柔性基层沥青路面轴载换算方法研究

摘要：

文中结合重载交通实际状况和柔性基层沥青路面的普遍结构形式，考虑柔性基层沥青路面材料的非线性，采用粘弹性有限元法分析重载交通对柔性基层沥青路面路表弯沉的影响，提出了轴栽换算指标，得到了柔性基层沥青路面的轴载换算公式。结果表明：柔性基层沥青路面对于重载交通的轴载敏感性小于半刚性基层路面，更能适应我国公路运输中超载超限问题突出的现状。

前言
我国《公路沥青路面设计规范》(JTGD 50-2006)规定的现行轴载换算公式是在对当时已建成的典型路面结构的调查研究基础上提出的，所调查的公路主要是半刚性路面和低等级的柔性基层沥青路面。这与本文所研究的重载交通下的高等级柔性基层沥青路面结构相比，不论是在材料组成、结构组合，还是在交通荷载等方面都存在较大的差异。因而，规范所采用的轴载换算公式已不适应重载交通柔性基层沥青路面设计的需要，有必要针对道路材料、结构差异、车辆轴重影响等原因，结合重载交通实际状况和柔性基层沥青路面的普遍结构形式，对车辆轴载换算进行有针对性的研究，从而提出重载条件下的轴载换算公式，为建立重载条件下柔性基层沥青路面的设计方法提供依据。

2 柔性基层沥青路面三维粘弹性有限元分析
柔性基层与传统的半刚性基层不同，由于沥青层变厚、基层强度和刚度减小，它在汽车荷载作用下产生的应力和应变关系的非线性特征更加明显，这就不能照搬以前半剐性路面经验，而须对柔性基层沥青路面的非线性力学响应加以研究。
2．1路面结构的选取
选择了不同结构组合的7种柔性基层沥青路面结构进行分析对比。参照法国的柔性路面分类方法将表1中7种路面结构分类，其中结构l为“全柔性结构”，结构2～4为“倒装结构”，结构5～7为“组合式结构”p o。
2．2计算模型的建立
路面模型在水平和深度方向取其有限尺寸，所取的路面结构模型尺寸为：沿路面纵向长6．00 m，横向宽6．00 m，土基厚度5．00 m，路面厚度0．81 m。应用三维实体单元(沥青层用SOLIDl86粘弹性单元、非沥青层用SOLID45实体单元)进行离散处理，划分有限元网格。
边界条件为：对垂直于路线方向两侧取自由表面，不进行约束；对沿路线方向两侧Y方向进行约束；模型底面完全约束。层间接触条件以层间完全连续为主。所加荷载为垂直均布双圆荷载，荷载为0．7MPa，当量圆半径δ=0．1065 em，双轮中心距d=3δ。
2．3材料参数
为了更好地模拟路面结构的力学响应，对沥青层用Burgers粘弹性模型进行模拟，级配碎石和土基用DP非线性模型进行模拟，其余各层服从各向同性线弹性假设。各结构层材料参数参考我国《公路沥青路面设计规范》、国内外的相关研究成果和文献[5]中所进行的试验研究，具体确定如表1、表2。

投稿会员：芳华