沥青加铺层结构力学行为特性研究

浅析公路沥青加铺层的结构设计摘要：随着我国经济不断发展，国民生活水平的提高，交通运输事业蓬勃发展，公路使用量越来越多，一些公路路面的使用年限已到，出现了不同程度损坏，加强原有公路路面的维修及改建已成为必然，本文就公路路面沥青加铺层的结构设计进行了分析和论述。

关键词：公路；沥青；加铺层；结构设计Abstract: with China’s economic development, national standard of living rise, transportation enterprise vigorous development, road use is more and more, some of the road surface use fixed number of year already to, the emergence of a different degree damage, strengthen the original highway pavement maintenance and rebuilding has become inevitable, this paper road asphalt overlay structure design is analyzed and discussed.Keywords: highway; Asphalt; Overlay; Structure design随着公路交通运输的繁忙，我国不断加强公路建设，以及原有公路改建工作，我国的原有公路，大多为沥青混凝土路面，公路路面大都已接近或者超了设计年限，再加上现在经常会有超载现象发生，让公路路面出现了不同程度损坏，其损坏样式是比较复杂及多样的，对这些路面进行加铺层结构设计是有必要的。

一、加铺层核心技术及设计原则1.加铺层核心技术通过公路工程不断实践得知，沥青混凝土路面的加铺修建的关键问题在于加铺层的结构设计，它包含着加铺层材料及厚度的设计，尤其是加铺层厚度设计是很关键的，主要由反射裂缝控制及行车荷载两因素决定，而加铺层的材料则是由公路所在地交通、气候及经济条件所决定的。

道桥建设2018年第13期121道路沥青路面须经受复杂多变的天气和作用力大且施加密集的车辆荷载反复作用。

过车之后容易出现路面品质逐年下滑从而显著降低道路使用寿命，而且造成资源浪费，不利于居民出行以及货物的中转运输，不能充分发挥道路功能。

研究在不同因素影响下的路面结构力学响应，有助于理解并掌握路面破坏机理，采取更加科学合理的应对措施，延长道路使用寿命。

基于此，文章系统阐述了荷载和气候因素对路面力学响应的影响，为公路养护部门和相关学者提供必要的参考。

1　荷载对路面力学响应的影响车辆荷载是路面需要承受的主要荷载，与道路的使用寿命直接相关。

研究车辆荷载对路面结构力学响应的影响，对了解路面破坏机理具有重要意义。

胡小弟等将荷载与路面之间的接触面近似为矩形，采用有限元计算程序ANSYS，分析x 及y 轴方向各为2.5m 范围内应力分布情况。

z 方向深度根据路面结构及所受车辆荷载的交通组成，并依据理论弯沉值进行调整。

计算结果表明，当车辆制动或启动时，所产生的水平力尤其是最大剪应力对路面结构具有较大影响，剪应力峰值作用位置不定，对柔性基层的影响比半刚性基层要明显，水平力作用下，面层层底的弯拉应力，尤其是y 方向引起横向裂缝的弯拉应力变化明显。

在上下坡等刹车频发地区路面容易破损，而曹卫锋对车辆动载作用下长大上坡沥青路面力学响应做了更加深入的研究。

利用大型有限元软件ABAQUS 建立车辆载荷作用下的长大上坡路段沥青路面结构的三维有限元模型，采用单侧双轮胎的加载方式，分析不同参数下的路面的力学响应。

理论计算表明：对于半刚性基层沥青路面，用沥青面层底部弯拉应变来评价其使用寿命是不合理的；较大的面层底部剪应变容易破坏面层与基层之间的粘结层，一旦粘结层破坏后，使面层结构的连接状态变为滑动状态，增加面层流动性，增加车辙发生的可能性。

因此，增强面层与基层之间的粘结强度，是抵制剪切破坏，提高路面寿命的有力措施。

2　气候对路面力学响应的影响2.1　温度对沥青路面结构动力响应的影响沥青面层材料是一种典型的温度敏感性材料，其力学特性和使用性能随温度的变化而显著变化。

沥青路面材料的力学特性与温度稳定性
一、沥青混合料的强度特性
沥青混合料的强度特性随温度变化巨大，高温时，混合料的强度特性接近粒料，低温时接近整体性材料。

常温下，沥青与矿料之间粘结力（自由沥青和结构沥青）、矿料之间的内摩阻角决定混合料的强度。

通常我们关心沥青混合料的抗剪强度和抗拉、抗弯拉强度。

二、沥青混合料的应力－应变特性
沥青混合料是一种弹性－粘塑性材料，有时主要呈现为弹性性质，有时则主要呈粘塑性性质。

而大多数情况下，几乎同时综合呈现上述性质。

呈现何种性质与荷载作用时间和沥青粘滞度（温度）相关。

其应力——应变关系要考虑以上两种情况，以劲度模量表征。

三．沥青混合料的疲劳特性
影响沥青混合料疲劳特性的因素：材料的性质（种类、组成等）、环境因素（温度、湿度等）、加荷方式、沥青混合料的劲度（矿料级配、沥青种类和用量、混合料的压实程度和空隙率、试验的温度、加荷速度和应力级等）
疲劳极限：低温、常温时表现为疲劳断裂，高温时表现为塑性变形累计，无明显疲劳极限。

四、沥青混合料的低温抗裂性。

混凝土路面沥青加铺层的应力分析研究一、研究背景混凝土路面沥青加铺层是道路建设中常用的一种结构形式，其优点在于混凝土路面可以提供强度和稳定性，而沥青加铺层可以提供耐久性和舒适性。

然而，在实际使用过程中，由于车辆荷载和气温等因素的影响，混凝土路面沥青加铺层会产生应力，进而影响路面的使用寿命和安全性。

因此，对混凝土路面沥青加铺层的应力分析研究具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在通过数值模拟方法，对混凝土路面沥青加铺层的应力分析进行研究，探讨车辆荷载和气温等因素对路面应力的影响，为道路建设和维护提供科学依据。

三、研究方法（一）建立数值模型首先，需要建立混凝土路面沥青加铺层的数值模型。

模型包括路面结构和荷载模拟。

路面结构包括混凝土路面和沥青加铺层，荷载模拟包括静载和动载。

建立模型时需要考虑路面的实际情况，包括路面厚度、材料性质、荷载类型和强度等因素。

（二）数值模拟分析在建立数值模型后，可以利用有限元分析软件进行数值模拟分析。

通过分析路面结构和荷载作用下的应力分布和变化情况，得出混凝土路面沥青加铺层的应力特性，包括应力分布、应力大小和应力变化趋势等。

（三）结果分析最后，根据数值模拟分析得到的结果，对混凝土路面沥青加铺层的应力特性进行分析，探讨车辆荷载和气温等因素对路面应力的影响。

同时，结合实际情况，提出相应的建议和措施，以优化混凝土路面沥青加铺层的设计和维护。

四、研究结论通过数值模拟分析，可以得出混凝土路面沥青加铺层的应力特性。

研究发现，车辆荷载是影响路面应力的主要因素，其次是气温。

路面应力分布呈现出“中间高、两端低”的特点，且应力大小随荷载大小和气温变化而变化。

为了优化混凝土路面沥青加铺层的设计和维护，应采取相应的措施，如增加路面厚度、提高材料强度、加强路面维护等。

综上，混凝土路面沥青加铺层的应力分析研究具有重要意义，可以为道路建设和维护提供科学依据。

研究方法包括建立数值模型、数值模拟分析和结果分析，研究结论可以为混凝土路面沥青加铺层的设计和维护提供指导。

柔性基层沥青混合材料结构力学性能研究摘要：通过将纤维材料添加到沥青混合料中形成一种纤维柔性路基新型材料，与普通材料相比，具有较强的劈裂强度。

试验表明，劈裂强度随着添加纤维的长细比增大而减小，合理的纤维掺量在1‰到2‰之间，聚丙烯纤维材料提高材料劈裂强度效果显著。

总之，纤维级配碎石材料增加路面整体抵抗层底拉应力的能力，提高道路承载力抗车辙性能从而延长道路使用寿命。

关键词：纤维；级配碎石；劈裂强度1.前言我国公路建设正处在一个大规模建设高等级公路的发展时期，大交通量和重载车辆的日益增多，必然对公路路面结构的强度和稳定性提出更高的要求。

几十年来公路建设一直采用的半刚性沥青路面基层存在收缩开裂、渗水性差、对重载车具有更大的轴载敏感性等缺点，这已经引起国内外研究人员的高度重视。

沥青混合材料就是将纤维随机地分布于混合料中所组成的一种纤维型与颗粒型的复合材料，它是一种非常有潜力的·路面材料。

通过理论分析和试验对比，对纤维级配碎石的主要力学性能进行了研究，表明纤维级配碎石柔性路面材料，同传统半刚性基层相比，增加路面整体抵抗层底拉应力的能力，可以较有效的防止反射裂缝的产生，提高道路承载力抗车辙性能从而延长道路使用寿命。

2.沥青混合材料力学性能分析通过添加抗拉强度和弹性模量较高的纤维材料，纤维复合后的材料抗拉强度和承受动荷载的能力都会得到不同程度的提高。

影响纤维增强混合料性能的主要因素有：纤维的掺量、种类、长径比以及纤维在混凝土中是否均匀分布等。

2.1劈裂强度分析良好的基层材料必须具备一定的抗拉强度，而劈裂强度就是衡量抗拉强度的指标。

试件采用振动成型法成型成高和直径均为150mm的圆柱形试件，劈裂强度试验方法按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTG E51—2009）中的T0806—1994进行。

将试件放到路面材料强度试验仪的升降台上，使试件的形变以约1mm/min的等速率增加进行劈裂强度试验。