沥青路面典型结构受力特性研究文献综述

 2023-08-16 04:08

、文献综述(或调研报告):

长期以来,基于“强基薄面”的设计理念,我国高等级公路普遍采用半刚性基层沥青路面。半刚性基层具有“模量大、变形小”的特点,因此,分担了大部分外荷载,可以有效降低沥青面层厚度,节约成本。然而,随着交通量迅速激增,重载、超载现象日益严重,半刚性基层沥青路面在车辆荷载和环境的反复作用下,路面未达到设计年限就过早发生破坏。

参考国外成功经验,国内铺筑了多条柔性基层、复合式基层沥青路面试验段,投入使用多年后仍具有良好的路用性能。由于半刚性基层、柔性基层、复合式基层沥青路面采用了不同的路面结构形式,其路面使用性能及耐久性与传统结构路面也有所不同。鉴于此,多有研究从沥青路面设计指标、拉应力、拉应变、剪应力等多个角度出发,分析这几种典型路面结构力学响应特点。

龚侥斌等【1】分析了传统半刚性基层沥青路面和柔性基层路面的疲劳寿命,分别进行了沥青路面沿横断面方向的路表弯沉值对比,面层底拉应力对比(半刚性基层沥青路面AC-25 层底应力,柔性基层沥青路面ATB-25层底应力),基层层底拉应力对比(考虑半刚性基层有水稳下基层及水稳底基层),土基顶面压应变对比。相比于典型的半刚性基层沥青路面而言,柔性基层路表弯沉、沥青层底拉应变、土基顶面压应变更大,沥青路面永久变形量也更大; 但因沥青层厚,其疲劳寿命优于半刚性基层沥青路面。

吴奇帆【2】基于3D路面应力计算软件,针对三种典型沥青路面结构:半刚性沥青路面结构、复合式沥青路面结构及柔性沥青路面结构建立了计算分析模型,分析研究了路表弯沉值、层底弯拉应力和应变性能等多个力学指标的变化情况。结果表明标准荷载下,三者的弯沉值随 X 坐标总体分布相似,弯沉值变化趋势线存在差异;基层结构内部的弯拉应力及应变最不利位置均位于单轮荷载中心处,对路面纵向荷载型裂缝产生直接影响。复合式沥青路面结构各性能指标均介于半刚性基层和柔性基层路面之间,且兼顾两者的力学性能优点,在沥青路面设计和结构形式选择中应优先考虑。

马晓杰【3】针对半刚性基层沥青路面、柔性基层沥青路面和复合式基层沥青路面三种国内典型路面结构,采用有限元分析软件建立仿真模型,模拟计算沥青路面拉应力、拉应变及剪应力等力学参数,对比分析三种路面结构在相同荷载及边界条件作用下的力学响应。通过对比分析得知半刚性基层沥青路面竖向承载能力强,基、面层相接处受力不利;柔性基层沥青路面,基、面层共同承担外荷载,路面整体受力均匀,但变形较大;复合式基层沥青路面设 置了柔性过渡层,综合了其他两种路面结构的特点,具有更广泛的适用性。

周陶宏【4】重载交通下会导致沥青路面产生车辙、裂缝以及表面损坏等病害,针对重载状况下的沥青路面结构进行力学响应分析,有利于了解路面结构的受力状态。因此进行重载条件的界定及常见病害分析的基础上,利用ANSYS软件对典型结构进行建模,计算分析典型结构在不同轴载下的路表弯沉、拉应力、压应力及剪应力,并分析了路面结构的损伤情况。在重载条件下,由于路面结构路表弯沉过大,导致产生过大的的车辙,且车辙产生的位置与轮迹相符。因此,路面结构设计时,可适当增加路表面材料的模量,增加结构的密实性以增加抗弯沉的能力。

综上,有必要对几种典型路面结构在相同外荷载作用下的路面力学响应特点进行总结和对比分析。对比分析结果有利于丰富不同沥青路面结构形式在我国的应用,也可为柔性路面结构、复合式结构在其他项目的应用提供参考和借鉴。

参考文献:

[1]龚侥斌,黄民如.典型结构形式沥青路面疲劳寿命对比[J].广东交通职业技术学院学报,2018,17(03):23-27.

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