沥青路面基层与面层间结合状态对路面应力响应的影响分析
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的有力补充。
２ 力 学分 析 模 型 概 述
从 实际来讲 ， 路面结构 中基层 与面层 间相互作用力的表 现极为复杂 。一方 面工程施工 中通 过洒布 透层及 粘层 材料
为上下层之间提供具 有一定粘 结力 的抗滑移层 ， 另一方面则
依 靠基层 上表 面及面 层下表 面 的粗 糙构造 在荷 载正压力 作 用 下提 供一定 的层 间滑阻力 。二者之 间共 同作用 以抵抗 车 辆 荷载水平摩 阻力及 刹车制 动力等 作用产 生 的水平剪切 作
中采用 ＢＳ Ｒ ． 力学计算程 序 ， ＩＡ ３０ 荷载方式采 用双 圆均 布荷 载， 标准轴载 １０ｋ 当量 圆半径 为 １．５ｃ ， 隙间距 为 ０ Ｎ， ０６ ｍ 轮 １５ 数，＝０ ５荷载作 ．
用 如 图 １所 示 。
沥青路面基层与面层连接问题长期 困扰道路工作 者 ， 应 用有效手段解决 这一 问题 是 当前道路科 研 的重要 工作 。路 面结构 出现破坏的根本原 因在 于其 内部 应力状 态 的突变累
算对象 ， 力求对不 同接 触 状态 下层 间应力 突 变现 象进行 分
析。
于完全滑动。因此 ， 采用古德曼模 型作 为分析层 间部分接触
状态下路面结构力学响应的计算模型是可行的。 ３ 路面模拟计算结构及计算点位的选择 通过应用弹性层状体系理论对不同基面层接触状态下 路面结构层内部力学状态进行计算分析， 以确定沥青路面
力 的大幅突变 ， 且极有 可能引起层间 的累积滑移 。
关 键 词 ： 合 状 态 ； 力 突 变 ； 积 滑 移 结 应 累 中 图分 类 号 ： ４ ６２ ７ Ｕ １ ． １
１ 引 言
文 献 标 识 码 ： Ｃ
文 章 编 号 ：０ ８— ３ ３ ２ １ ）８— ０ ４— ３ １０ ３ ８ （０ １ Ｏ ０ ５ ０
吴 士 祥
（ 龙江省公路工程监理咨询公司 ） 黑
摘
要： 基层 与面层 间结合 状态 的不 同将导致沥青路面 内部结构力学响应产生突变 ， 路面结构长期使用寿 对
命产生不利影响 。模拟路 面真实结 构状态 ， 通过 ＢＳ Ｒ ． Ｉ ３０计算 软件对不 同基 一 Ａ 面层 间结合 状态 下沥青路 面 的层 间应力突变进行分析 ， 结果表 明， 一面层间结合状态 的缺失将直接导 致层底拉应力基层间最大剪应 基
基一面层间接触状态对路 面整体 结构 的力 学响 应影 响。文
收稿 日期 ：０ １— ５一 ５ ２ １ ０ Ｏ
・
４ 基一面层问不同接触状态对路面结构内 部受力状态影响分析 ４１ 简化 柔量 系 对不 同计算点位层 间正向应力 突变的影 ． 数
响分析
对路 面结构 而言 ， 随着路 面应用 期 的不 断延 长 ， 构内 结
其 中在计算 点位 的选 择上 ， 由于考虑 以往力学计算 分析 中数据 的分 布状态 ， 取在 轴心 投影关 键点 （ 、 、 、 、 、 选 １２３４ ５６
点） 及轮 隙边缘处 关键 点（ ７点 ） 作为力学分析 的基本作用点
进行计算分析 ， 中在力学参数选取上考虑基层与面层 间接 其
触层 的受力特性 ， 文 以上下接触面 间的应力差作为主要计 本
损坏 的发生 。因此 ， 本文在力学分析 中通过变换层 间接 触状
０ ８ ６
＿ ． 。． ｃ
４
２ ０
●●
２
Ｌ
态参数对上下层 路 面结构 受力 出现 的突变 现象进 行 分析 。 为扩大对 比范围 ， 在变换简化柔量系数过程 中并未采用 等距
变换 ， 具体选用数值见表 ２所示。
下层 间剪应力与相对水平位移之 间的相互作 用关系 ， 具体 表
达如下 ＝ ３ Ｋｕ （） １
图 １ 选用计 算路面结构 及计算点位示意图
式 中： ｆ为层 问剪应力 ； Ｋ为层 问抗 滑移 系数 ； “为相对水平 △ 位移 。 从式 （ ） 以看 出， １可 古德曼模 型 中层 间抗滑 移系数 Ｋ的 大小对路面结构层间的接触状态起决定作用 。当 Ｋ越大 ， 越 趋近于 ， 问接 触条 件越接 近 于连 续 （ 层 即相 对位 移 △ “趋 近于零 ） 反之当 Ｋ越 小 ， 趋 近于 ０， 间接触 条件 越接 近 ； 越 层
积超过结构内部 材料 可接受 的极限程度 。因此 ， 应用力学分 析手段对基层与面层 间应 力突变状况展开分析 ， 从力学突变
路面结构采用最常见 的两层 结构 ， 各层 基本物 理、 力学 参数见表 １ 。
表 １ 选 用 路 面 结构 参 数 列 表
损伤角度展开层间破 坏 的诱 因分 析是对 当前试 验研究 工作
表 ２ 简化柔量参数变化取值表
Ｉ 一． ｌ — ．Ｓ — ．ｌ —． ５ — ． ０１ ７ Ｏ１ ７ Ｏ ０ ＯＩ ２ ４ ０ 抛 一 ．ｏ ．ｌｌ ．． Ｏ３ ０ １ Ｏ １ ２ ．．５ Ｏ１ ９
５ ・ ４
第８ 期
吴 士祥 ： 沥青路 面基层 与面层 间结合状态对路面应力 响应 的影 响分 析
续表 ３
总第 ２０ １ 期
基层 与面层 间粘结作用会逐步损失 ， 使接触 面出现粘 结实 致 Ｂ ／ Ｒ 厘 ｄ ｜ 毯 Ｗ 嚣 噬滢端 效， 损伤路面结构受力 的连续 性 ， 而最终 导致路 面结构 后期
—
◆一完 全滑 动状 态
—■一 层问 部分接触
用 。这两种受力状态在 现实状 态 中对 二者在 抵抗 水平 剪切 作用 中的贡献很难进行定量 区分。
但在实 际道路结构 内力计算 中由于考虑 到层 间接触 层
自身特殊 的受力模式 ， 常常采 用古德曼模型作为分析层 间接
触状态 的基本模型 。这一 模 型中充分 考虑在 水平 推力作 用
２ １ 年 第 ８期 ０１ （ 总第 ２ ０期） １
黑 龙江交 通科 技
ＨＥＬＯＮＧＪＡＮＧ Ｉ Ｌ Ｉ ＪＡＯＴＯＮＧ Ｊ ＫＥ
Ｎｏ ８， ０ １ ． ２ １
（ ｕ Ｎ ．１） Ｓ ｍ ｏ ２０
沥 青 路面 基 层 与面 层 间结 合状 态 对 路面 应 力 响应 的影 响 分析
２ 力 学分 析 模 型 概 述
从 实际来讲 ， 路面结构 中基层 与面层 间相互作用力的表 现极为复杂 。一方 面工程施工 中通 过洒布 透层及 粘层 材料
为上下层之间提供具 有一定粘 结力 的抗滑移层 ， 另一方面则
依 靠基层 上表 面及面 层下表 面 的粗 糙构造 在荷 载正压力 作 用 下提 供一定 的层 间滑阻力 。二者之 间共 同作用 以抵抗 车 辆 荷载水平摩 阻力及 刹车制 动力等 作用产 生 的水平剪切 作
中采用 ＢＳ Ｒ ． 力学计算程 序 ， ＩＡ ３０ 荷载方式采 用双 圆均 布荷 载， 标准轴载 １０ｋ 当量 圆半径 为 １．５ｃ ， 隙间距 为 ０ Ｎ， ０６ ｍ 轮 １５ 数，＝０ ５荷载作 ．
用 如 图 １所 示 。
沥青路面基层与面层连接问题长期 困扰道路工作 者 ， 应 用有效手段解决 这一 问题 是 当前道路科 研 的重要 工作 。路 面结构 出现破坏的根本原 因在 于其 内部 应力状 态 的突变累
算对象 ， 力求对不 同接 触 状态 下层 间应力 突 变现 象进行 分
析。
于完全滑动。因此 ， 采用古德曼模 型作 为分析层 间部分接触
状态下路面结构力学响应的计算模型是可行的。 ３ 路面模拟计算结构及计算点位的选择 通过应用弹性层状体系理论对不同基面层接触状态下 路面结构层内部力学状态进行计算分析， 以确定沥青路面
力 的大幅突变 ， 且极有 可能引起层间 的累积滑移 。
关 键 词 ： 合 状 态 ； 力 突 变 ； 积 滑 移 结 应 累 中 图分 类 号 ： ４ ６２ ７ Ｕ １ ． １
１ 引 言
文 献 标 识 码 ： Ｃ
文 章 编 号 ：０ ８— ３ ３ ２ １ ）８— ０ ４— ３ １０ ３ ８ （０ １ Ｏ ０ ５ ０
吴 士 祥
（ 龙江省公路工程监理咨询公司 ） 黑
摘
要： 基层 与面层 间结合 状态 的不 同将导致沥青路面 内部结构力学响应产生突变 ， 路面结构长期使用寿 对
命产生不利影响 。模拟路 面真实结 构状态 ， 通过 ＢＳ Ｒ ． Ｉ ３０计算 软件对不 同基 一 Ａ 面层 间结合 状态 下沥青路 面 的层 间应力突变进行分析 ， 结果表 明， 一面层间结合状态 的缺失将直接导 致层底拉应力基层间最大剪应 基
基一面层间接触状态对路 面整体 结构 的力 学响 应影 响。文
收稿 日期 ：０ １— ５一 ５ ２ １ ０ Ｏ
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４ 基一面层问不同接触状态对路面结构内 部受力状态影响分析 ４１ 简化 柔量 系 对不 同计算点位层 间正向应力 突变的影 ． 数
响分析
对路 面结构 而言 ， 随着路 面应用 期 的不 断延 长 ， 构内 结
其 中在计算 点位 的选 择上 ， 由于考虑 以往力学计算 分析 中数据 的分 布状态 ， 取在 轴心 投影关 键点 （ 、 、 、 、 、 选 １２３４ ５６
点） 及轮 隙边缘处 关键 点（ ７点 ） 作为力学分析 的基本作用点
进行计算分析 ， 中在力学参数选取上考虑基层与面层 间接 其
触层 的受力特性 ， 文 以上下接触面 间的应力差作为主要计 本
损坏 的发生 。因此 ， 本文在力学分析 中通过变换层 间接 触状
０ ８ ６
＿ ． 。． ｃ
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２ ０
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２
Ｌ
态参数对上下层 路 面结构 受力 出现 的突变 现象进 行 分析 。 为扩大对 比范围 ， 在变换简化柔量系数过程 中并未采用 等距
变换 ， 具体选用数值见表 ２所示。
下层 间剪应力与相对水平位移之 间的相互作 用关系 ， 具体 表
达如下 ＝ ３ Ｋｕ （） １
图 １ 选用计 算路面结构 及计算点位示意图
式 中： ｆ为层 问剪应力 ； Ｋ为层 问抗 滑移 系数 ； “为相对水平 △ 位移 。 从式 （ ） 以看 出， １可 古德曼模 型 中层 间抗滑 移系数 Ｋ的 大小对路面结构层间的接触状态起决定作用 。当 Ｋ越大 ， 越 趋近于 ， 问接 触条 件越接 近 于连 续 （ 层 即相 对位 移 △ “趋 近于零 ） 反之当 Ｋ越 小 ， 趋 近于 ０， 间接触 条件 越接 近 ； 越 层
积超过结构内部 材料 可接受 的极限程度 。因此 ， 应用力学分 析手段对基层与面层 间应 力突变状况展开分析 ， 从力学突变
路面结构采用最常见 的两层 结构 ， 各层 基本物 理、 力学 参数见表 １ 。
表 １ 选 用 路 面 结构 参 数 列 表
损伤角度展开层间破 坏 的诱 因分 析是对 当前试 验研究 工作
表 ２ 简化柔量参数变化取值表
Ｉ 一． ｌ — ．Ｓ — ．ｌ —． ５ — ． ０１ ７ Ｏ１ ７ Ｏ ０ ＯＩ ２ ４ ０ 抛 一 ．ｏ ．ｌｌ ．． Ｏ３ ０ １ Ｏ １ ２ ．．５ Ｏ１ ９
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第８ 期
吴 士祥 ： 沥青路 面基层 与面层 间结合状态对路面应力 响应 的影 响分 析
续表 ３
总第 ２０ １ 期
基层 与面层 间粘结作用会逐步损失 ， 使接触 面出现粘 结实 致 Ｂ ／ Ｒ 厘 ｄ ｜ 毯 Ｗ 嚣 噬滢端 效， 损伤路面结构受力 的连续 性 ， 而最终 导致路 面结构 后期
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◆一完 全滑 动状 态
—■一 层问 部分接触
用 。这两种受力状态在 现实状 态 中对 二者在 抵抗 水平 剪切 作用 中的贡献很难进行定量 区分。
但在实 际道路结构 内力计算 中由于考虑 到层 间接触 层
自身特殊 的受力模式 ， 常常采 用古德曼模型作为分析层 间接
触状态 的基本模型 。这一 模 型中充分 考虑在 水平 推力作 用
２ １ 年 第 ８期 ０１ （ 总第 ２ ０期） １
黑 龙江交 通科 技
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Ｎｏ ８， ０ １ ． ２ １
（ ｕ Ｎ ．１） Ｓ ｍ ｏ ２０
沥 青 路面 基 层 与面 层 间结 合状 态 对 路面 应 力 响应 的影 响 分析