干线公路重载交通沥青路面结构的强度及耐久性研究

摘要

随着国民经济的持续增长,我国的公路事业获得了快速发展,但由于交通量的急剧增加和超载车辆超常增多造成了大量沥青路面的早期损坏,这种破坏现象对于干线公路尤为严重。因此,开展干线公路重交通沥青路面强度及耐久性研究具有重要的现实意义。
　　 本文选取河南省干线公路典型的沥青路面结构形式,采用ABAQUS有限元软件建立了相应的力学计算模型,系统分析了沥青路面结构在标准荷载和超载情况下的力学响应。并采用BISAR软件计算了结构层厚度和路基处治对道路综合性能的影响。主要研究结果如下:
　　 1对于典型的沥青路面结构,在标准荷载作用下,沥青面层整体处于受压状态,在轮缘部位剪应力急剧增大,在深度为6cm～8cm范围内剪应力达到了最大值:基层中的应力和应变较小,而底基层中拉应力较大,接近石灰稳定砂砾的容许抗拉强度。
　　 2通过对超载情况的调查和分析,选取单轴荷载300kN进行路面力学响应验算。计算结果表明:对于典型的沥青路面,各结构层的受力变形规律与标准荷载作用下基本一致,仅底基层层底弯拉应力超过材料的劈裂强度,超载作用是路面结构发生破坏的主导因素,影响了道路的正常使用寿命。
　　 3对于典型的沥青路面结构,使用Bisar软件计算了基层厚度、底基层厚度等因素变化对路面综合性能的影响。计算结果表明:随着基层、底基层厚度的增加,道路的疲劳寿命明显提高,因此,通过增加道路基层、底基层的厚度来提高道路疲劳寿命是经济可行的。通过对3％石灰处治土、5%石灰处治土和砂砾处治路基的分析可以得出,路基处治能够得到理想的效果,各种路基处治工艺均能使道路寿命得到较大的提高。在受水作用影响的区域,可以选用砂砾处治或者砂砾与石灰联合处治的方法。
　　 4针对平顶山市干线公路重载交通的实际情况,通过以上对比分析,总结了三种典型的沥青路面结构。计算结果表明,三种路面结构的疲劳寿命都满足了重载交通沥青道路的设计要求。