_橡胶应力吸收层对半刚性基层沥青路面力学特性的影响分析

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1、基础与结构工程Foundation&StructureEngineering橡胶应力吸收层对半刚性基层沥青路面力学特性的影响分析1222奚进，周铁华，王红举，刘庆滨（1.北京建筑工程学院，北京100044；2.密涿支线102高速公路廊坊建设管理处，河北廊坊065000）摘要：运用有限元分析软件ANSYS（V12.1）建立半刚性基层沥青路面结构模型，对比了半刚性基层沥青路面在静荷载以及静荷载和水平荷载耦合作用下，设置高弹性橡胶沥青应力吸收层前后的路面结构力学响应，通过分析发现：路表竖向位移对水平荷载不敏感，高弹性橡胶沥青应力吸收层对路面整体刚度的影响随着水平荷载系数

2、的提高而有所提高；沥青层底弯拉应力对水平荷载不敏感，高弹性橡胶沥青应力吸收层对路面整体强度的影响维持在23%的水平；沥青层最大剪应力随着水平荷载提高而显著增大，高弹性橡胶应力吸收层对路面整体抗剪强度的影响同样随水平荷载提高而提高，当水平荷载系数为0.5时，整体抗剪强度提高率为32%。关键词：半刚性基层沥青路面；高弹性橡胶沥青应力吸收层；有限元分析；结构模型；力学特性；静荷载及制动荷载耦合中图分类号：U416.223文献标志码：B文章编号：1009-7767（2012）05-0132-05InfluencesAnalysisofRubberStressAbsorpt

3、ionLayeronMechanicalPropertiesofSemi-rigidAsphaltPavementXiJin，ZhouTiehua，WangHongju，LiuQingbin目前国内外在反射裂缝的形成和发展方面已经性能、防裂机理、道路结构力学方面进行了深入、系统形成了共识，一般认为，反射裂缝是由于温度变化或的研究，与传统的针对某一具体路况而提出的加铺方[9]者是交通荷载作用在裂缝、接缝处，使得裂缝、接缝上案相比，具有一定的普适性。鉴于上述原因，应力吸[1-2]方沥青混凝土面层产生应力集中而引起的。如果裂收层技术目前在国内外道路工程中防治反射裂缝时缝

4、、接缝处沥青混凝土面层强度不足，则会较快产生被广泛使用。[3]裂缝。国内外关于设置应力吸收层后路面结构的力学响现阶段，国内许多高等级公路开始进入改造或维应分析的论述较多，包括：静荷载力学响应、温度荷载[4]修阶段，低等级路面也面临着升级为高等级路面的力学响应、行车荷载力学响应及交通荷载与温度荷载[5][10]任务，但在对道路进行改造、维修及改建的过程中，耦合的力学响应，但是现有研究中没有对设置应力如果不采取特殊的防治措施而直接在原有路面上加吸收层的路面结构在静荷载及制动荷载耦合作用下铺沥青面层，必然会产生一定的反射裂缝，这样就会力学响应的研究。本文对比了半刚性基层

5、沥青路面结[6]给路面出现病害埋下隐患，影响路面的使用性能。因构在静荷载及制动荷载耦合作用下，设置应力吸收层此，防治反射裂缝是一项艰巨的任务。前后的沥青路面的结构力学响应，以期为半刚性基层由于应力吸收层技术是在深入分析反射裂缝成沥青路面应力吸收层设计及方案比选提供较为准确、因的基础上提出的防裂措施，从黏弹-流变的角度消除可靠的参考及依据。裂缝处的应力集中，吸收了来自交通荷载的应力，缓解1半刚性基层沥青路面有限元模型[7]了层间的张拉或剪切作用，因此其防裂效果显著。同基于密涿支线高速公路诸葛店—段甲岭段建设时，与其他防反射裂缝技术相比，其具有施工方便、施项目，选取了

6、半刚性基层沥青路面结构形式，结合车工周期短、开放交通早、性价比高、可回收利用等特点，辆荷载的动力特征，利用大型有限元分析软件ANSYS[8]且具有明显的性价比优势；而且该加铺技术在材料（V12.1）建立半刚性基层沥青路面结构分析模型。1322012No.5（Sep.）Vol.30基础与结构工程Foundation&StructureEngineering1.1行车荷载行车荷载采用沥青路面现行设计规范中的标准双轮轴载100kN，胎压0.7MPa。为方便有限元建模，在静载分析中，按面积等效原则将双轮荷载作用面转换为正方形，即将车轮与路面接触面理想化为18.9cm×21

7、8.9cm的正方形，接触面积357.21cm，双轮中心距为32cm，荷载作用于路面中心，两侧轮间距182cm，如图1所示。图2半刚性基层沥青路面有限元分析模型加0.7MPa的均布面荷载，并将其传递至土基底部，水平荷载系数分别取0.1、0.3、0.5。1.2.3路面结构及材料参数密涿支线高速公路诸葛店段—甲岭段建设项目中具体的路面结构形式如图3所示，其中应力吸收层为高弹性橡胶沥青应力吸收层AC-10。图1行车荷载布置图（cm）1.2有限元模型及计算参数1.2.1有限元模型的建立通常路面结构可视为半无限弹性多层体系，但在有限元的计算中，土基只能取为有限尺寸。考虑到较大

8、的模型比较