旧水泥混凝土路面加铺沥青层设计探讨.doc

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1、旧水泥混凝土路面加铺沥青层设计探讨王本国珠海市交通勘察设计院有限公司广东珠海519000摘要:加铺沥青层是I口水泥混凝土路面进行补强、改造的常用技术手段，但由于荷载应力和温度应力的存在，使得加铺沥青层也是困难重重。木文对I口水泥混凝止路面加铺沥青层荷载应力和温度应力进行了分析，并探讨了沥青加铺层的适用条件、设计指标和厚度的计算方法，为旧水泥混凝土路面加铺改造提供参考。关键词:沥青加铺层；荷载应力；温度应力；反射裂缝；设计方法；厚度屮图分类号：U416.216文献标识码：A文章编号：由于通行时间较长，加上重交通量的影响下，目前许多旧水泥混凝土路

2、面出现了路面平整度降低、行车舒适性下降等情况，为了满足交通运输LI益发展的需要，提高路面服务水平,对II冰泥混凝土路面进行加铺改造成为了我国公路建设面临的一项迫切任务。II冰泥混凝十.路面加铺改造的形式有加铺水泥混凝土面层和沥青瓯层两种，其中，加铺沥青面层施工更为方便和工期更短，并能充分利用水泥混凝土路面的强度。因此，I口水泥混凝土路面加铺沥青层是非常常见的。下面就旧水泥混凝土路血加铺沥青层的设计方法进行探讨。1加铺沥青层荷载应力分析1.1计算模型川混凝土板上加铺AC层路面结构，其接缝处的计算模型既区别于弹性层状体系，也不同于弹性地基上的板，

3、木研究采用有限元程序ANSYS计算，为便于分析，采用如下假定：(1)水泥混凝土板与地基间光滑接触。(2)水泥混凝土板与沥青层间完全连续。(3)接缝考虑一定宽度、无传荷。(4)地基为弹性半空间地基(E地基)。(5)各层材料具有线弹性，以E,u表征。1.2临界荷位分析临界荷位的确定与对象有关。普通混凝十-板的临界荷位是轴载作用于纵缝边缘屮部，这时板底产生最大应力。对于III混凝土板加铺沥青瓯层，为控制沥青层出现反射裂缝，就以沥青层内应力、位移的不利状态作为选择临界荷位的依据。1.3应力与位移分析(1)混凝土板模量Ec对计算结果的影响取ha二6cm

4、,he二22cm,Ea=1500MPa,Es=100MPa,Ec=25000MPa和Ec二35000MPa,采用稈序进行计算，可以得到:剪应力、弯沉等各个指标随Ec的增加而减小，这说明板的刚度越大对沥青层受力越有利。但影响也很小，可以不计。(2)沥青混凝土模量陥对计算结果的影响研究Ea从1000MI%增至1500MI%时，弯沉差、表面弯沉、剪应力的变化规律和计算结果分析可知，当沥青混凝十-模量Ea增加时，剪应力随之增加，而弯沉差随Z减小，路面整体抗变形能力增强。尽管沥青混凝土模量受温度影响有一定的变化，但在以麻的计算屮氏取定值1500MPao

5、(3)板厚he对计算结果的影响通过计算分析不同AC层厚、不同板厚时剪应力和弯沉差的响应，发现剪应力随he的增加而线性减小，弯沉差也随he增加线性减小。(1)沥青层厚度屆对计算结果的影响对Till混凝十•板加铺沥青面层设计，主要是计算加铺层的厚度，使备种力学指标控制在允许范用内，因此，沥青层厚度屆是主要煤响参数2—。计算屮品从4cm到16cni按2cm递增，并考虑混凝土板厚和板下基础模量Es的影响。2沥青加铺层温度应力分析计算结构内的温度应力，首先要进行温度场的研究。为分析在温度应力作用下，沥靑层模量陥、厚度屆、板厚he、土基模量Es这4个参数

6、对计算结果的影响，取沥青层表面降温18°C,温度梯度为一0.8°C/cm时，考察沥青层最大拉应力oy和沥青层与混凝土板间的最大剪应力Tyz,研究结果表明：(1)沥青层底血弯拉丿勺力与层间剪应力随沥青层厚度的增加而减小。(2)沥青层底面拉应力。y随Ea的增加而增加，这说明反射裂缝易在冬季产生；而剪应力则随陥的增加而减小，这说明层间剪应力与两层的模量比有关，两者模量相弟越大，则变形越不协调，相互约束越紧，从而引起剪应力增加。(3)沥青层拉应力随板厚的增加而减小，剪应力则随板厚的增加而增加。3沥青加铺层设计3.1板下基础强度评价公式板下基础模量是I

7、口路强度评价屮的重要参数Z-,现行规范在基础模量方面有2个参数:Et是基础顶面当量

8、叫弹模量，它是由承载板试验直接测定结果；Etc是基础顶面计算弹性模量，是在应力计算屮使用的表征基础刚度的弹性参数。对III混凝土路面板下基础强度进行评价时，由于不便把混凝十•板刨开在基础顶面直接进行承载板试验，一般按仃)式进行反算，然而，在实际应用屮发现该公式有时计算结果往往超出常规，给设计带来困难，需进行修正。/r5E=如仃)‘[O.OO171S/zo-8E08

9、值)就会出现Et值大于Etc值的反常现象。同时还发现Ei值计算结果对Etc值的变化很敏感，Eg值发生较小变化，Ei值就有较大改变。表1Ei/MPahr/cm1001