论文部分内容阅读
摘要：本文根据作者的实践工程对柔性基层沥青路面结构力学做以分析研究，供同类工程借鉴参考！
关键词：高速公路，沥青路面，结构设计
Abstract: in this paper, according to the author's practice of flexible engineering grassroots the asphalt pavement structure mechanics to do analysis and study of the reference for similar engineering.
Keywords: highway, asphalt pavement, the structure design
中图分类号： U416.217 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
广州至河源高速公路是广州市路网规划“五环十八射”中的“第六射”，位于广州市东北面，西起广州华南快速干线春岗立交，横穿萝岗、白云、增城、东进惠州市、河源市，止于惠（州）河（源）高速公路，全长 149Km。
2路面结构设计
根据《广州至河源高速公路惠州段两阶段施工图设计》可知，本项目沥青路面设计年限为 15 年，设計年限内一个车道上的累计标准轴载（100KN）作用次数 Ne=2.40×107 次，设计弯沉 30（0.01mm）。路基段路面结构设计采用倒装式柔性基层沥青路面结构，如图 1-1 所示。
4cm，SBS 改性沥青 Sup-12.5
必要时设 PC-3 乳化沥青粘层
7cm，SBS 改性沥青 Sup-19
必要时设 PC-3 乳化沥青粘层
8cm，普通沥青 Sup-25
必要时设 PC-3 乳化沥青粘层
9cm，普通沥青 ATB-25
AL（M）-2 液体沥青
32cm，级配碎石
15cm，2.5MPa 水泥稳定碎石
路基
图 1-1 本项目柔性基层沥青路面设计结构图
3路面结构弯沉和层底弯拉应力变化趋势分析
3.1土基模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随土基模量的变化情况，AC-13C上面层层底受压，其压应力随土基模量的增大而减小；AC-20C 中面层层底的最大拉应力随土基模量的增大先受压，后逐渐变向受拉，但增大幅度不明显；AC-25 下面层层底受压，其压应力随土基模量的变化影响甚微；水稳基层的层底最大拉应力随土基模量的增大而减小，但减小幅度不明显，尤其是上基层层底拉应力几乎不受土基模量变化的影响；水稳底基层层底的最大拉应力随土基模量的增大而减小，减小的幅度相对其他水稳层较为显著。
3.11随着土基模量的增大，沥青层各层和水稳基层的顶面交工验收弯沉有所减少，但减小的幅度不明显，水稳底基层和土基的顶面交工验收弯沉显著降低，说明水稳底基层和土基的顶面弯沉对土基模量的变化比较敏感。
3.2水稳底基层回弹模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随水稳底基层模量的变化情况。
3.21随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，AC-13C 上面层层底的最大压应力有所减小，但减小的幅度不明显；AC-20C 中面层和 AC-25C，下面层层底的最大拉应力变化甚微，且基本受压；水稳基层层底的最大拉应力逐渐减小，尤其是水稳下基层减小幅度明显；水稳底基层层底的最大拉应力显著增大，显然水稳下基层和底基层层底最大拉应力对水稳底基层的抗压回弹模量变化较为敏感。随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层和水稳上基层的顶面交工验收弯沉有所减少，但减小的幅度不明显，水稳下基层和水稳底基层的顶面交工验收弯沉显著降低，尤其是水稳底基层的顶面交工验收弯沉降低幅度很大，这两层对水稳底基层的抗压回弹模量变化较为敏感。
3.22水稳基层回弹模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析在其他参数不变的情况下，半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随水稳基层模量的变化情况随着水稳基层抗压回弹模量的增大，AC-13C 上面层层底的最大压应力减小明显，AC-20C 中面层层底的最大拉应力随土基模量的增大先受拉，后逐渐变向受压，但减小幅度不明显，AC-25C 下面层层底的最大拉应力先受拉，后逐渐变向受压，而且其减小幅度最为明显；水稳上基层层底的最大拉应力在增大，但变化趋势不明显，水稳下基层层底的最大拉应力随着其抗压回弹模量的增大也在增大，其变化趋势相对水稳上基层较为明显；水稳底基层层底的最大拉应力随着其在减小，但减小幅度不明显。从中可知，AC-25 层底最大拉应力对水稳基层的抗压回弹模量变化较为敏感。
3.23随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层和水稳层的顶面交工验收弯沉有所减少，但当水稳基层抗压回弹模量大于 1200MPa时，各沥青层和水稳层顶面交工验收弯沉减少幅度不明显，其中水稳基层的顶面交工验收弯沉变化趋势最为明显。
3.3组合式基层沥青路面结构弯沉和层底弯拉应力变化趋势分析
3.3.1土基模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，组合式基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随土基模量的变化情况AC-13C 上面层层底受压，其压应力随土基模量的增大而减小；AC-20C 中面层层底最大拉应力随土基模量的增大先受压，然后逐渐变向受拉，但变化幅度不大；ATB-25 上基层层底拉应力随着土基模量的增大从受压逐渐变到受拉，但其变化甚微；水稳层层底的最大拉应力随土基模量的增大而减小，但减小的幅度较小，其中水稳基层比水稳底基层变化幅度小。
图 1-2 组合式基层路面结构中土基回弹模量与顶面交工验收弯沉关系曲线图
从图 1-2 可以看出：随着土基模量的增大，沥青层各层的顶面交工验收弯沉有所减小，但减小的幅度甚微；水稳基层和底基层的顶面交工验收弯沉有所减小，但变化幅度不大；未筛分碎石和土基的顶面交工验收弯沉显著降低，说明未筛分碎石和土基的顶面弯沉对土基模量的变化比较敏感。
3.3.2水稳底基层回弹模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，组合式基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工
验收弯沉随水稳底基层模量的变化情况，随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，AC-13C 上面层层底的最大压应力有所减小，但减小的幅度不明显；AC-20C 中面层层底的最大拉应力变化甚微，且基本受压；ATB-25 上基层随水稳底基层模量的增大先受拉，后逐渐变向受压，但变化幅度不明显；水稳基层层底的最大拉应力显著减小，水稳底基层层底的最大拉应力显著增大，显然水稳层层底最大拉应力对水稳底基层的抗压回弹模量变化较为敏感。随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层的顶面交工验收弯沉有所减少，但减小的幅度不明显，水稳基层的顶面交工验收弯沉有所降低，但变化幅度不大，水稳底基层的顶面交工验收弯沉随其抗压回弹模量的增大下降幅度较大。显然水稳底基层对其抗压回弹模量变化较为敏感。
随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层和水稳层的顶面交工验收弯沉有所减小，但当水稳基层抗压回弹模量大于 1200MPa时，各沥青层和水稳层底顶面交工验收弯沉减小幅度不明显，其中水稳基层的顶面交工验收弯沉变化趋势最为明显。
4小结
通过对路面结构弯沉检测结果分析可知：
4.1通过对路面结构类型的分析可知，柔性基层沥青路面的整体强度是三种典型路面结构中最小的，因此，其计算弯沉值要大于半刚性基层沥青路面和组合
式基层沥青路面的计算弯沉值。
4.2通过分析天气情况对路面各结构层弯沉的影响，发现水对路面各结构层弯沉的影响也是不可忽视的，本次调查分析路段地处亚热带~热带湿润季风气候区，温暖多雨，水系发育，地下水补给充沛。另路面施工和检测期间雨水亦充沛。
4.3由路基含水量调查分析也反映了本项目大部分路基天然含水量大于最佳含水量，最大达 22.47%，室内外路基回弹模量实测结果也反映了大多路段路基回弹模量低于设计值，以致成为了路面结构层顶面实测弯沉大于计算弯沉的影响因素之一。
4.4通过对路面结构层施工质量的分析可知，本项目已成型路面各结构层的厚度均能满足设计要求。根据沥青路面设计方法理论体系，可见导致本项目结构层弯沉偏大的主要原因为各结构层的实际回弹模量低于设计文件规定的计算值。
4.5通过对基于实测力学参数的已成型路面各结构层的弯沉分析，说明了现场实测弯沉值与路面使用材料性能实际情况以及现场的自然因素相一致，即成型路面刚度不足除了结构层模量偏低外，也与路基和结构层含水量大有着直接的关系。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高速公路，沥青路面，结构设计
Abstract: in this paper, according to the author's practice of flexible engineering grassroots the asphalt pavement structure mechanics to do analysis and study of the reference for similar engineering.
Keywords: highway, asphalt pavement, the structure design
中图分类号： U416.217 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
广州至河源高速公路是广州市路网规划“五环十八射”中的“第六射”，位于广州市东北面，西起广州华南快速干线春岗立交，横穿萝岗、白云、增城、东进惠州市、河源市，止于惠（州）河（源）高速公路，全长 149Km。
2路面结构设计
根据《广州至河源高速公路惠州段两阶段施工图设计》可知，本项目沥青路面设计年限为 15 年，设計年限内一个车道上的累计标准轴载（100KN）作用次数 Ne=2.40×107 次，设计弯沉 30（0.01mm）。路基段路面结构设计采用倒装式柔性基层沥青路面结构，如图 1-1 所示。
4cm，SBS 改性沥青 Sup-12.5
必要时设 PC-3 乳化沥青粘层
7cm，SBS 改性沥青 Sup-19
必要时设 PC-3 乳化沥青粘层
8cm，普通沥青 Sup-25
必要时设 PC-3 乳化沥青粘层
9cm，普通沥青 ATB-25
AL（M）-2 液体沥青
32cm，级配碎石
15cm，2.5MPa 水泥稳定碎石
路基
图 1-1 本项目柔性基层沥青路面设计结构图
3路面结构弯沉和层底弯拉应力变化趋势分析
3.1土基模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随土基模量的变化情况，AC-13C上面层层底受压，其压应力随土基模量的增大而减小；AC-20C 中面层层底的最大拉应力随土基模量的增大先受压，后逐渐变向受拉，但增大幅度不明显；AC-25 下面层层底受压，其压应力随土基模量的变化影响甚微；水稳基层的层底最大拉应力随土基模量的增大而减小，但减小幅度不明显，尤其是上基层层底拉应力几乎不受土基模量变化的影响；水稳底基层层底的最大拉应力随土基模量的增大而减小，减小的幅度相对其他水稳层较为显著。
3.11随着土基模量的增大，沥青层各层和水稳基层的顶面交工验收弯沉有所减少，但减小的幅度不明显，水稳底基层和土基的顶面交工验收弯沉显著降低，说明水稳底基层和土基的顶面弯沉对土基模量的变化比较敏感。
3.2水稳底基层回弹模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随水稳底基层模量的变化情况。
3.21随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，AC-13C 上面层层底的最大压应力有所减小，但减小的幅度不明显；AC-20C 中面层和 AC-25C，下面层层底的最大拉应力变化甚微，且基本受压；水稳基层层底的最大拉应力逐渐减小，尤其是水稳下基层减小幅度明显；水稳底基层层底的最大拉应力显著增大，显然水稳下基层和底基层层底最大拉应力对水稳底基层的抗压回弹模量变化较为敏感。随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层和水稳上基层的顶面交工验收弯沉有所减少，但减小的幅度不明显，水稳下基层和水稳底基层的顶面交工验收弯沉显著降低，尤其是水稳底基层的顶面交工验收弯沉降低幅度很大，这两层对水稳底基层的抗压回弹模量变化较为敏感。
3.22水稳基层回弹模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析在其他参数不变的情况下，半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随水稳基层模量的变化情况随着水稳基层抗压回弹模量的增大，AC-13C 上面层层底的最大压应力减小明显，AC-20C 中面层层底的最大拉应力随土基模量的增大先受拉，后逐渐变向受压，但减小幅度不明显，AC-25C 下面层层底的最大拉应力先受拉，后逐渐变向受压，而且其减小幅度最为明显；水稳上基层层底的最大拉应力在增大，但变化趋势不明显，水稳下基层层底的最大拉应力随着其抗压回弹模量的增大也在增大，其变化趋势相对水稳上基层较为明显；水稳底基层层底的最大拉应力随着其在减小，但减小幅度不明显。从中可知，AC-25 层底最大拉应力对水稳基层的抗压回弹模量变化较为敏感。
3.23随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层和水稳层的顶面交工验收弯沉有所减少，但当水稳基层抗压回弹模量大于 1200MPa时，各沥青层和水稳层顶面交工验收弯沉减少幅度不明显，其中水稳基层的顶面交工验收弯沉变化趋势最为明显。
3.3组合式基层沥青路面结构弯沉和层底弯拉应力变化趋势分析
3.3.1土基模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，组合式基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随土基模量的变化情况AC-13C 上面层层底受压，其压应力随土基模量的增大而减小；AC-20C 中面层层底最大拉应力随土基模量的增大先受压，然后逐渐变向受拉，但变化幅度不大；ATB-25 上基层层底拉应力随着土基模量的增大从受压逐渐变到受拉，但其变化甚微；水稳层层底的最大拉应力随土基模量的增大而减小，但减小的幅度较小，其中水稳基层比水稳底基层变化幅度小。
图 1-2 组合式基层路面结构中土基回弹模量与顶面交工验收弯沉关系曲线图
从图 1-2 可以看出：随着土基模量的增大，沥青层各层的顶面交工验收弯沉有所减小，但减小的幅度甚微；水稳基层和底基层的顶面交工验收弯沉有所减小，但变化幅度不大；未筛分碎石和土基的顶面交工验收弯沉显著降低，说明未筛分碎石和土基的顶面弯沉对土基模量的变化比较敏感。
3.3.2水稳底基层回弹模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析
在其他参数不变的情况下，组合式基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工
验收弯沉随水稳底基层模量的变化情况，随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，AC-13C 上面层层底的最大压应力有所减小，但减小的幅度不明显；AC-20C 中面层层底的最大拉应力变化甚微，且基本受压；ATB-25 上基层随水稳底基层模量的增大先受拉，后逐渐变向受压，但变化幅度不明显；水稳基层层底的最大拉应力显著减小，水稳底基层层底的最大拉应力显著增大，显然水稳层层底最大拉应力对水稳底基层的抗压回弹模量变化较为敏感。随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层的顶面交工验收弯沉有所减少，但减小的幅度不明显，水稳基层的顶面交工验收弯沉有所降低，但变化幅度不大，水稳底基层的顶面交工验收弯沉随其抗压回弹模量的增大下降幅度较大。显然水稳底基层对其抗压回弹模量变化较为敏感。
随着水稳底基层抗压回弹模量的增大，沥青层各层和水稳层的顶面交工验收弯沉有所减小，但当水稳基层抗压回弹模量大于 1200MPa时，各沥青层和水稳层底顶面交工验收弯沉减小幅度不明显，其中水稳基层的顶面交工验收弯沉变化趋势最为明显。
4小结
通过对路面结构弯沉检测结果分析可知：
4.1通过对路面结构类型的分析可知，柔性基层沥青路面的整体强度是三种典型路面结构中最小的，因此，其计算弯沉值要大于半刚性基层沥青路面和组合
式基层沥青路面的计算弯沉值。
4.2通过分析天气情况对路面各结构层弯沉的影响，发现水对路面各结构层弯沉的影响也是不可忽视的，本次调查分析路段地处亚热带~热带湿润季风气候区，温暖多雨，水系发育，地下水补给充沛。另路面施工和检测期间雨水亦充沛。
4.3由路基含水量调查分析也反映了本项目大部分路基天然含水量大于最佳含水量，最大达 22.47%，室内外路基回弹模量实测结果也反映了大多路段路基回弹模量低于设计值，以致成为了路面结构层顶面实测弯沉大于计算弯沉的影响因素之一。
4.4通过对路面结构层施工质量的分析可知，本项目已成型路面各结构层的厚度均能满足设计要求。根据沥青路面设计方法理论体系，可见导致本项目结构层弯沉偏大的主要原因为各结构层的实际回弹模量低于设计文件规定的计算值。
4.5通过对基于实测力学参数的已成型路面各结构层的弯沉分析，说明了现场实测弯沉值与路面使用材料性能实际情况以及现场的自然因素相一致，即成型路面刚度不足除了结构层模量偏低外，也与路基和结构层含水量大有着直接的关系。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。