【摘 要】
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我国公路沥青路面设计理论假设路面各结构层之间完全连续,而实际路面结构层间属于处于不完全连续状态,尤其是半刚性基层沥青路面的基-面层是路面整体结构中的薄弱环节,这种不完全连续状态对于路面结构受力影响巨大,因此有必要对沥青路面的层间约束状态作出研究。首先,对半刚性基层沥青路面的层间强度构成机理以及影响因素作出分析,确定试验室轮碾成型“SUP-25面层+层间处治+水泥稳定碎石基层”的复合试件成型方案,以
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我国公路沥青路面设计理论假设路面各结构层之间完全连续,而实际路面结构层间属于处于不完全连续状态,尤其是半刚性基层沥青路面的基-面层是路面整体结构中的薄弱环节,这种不完全连续状态对于路面结构受力影响巨大,因此有必要对沥青路面的层间约束状态作出研究。首先,对半刚性基层沥青路面的层间强度构成机理以及影响因素作出分析,确定试验室轮碾成型“SUP-25面层+层间处治+水泥稳定碎石基层”的复合试件成型方案,以古德曼模型为基础,借助剪切夹具配合万能试验机对复合试件开展直剪试验与斜剪试验,探究层间粘结系数、极限抗剪强度与各影响因素的关系,得到以下结论:温度的升高会导致层间强度急剧降低,50℃下的层间强度仅为0℃条件下的7.8%～15.1%;层间粘结系数与抗剪强度随着加载速率的变大而增大,且当加载速率增大到一定程度其影响将不再显著;第一次冻融循环后试件层间强度下降了17.0%～17.9%,后两次冻融的影响则较小;抗剪强度与层间粘结系数能够较好地表征有无竖向力作用的影响。然后,建立含层间约束的路面结构模型,以基于表面约束的内聚力模型表征基-面层间状态,以试验获取的层间约束参数作为模型参数,分别引入温度与荷载条件,得到以下结论:层间约束状态对沥青路面下面层层底温度应力的影响最为显著,层间约束模型所受温度应力整体高于连续模型;荷载作用下,层间约束状态不佳会导致面层与基层层底应力水平剧增,并在基-面层界面处产生应力突变,层间约束状态下的层底最大拉应变与最大剪应力为连续状态的5.1倍与2.9倍;层间约束状态对结构变形能力影响较大,考虑层间约束的路基顶面压应变增大了23%～45%,路表与路基弯沉也有类似规律;不同约束状态下,沥青层底拉应变的响应最为敏感,对考虑层间约束状态的路面结构进行结构验算,与现行规范的路面设计方法下的结果对比分析,建议在验算路面疲劳寿命与路基顶面容许压应变时考虑层间约束状态的影响并进行修正。本文通过室内试验与数值模拟对半刚性基层沥青路面基-面层间约束状态进行研究,并建立两种方法的联系,分析层间约束状态下路面结构的受力特征,为认识沥青路面层间状态提供了一定的参考。
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