贫混凝土基层沥青路面结构力学

·172·

第38卷第32期2012年11月

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．38No．32Nov．2012

文章编号：1009-6825（2012）32-0172-02

贫混凝土基层沥青路面结构力学分析

乔琳

摘

曹花丽江磊

（烟台大学土木工程学院，山东烟台264005）

要：在路面结构参数均不变的情况下，基于BISAR3．0程序对路面结构应力进行分析，对双圆均布竖向荷载不同作用点位的应

得出不同点位沿路面深度方向的剪应力和正应力的分布规律，并研究出了面层与基层的薄弱部位。力进行了计算，

文献标识码：A

2）土基在水平方向和向下的深度方向均为无限，其上的各层

但水平方向仍为无限；厚度均为有限，

3）路表作用垂直荷载，荷载与路表面的接触形状呈圆形，接

触面上的压力均匀分布，同时在下层无限深度处及水平无限远处应力和应变都是零；

4）层间接触面假定为完全连续。

关键词：贫混凝土基层沥青路面，剪应力，正应力，结构中图分类号：U416．217

目前对贫混凝土基层沥青路面的研究主要是针对于高速公

而对普通路面的研究较少。本文主要研究针对路等高等级路面，

于二级公路的贫混凝土基层沥青路面。

沥青路面力学性质属于非线性的粘—弹—塑性体。为了简

化计算，本文将其视作线弹性层状体系，并采用BISAR3．0（Bitu-menStressAnalysisinRoad）程序对路面结构应力进行分析［1］。

1模型的建立与基本假定2路面结构选取

y向为道路横采用双圆均布荷载，其中x向为道路行车方向，

z向为道路深度方向。模型建立如图1所示。断面方向，

x

2δ

P

y

h1h2…

选用沥青面层为3cm的上面层+4cm的下面层，贫混凝土

基层为20cm，底基层为水泥稳定碎石20cm，具体结构及参数见表1。

表1

结构上面层下面层基层底基层土基

h1=3cmh2=4cmh3=20cmh4=20cm

δ2δ

路面结构及参数表

参数

E1=1400MPa（2500MPa）E2=1200MPa（2300MPa）

E3=18000MPaE4=1500MPa（4000MPa）

E0=45MPa

E1E2…

hn-1En-1E0

注：括号内为计算拉应力时所选取的材料的弯拉模量。因为从设计指标和设计参

数统一出发，应采用弯拉模量来计算路面结构内拉应力更为符合实际

z

3荷载及计算点位的选取

图1

［2］

路面结构模型

并作出如下假定：

1）各层都是由均质、各向同性的线弹性材料组成，采用弹性模量E和泊松比μ表征；

载部分滑体右下侧留60m大平台，以保证路基的安全）；抗滑墙承受推力为500kN。

本方案的实施可保证路基的安全。挡渣墙的设置是为防止

不具备抗滑功能。为保证以后的安全，因此建议具体实坡面塌落，

施中按照整个滑坡范围（包含未卸载部分）征地并做绿化。

JTGD50．2006公路沥青路面设计规范规定：路面结构设计采

用双圆均布竖向荷载作为作用荷载进行计算，轮胎压力为0．7MPa，荷载圆半径为10．65cm。

O1点应力计算点位的分布如图2所示。在XOY水平面内，一起处理一起，采取措施并取得的效果也是有限的。能否从根源上有效的、经济的、合理的解决公路上的地质灾害是我们今后要努力研究的方向。参考文献：

［1］TGD30-2004，S］．公路路基设计规范［

［2］何志勇．武九线K210滑坡整治［J］．路基工程，2002（3）：48-49．

櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

5结语

目前我们在处理地质灾害中多是处于一种被动的态势，破坏

Preventionandexampleanalysisonhighwaylandslide

LIHai-xi

（ShanxiTransportationPlanningSurveyandDesignInstitute，Taiyuan030012，China）

Abstract：Throughtheknowingtothelandslidetypesandcauses，usingnumericalsimulationandrelevantrulescalculation，pertinencymadecorrespondingmeasures，andelaboratedtheimportanceofmanagementschemethroughexamples，inordertoeffective，economic，reasonablesolvehighwaygeologicaldisasters．

Keywords：geologicaldisaster，landslide，numericalsimulation，caseanalysis

收稿日期：2012-09-03

作者简介：乔琳（1988-），女，在读硕士；

曹花丽（1988-），女，在读硕士；江磊（1988-），男，在读硕士

第38卷第32期2012年11月

乔琳等：贫混凝土基层沥青路面结构力学分析

·173·

－159．75），O点坐标为（0，0），A点坐标为（0，53．25），坐标为（0，

B点坐标为（0，106．5），O2点坐标为（0，159．75），C点坐标为（0，213），D点坐标为（0，266．25）。本文主要对O点，A点，B点，O2

C点和D点位置处的应力进行分析。点，

X/mm

双圆均布竖向荷载

RO1

ROABO2CD

Y/mm

C点和D点（如图2所示）的应力进行计算。分别计算正应力沿

路面深度（面层和基层）的分布规律。

由图4可知，面层内部对应各点沿路面深度方向各计算点受正应力均为压应力，而不出现拉应力，即表示面层结构内不会因弯拉应力而出现开裂破坏。压应力的变化趋势是逐渐减小，最大值出现在B点位置的面层表面。

0.60.4正应力/MPa

0.20-0.2-0.4-0.6-0.8

5

10

15

20

25

30

XOY水平面

图2计算点位分布

OABO2CD

44．1

路面结构力学分析力学指标选取

［3］

一般路面设计时，我们主要关注疲劳和车辙两种损坏。其

中车辙形成的主要原因是路面结构的剪应力过大，材料内发生剪导致路面极易产生失稳性车辙，所以选取剪应力作为表切滑移，

征车辙的主要力学指标。而疲劳开裂是由结构层内的拉应力的重复作用所致，所以选取拉应力作为表征疲劳开裂的主要力学指［1］标。

深度/cm

图4正应力在不同接触状态下沿路面深度分布规律

由图4又可知，各作用点位在基层内沿路面深度正应力的分

即由压应力逐渐向拉应力变化，压应力逐布都是数值不断增大，

渐减小，拉应力逐渐增大，而压应力与拉应力的交替部位都是在

深度20cm左右。在基层顶面压应力最大，而基层底部拉应力值达到最大，显然基层底部最容易出现开裂破坏。

4．2剪应力分布规律分析

选取如表1所示的路面结构及参数，对双圆均布竖向荷载不

A点，B点，O2点，C点和D点（如图2所示）同作用点位即O点，

的应力进行计算。分别计算剪应力在不同点位沿路面深度方向

（面层和基层）的分布规律［4］。

由图3可知，沥青面层内最大剪应力出现在O2点处，即轮载

最大中心点处。面层内剪应力基本呈现先增大而后减小的规律，剪应力出现在C点处深度3cm～5cm范围内，显然当出现失稳性

车辙病害时，在面层受剪力最大部分3cm～5cm的区域内，首先发生剪切破坏。

0.4

0.350.30.250.20.150.10.050

OABO2CD

10

深度/cm

20

30

5结语

通过计算分析得出如下结论：

1）沥青路面设计时主要考虑车辙和疲劳，分别用剪应力和拉

应力力学指标来表示。

2）沥青面层内剪应力最大值出现在3cm～5cm范围内，这一施工时应加强注意。部分容易首先发生破坏，

3）面层与基层两者接触部位的剪应力都比较大，因此对于整面层与基层的接触区域剪应力比较大，会对路个路面结构来说，

面的高温稳定性与耐久性产生不利影响，较易产生剪切破坏，易使路面产生车辙、推挤等病害。

4）面层与基层的正应力数值都是逐渐增大的，其中面层内拉应力最大值在面层底部；基层内拉压应力的交替值在深度20cm左右，最大拉应力出现在基层底部。参考文献：［1］马庆伟．基于层位功能考虑的耐久型沥青路面结构研究

［D］．西安：长安大学硕士学位论文，2010．［2］于

玲，钟右鹏，包龙生，等．交叉路口沥青路面变形病害机

．沈阳建筑大学学报（自然科学版），2010，26理分析［J］

剪应力/MPa

图3剪应力沿路面深度分布规律

由图3又可知基层内最大剪应力出现在O点处，即轮隙中心

点处。各作用点位在基层内沿路面深度的分布基本上呈现先减基层顶部与底部受到的剪应力都比较大。而最小后增大的规律，

大剪应力出现在基层分别与面层和底基层的接触部位。

（4）：709-715．

［3］陈东鹏，童申家．倒装结构沥青路面面层层底拉应变分析

［J］．公路工程，2010，35（1）：79-81．［4］柳

浩，谭忆秋，宋宪辉，等．沥青路面基—面层间结合状态

．公路交通科技，2009，26对路面应力响应的影响分析［J］（3）：1-6．

4．3拉应力分布规律分析

A点，B点，O2点，对双圆均布竖向荷载不同作用点位即O点，

Mechanicsanalysisonleanconcretebaseasphaltpavementstructure

QIAOLin

CAOHua-li

JIANGLei

（CivilEngineeringCollege，YantaiUniversity，Yantai264005，China）

Abstract：Onthesituationofpavementstructureparameterswereallinvariable，thispaperanalyzedthepavementstructurestressbasedonBISAR3．0，calculatedthestressofdifferentinteractionsitesunderdoubleroundsuniformverticalload，gainedthedistributionruleofshearstressandnormalstressindifferentsitesalongpavementdepthdirection，andresearchedtheweakpartsofsurfacelayerandbaselayer．Keywords：leanconcreteasphaltpavement，shearstress，normalstress，structure