴 国外的 设计规范 ,分别计算 了路 基顶面竖 向压应 变和路 面结构 内竖向压应
力 。计 算 软 件 采 用 S L HE L法 的 BS R . 件 , 算 时 考 虑 到 应 力 和 IA 3O软 计 应 变 值 的 分 布 规 律 . 沉 和 弯 拉 应 力 的计 算 位 置 取 轮 隙 中点 , 他 取 弯 其 车 轮 荷 载 正 下 方位 置 。 另外 . 需要说 明的是 , 由于路面结构型式的不同 , 对计算结果进行 分 析 时 , 久 性路 面 的面 层 层 底 拉 应 力 和 剪 应 力 均 采 用 的是 和 半 刚 性 永
基 层 沥 青 路 面距 路 面 相 同 深 度 处 的 应 力 值 , 以便 于二 者 之 间 进 行 比 半 刚 性基 层 沥青 路 面 是 我 较 。 从 表 1的计 算结 果来 看 . 久 性 路 面的 结 构 层 厚 度 只有 5 c 而 永 9m, 国公 路 中最 常 见 的 路 面 结构 型 式 。 文 中对 典 型 路 面 结 构选 取 实 际 中 本 最 常见 的 一 种 结 构 进 行 分 析 , 面 结构 及材 料 参 数 如 图 1所 示 : 路 半刚性基层沥青路面的厚度有 6c 5m,但 是 永 久 性 路 面 结 构 的受 力 状 半 () 2 永久性路 面结构型式 进行永久性 路面结构设计时主要按照 态 要 由于 半 刚 性 基层 沥 青 路 面 。对 路 表 弯 沉 来 讲 二 者 相 差 不 大 , 刚 ( ) 刚 性 基 层 沥青 路 面 的 结 构 型式 1半