重载道路结构层受力分析及层间结合状况评价研究

摘要

超载会造成路面累计当量轴次的急剧增加,引起疲劳开裂、车辙、剪切推移等形式的早期破坏,大幅度地减少道路的使用寿命,极大地影响公路建设的投资效益。对道路结构层在不同工况下的力学响应进行分析,有助于指导道路的设计和管理。根据我国沥青路面设计规范,道路结构层间的接触状况假设为完全连续,这与实际情况是不相符的,在这种假设下进行理论计算,其结果的准确性自然难以保证。因此,对于新建或已建道路层间结合状况进行评价,消除不良的层间结合,对预测道路早期病害、制定道路的养护和修复计划都有十分重要的意义。
　　 本文以河南省某物流通道为依托工程,道路结构层模型及材料特性依该工程实际选取。用Abaqus软件对不同工况下道路的力学相应进行分析,尝试用弯沉盆指数评价道路层间结合状况,最后结合现场试验,对评价的结果进行验证。
　　 论文的主要研究内容及结论如下:
　　 1.对我国现行高等级道路的重载、超载情况进行调研,确定荷载范围及轮印模型。
　　 2.用Abaqus软件分析路面结构在不同工况(超载、施加水平应力、不同层间摩擦系数)下结构层的力学响应。分析结果表明:在施加水平荷载和不施加水平荷载的情况下,最大弯沉和最大压应力都与荷载等级呈良好的线性相关关系。施加水平荷载的情况下,面层底部的剪应力显著增大。层间摩擦系数对最大弯沉值、层底拉应力和层间结合处径向应力差都有较大影响。面基层间摩擦系数对路表弯沉影响较大,面面层间摩擦系数对层底拉应力影响较大。
　　 3.建立不同层间摩擦系数与弯沉盆指数的相关关系,用实测弯沉值来评价道路层间的结合状况。分析结果表明:F1/F2与面面层间摩擦系数有良好的相关关系。AI1/AI2、F1/F2、SCI/BCI的值都能与面基层间摩擦系数建立良好的相关关系。
　　 4.在试验路段对应点取钻芯取样,做抗剪切试验。实测结果表明:评价结果与实测结果一致,弯沉盆指数F1/F2的值可以用来评价面面层间结合状况。