层间状态对沥青路面力学性能与疲劳寿命影响研究
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预估
圈１ 沥青路面结构形式及参数
２ 层 间状 态 理 论 描 述
对于层 问非连续状态 的描述 ，主要有 ２种模
型 ：一 是 库 仑 摩 擦 模 型 ，二 是 Ｇ ｏｏ ｄ ｍａ ｎ模 型。
Ｂ Ｉ Ｓ Ａ Ｒ ３ ． ０中 的 简 化 剪 切 弹 性 柔 量 Ａ Ｌ Ｋ 就 是 以 Ｇ ｏ ｏ ｄ ｍ ａ ｎ模型 为基 础 ，通过层 问的水 平剪 切 力 与相
１ 路 面结构 与计 算模 型
根据 我 国沥青 路 面设计 规范 以及半 刚 性基层 路
面结 构形 式 ，选取 的沥 青路 面典 型结 构及 各层 的物
理 、力学 参数 见 图 １ 。加载 方 式 ：竖 向 为标 准轴 载 Ｂ Ｚ Ｚ 一 １ ０ ０ ｋ Ｎ的双 圆均布 荷 载 ，当量 圆直 径 为 ２ １ ． ３
第４ ３卷第 １ 期
２ ０ １ ７年 ３月
湖 南 交 通 科 技
ＨＵＮＡＮ Ｃ０ＭＭ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬ０ＧＹ
Ｖｏ １ ． ４３ Ｎｏ ． １
Ｍａ ｒ ． ２ ０ｌ ７
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ — ８ ４ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ８ ８ — ０ ４
中 面层
下 面层
路 面设 计 与施 工 中的薄弱环 节 ，既影 响 了沥青 路 面
的力学 性能 ，同时层 间结合 状态 退 化引起 的路面早
期 病 害 ，也 降低 了路 面 的使用 性能 ＇ ４ Ｊ 。 对 于非 完全 连续 的层 问结 合状 态 ，水 平 荷载 的 存在 会进 一步 削弱层 问 的结合 。鉴 于此 ，本 文采 用
０ ． ２ ６ ６ ２ ５ ｎ ： ２
距轮隙 中心距离 ／ ｍ
式 中 ：△ 为层 间相对 水平 位 移 ，ｍ； 为 作用 在 层
间界面 上 的剪 应力 ，ＭＰ ａ 。
图 ２ 沥青 层底 弯拉 应 力 变 化 图
研 究 表 明 ，当
从 ０到 １ ０ ０ ｒ（ ｒ 为 荷 载 半
层 间状 态 对 沥青 路 面 力 学 性 能 与疲 劳 寿 命 影 响研 究
陈亚章 ，吕继 群
（ １ ． 湖南省郴州公路桥梁建 设有限责任公 司 ， 湖南 郴卅 Ｉ ４ ２ ３ ０ ０ ０ ； ２ ．浙江建设 职业技术学院 ， 浙江 杭 州 ３ １ １ ２ ３ １ ）
摘
要 ：层 间结合 状 态是 影 响 沥青路 面 力学性 能 与使 用性 能的重 要 因素 。鉴 于 目前 我 国
Ｂ Ｉ Ｓ Ａ Ｒ ３ ． ０软 件 中 的简 化剪 切 弹性 柔量 Ａ Ｌ Ｋ来 表 征 不 同的层 间结 合 状 态 Ｊ ，同 时 以 水 平 荷 载 与 竖 向
基层
底基 层
路 基
荷载 共 同作用 作为 加载 方式 ，计算 不 同层 问结合 状 态下 的力 学 响应 ，并 对 沥 青 路 面 的 疲 劳 寿命 进 行
ｃ ｍ，两荷 载 圆 圆 心 间距 为 ３ １ ． ９ ５ ｃ ｍ；水 平 向为 摩
擦系数 ０ ． ３ 、与行 车方 向相 同的单轮 ７ ． ５ ｋ Ｎ的水
平荷 载 。
的层 间结合状态介于完全连续与完全光滑之间，是 种半结合状态 Ｊ 。因此层 问状 态就成为 了沥青
一
上面 层
表 ２ 组合荷载作用下沥青层底最大弯拉应 力及变化 率
中 图分类 号 ：Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ 文 献标 识码 ： Ａ
半 刚性基 层 沥青 路 面 是 一 种 典 型 的路 面结 构 ， 在 我 国高等 级公 路 中应 用广 泛 。 由于路 面采用 分层 铺筑 ，层 问结 合处 置方 法 的不成 熟导致 层 问结合 状 态 与现行 我 国沥青 路 面设计 规范 中层 间完 全连 续 的 假 定 …存 在 一 定 差 异 。实 践 表 明 ：实 际 沥 青 路 面
结合状 态的退化 对 沥青 层 底 弯拉 应 力、 弯拉 应 变 与 剪应 力影 响 较 大 ，而 对路 表 弯沉 影 响 较
小 ；层 间结合 的弱化 对 沥青路 面疲 劳寿命 影响 显著 。 关键 词 ：沥青路 面 ； 层 间状 态 ；简化 剪切 弹性 柔量 ； 水 平荷 载 ；力 学性 能 ； 疲 劳寿命
１期
示成 ：
Ｌ Ｋ ＝ Ｋ
陈亚 章 ，等 ：层 间状 态对 沥青路 面 力学 性 能与疲 劳寿命 影 响研究
８ ９
２ ０ ０ ｌ ５ ０
１ ０ ０
式中：
为 简 化 剪 切 弹 性 柔 量 ，ｍ；Ｅ 为层 间 界
栅
栏
一
５ ０
面上层 的弹性模 量 ，ＭＰ ａ ； 为该 层 的泊 松 比；
沥青路 面设 计规 范 中层 间 完全连 续且 不 产生 相 对 滑移假 定的 缺 陷 ，采 用 Ｂ Ｉ Ｓ Ａ Ｒ ３ ． ０软 件 中的
简化 剪切 弹性 柔量 Ａ Ｌ Ｋ 来描 述 层 间结 合状 态 ，并 以水平 荷 载和 竖 向荷 载共 同作 用作 为加 载
方 式 ，得 到相应 的沥青路 面力学响 应 ，同时对 沥青路 面疲 劳寿命进 行预 估 。结果 表 明 ：层 间
对位 移 的关 系来描 述层 间接 触 问题 。将相 邻两 层 的 分 界 面 看 成 是 一 个 无 限 薄 的 内层 ，Ａ Ｌ Ｋ 就 可 表
收 稿 Ｈ期 ： ２ ０ １ ６ — １ 卜０ ８ 作 者 简 介 ：陈 亚 章 （ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 工程师 ， 主要 从 事路 桥 施 工 。
为标准剪切 弹性柔量 ，ｍ ／ Ｎ ，它定义为界面薄层
上相对 水平 位移 的 大小 与作 用 面上剪 应力 大小 的 比
值 ，即 ：
Ａ Ｋ：
７ －
５ ０
０
篓 － ｌ ０ ｏ
Ｏ
一
１ ５ Ｏ
。
－
（ ２ ）
２ ００
Ｏ
００ ５ ３ ２ ５
０ ． １ ５ ９ ７ ５
圈１ 沥青路面结构形式及参数
２ 层 间状 态 理 论 描 述
对于层 问非连续状态 的描述 ，主要有 ２种模
型 ：一 是 库 仑 摩 擦 模 型 ，二 是 Ｇ ｏｏ ｄ ｍａ ｎ模 型。
Ｂ Ｉ Ｓ Ａ Ｒ ３ ． ０中 的 简 化 剪 切 弹 性 柔 量 Ａ Ｌ Ｋ 就 是 以 Ｇ ｏ ｏ ｄ ｍ ａ ｎ模型 为基 础 ，通过层 问的水 平剪 切 力 与相
１ 路 面结构 与计 算模 型
根据 我 国沥青 路 面设计 规范 以及半 刚 性基层 路
面结 构形 式 ，选取 的沥 青路 面典 型结 构及 各层 的物
理 、力学 参数 见 图 １ 。加载 方 式 ：竖 向 为标 准轴 载 Ｂ Ｚ Ｚ 一 １ ０ ０ ｋ Ｎ的双 圆均布 荷 载 ，当量 圆直 径 为 ２ １ ． ３
第４ ３卷第 １ 期
２ ０ １ ７年 ３月
湖 南 交 通 科 技
ＨＵＮＡＮ Ｃ０ＭＭ ＵＮＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬ０ＧＹ
Ｖｏ １ ． ４３ Ｎｏ ． １
Ｍａ ｒ ． ２ ０ｌ ７
文章编 号 ： １ ０ ０ ８ — ８ ４ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ８ ８ — ０ ４
中 面层
下 面层
路 面设 计 与施 工 中的薄弱环 节 ，既影 响 了沥青 路 面
的力学 性能 ，同时层 间结合 状态 退 化引起 的路面早
期 病 害 ，也 降低 了路 面 的使用 性能 ＇ ４ Ｊ 。 对 于非 完全 连续 的层 问结 合状 态 ，水 平 荷载 的 存在 会进 一步 削弱层 问 的结合 。鉴 于此 ，本 文采 用
０ ． ２ ６ ６ ２ ５ ｎ ： ２
距轮隙 中心距离 ／ ｍ
式 中 ：△ 为层 间相对 水平 位 移 ，ｍ； 为 作用 在 层
间界面 上 的剪 应力 ，ＭＰ ａ 。
图 ２ 沥青 层底 弯拉 应 力 变 化 图
研 究 表 明 ，当
从 ０到 １ ０ ０ ｒ（ ｒ 为 荷 载 半
层 间状 态 对 沥青 路 面 力 学 性 能 与疲 劳 寿 命 影 响研 究
陈亚章 ，吕继 群
（ １ ． 湖南省郴州公路桥梁建 设有限责任公 司 ， 湖南 郴卅 Ｉ ４ ２ ３ ０ ０ ０ ； ２ ．浙江建设 职业技术学院 ， 浙江 杭 州 ３ １ １ ２ ３ １ ）
摘
要 ：层 间结合 状 态是 影 响 沥青路 面 力学性 能 与使 用性 能的重 要 因素 。鉴 于 目前 我 国
Ｂ Ｉ Ｓ Ａ Ｒ ３ ． ０软 件 中 的简 化剪 切 弹性 柔量 Ａ Ｌ Ｋ来 表 征 不 同的层 间结 合 状 态 Ｊ ，同 时 以 水 平 荷 载 与 竖 向
基层
底基 层
路 基
荷载 共 同作用 作为 加载 方式 ，计算 不 同层 问结合 状 态下 的力 学 响应 ，并 对 沥 青 路 面 的 疲 劳 寿命 进 行
ｃ ｍ，两荷 载 圆 圆 心 间距 为 ３ １ ． ９ ５ ｃ ｍ；水 平 向为 摩
擦系数 ０ ． ３ 、与行 车方 向相 同的单轮 ７ ． ５ ｋ Ｎ的水
平荷 载 。
的层 间结合状态介于完全连续与完全光滑之间，是 种半结合状态 Ｊ 。因此层 问状 态就成为 了沥青
一
上面 层
表 ２ 组合荷载作用下沥青层底最大弯拉应 力及变化 率
中 图分类 号 ：Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ 文 献标 识码 ： Ａ
半 刚性基 层 沥青 路 面 是 一 种 典 型 的路 面结 构 ， 在 我 国高等 级公 路 中应 用广 泛 。 由于路 面采用 分层 铺筑 ，层 问结 合处 置方 法 的不成 熟导致 层 问结合 状 态 与现行 我 国沥青 路 面设计 规范 中层 间完 全连 续 的 假 定 …存 在 一 定 差 异 。实 践 表 明 ：实 际 沥 青 路 面
结合状 态的退化 对 沥青 层 底 弯拉 应 力、 弯拉 应 变 与 剪应 力影 响 较 大 ，而 对路 表 弯沉 影 响 较
小 ；层 间结合 的弱化 对 沥青路 面疲 劳寿命 影响 显著 。 关键 词 ：沥青路 面 ； 层 间状 态 ；简化 剪切 弹性 柔量 ； 水 平荷 载 ；力 学性 能 ； 疲 劳寿命
１期
示成 ：
Ｌ Ｋ ＝ Ｋ
陈亚 章 ，等 ：层 间状 态对 沥青路 面 力学 性 能与疲 劳寿命 影 响研究
８ ９
２ ０ ０ ｌ ５ ０
１ ０ ０
式中：
为 简 化 剪 切 弹 性 柔 量 ，ｍ；Ｅ 为层 间 界
栅
栏
一
５ ０
面上层 的弹性模 量 ，ＭＰ ａ ； 为该 层 的泊 松 比；
沥青路 面设 计规 范 中层 间 完全连 续且 不 产生 相 对 滑移假 定的 缺 陷 ，采 用 Ｂ Ｉ Ｓ Ａ Ｒ ３ ． ０软 件 中的
简化 剪切 弹性 柔量 Ａ Ｌ Ｋ 来描 述 层 间结 合状 态 ，并 以水平 荷 载和 竖 向荷 载共 同作 用作 为加 载
方 式 ，得 到相应 的沥青路 面力学响 应 ，同时对 沥青路 面疲 劳寿命进 行预 估 。结果 表 明 ：层 间
对位 移 的关 系来描 述层 间接 触 问题 。将相 邻两 层 的 分 界 面 看 成 是 一 个 无 限 薄 的 内层 ，Ａ Ｌ Ｋ 就 可 表
收 稿 Ｈ期 ： ２ ０ １ ６ — １ 卜０ ８ 作 者 简 介 ：陈 亚 章 （ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 工程师 ， 主要 从 事路 桥 施 工 。
为标准剪切 弹性柔量 ，ｍ ／ Ｎ ，它定义为界面薄层
上相对 水平 位移 的 大小 与作 用 面上剪 应力 大小 的 比
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