摘要：本篇文章以省道大修工程为依托，对于不同的级配碎石厚度，通过BISAR软件进行了沥青路面的力学计算，并研究分析了路表弯沉、半刚性基盛底拉应力的最大值产生位置，分析研究了倒装式沥青路面的运用寿命。相应的试验研究表明：伴随增加级配碎石的厚度，路标弯沉的现象逐渐减少，路面的疲劳寿命也开始降低。配置碎石基层并增加厚度对于设计基层未开裂的沥青路面来说具有不利的影响，但也能在一定程度上降低基层开裂造成沥青面层方面的影响。以下的观点仅供参考和借鉴。
关键词：倒装式沥青路面；碎石厚度；疲劳寿命
引言：目前，我国路面的主要结构形式就是半刚性基层路面，因为其具有刚度大、承载力强以及水稳定性能高的基本特点，但这种基层也具有一定的缺陷。这种基层会有干缩、温缩开裂的现象，扩张发展为裂缝，蔓延到沥青面层，对于路面形成初次破坏，影响道路的功能发挥状况，缩减了沥青路面的使用寿命。所以，为了对于裂缝延展产生的不利影响进行基本的控制，在这种情况下，相应的专家学者提出了一种新型的路面结构，倒装沥青路面，在沥青表面层和半刚性基层之间设置分级砾石基层，在一定程度上进行应变能对基层开裂的影响吸收，使应力能够被分散，应用这种结构方式能够延缓产生反射裂缝。沥青混合料具有多层的空间网络系统。相应的结构厚度对于沥青路面的发挥性能方面会产生直接的影响。分级砾石基层在性能方面是柔性基层，是倒装路面的重要层。基本的结构厚度在路面性能发挥作用上的实际影响具有一定的研究意义，优化处理并选择合理的碎石厚度，能够保证工程项目建设的经济合理性，意义深远。全国主要高速公路主要是沥青路面。随着交通负荷和环境因素的长期耦合，在人行道上有各种类型的病害发生。在这之中，路面的主要病害就是裂缝（特别是基层的反射裂缝），它的存在对沥青路面的舒适安全和持久性产生了不利影响。因此，减少基层反射裂缝的发生是道路设计和维护管理人员的一项十分重要的任务。
1沥青路面基本的结构参数
在对沥青路面进行基础设计研究工作时，相应的技术人员直接将路面结构材料设置为均匀连续。本文采用BISAR软件在一定程度上计算不同砾石厚度的道路力学指标，对于产生的变化规律进行重点关注。计算基础条件下使用的轴载荷为标准轴载BZ2-100，载荷模式为双均布载荷，轮胎地面压力为0.7MPa，等效半径为10.65c，层接触条件为不完全顺利接触。所选择的倒装沥青路面部分的结构参数如表1所示。
表1 路面结构计算参数
注：级配碎石厚度20cm 为实际厚度，其他厚度为计算对比参数。
2设置碎石厚度在沥青路面力学响应方面的作用
2.1产生的路表弯沉变化
衡量沥青路面总体承载力的指标可以通过路标弯沉实现，对于路面的刚度能进行一定程度上的反映，是设计路面的关键的控制标准，从铺设碎石基层的路面角度上来说，路表弯沉的作用十分重要。通过bis软件计算出与双园荷载中心不同距离的路表弯沉，具体研究分析了路表弯沉荷载位置和碎石基层厚度的变化趋势，结果见图1和图2
从图1可以看出，随着双圆负荷距离的增加，路面弯沉先增大后减小。当距双圆负荷中心的距离为32r时，路面偏转具有最大值。从图2中可以看出，砾石的厚度逐渐增加，产生路表弯沉开始逐渐下降，面层层底不配置级配碎石基层时，路表弯沉为0.4583mm。通过相应的分析得出，配置碎石基层，能够降低反射裂缝产生的可能性，使路面的路表弯沉能够有效降低，控制弯沉对于设计路面来说是有利的。在相应路面的设计规范中对于路面的弯沉90%由路基提供并明确规定，因此要基本控制路面的弯沉程度，提升路基的模量，并且适当增加碎石的基层厚度对于减小路面的路表弯沉也具有一定的作用。
2.2产生的面层层底挂应力的变化
针对倒装式沥青路面而言，配置碎石层能够有效降低反射裂缝产生的可能性，在基层未产生开裂时，和半刚性基层路面进行比较，在倒装式路面的面层底拉应力运用状况进行的研究比较少。在这样的基础条件下，分析倒装路面的表层拉应力，在基层没有开裂的情况下研究，具有重要意义。使用BISAR计算倒角表面在距双圆负荷中心和裂缝路面厚度不同距离处的表面层拉应力。具体结果见图3和图4
从图3中可以看出，路面变形的规律是相似的。随着距双圆负荷距离的增加，表层的底层拉应力也先增大后减小。拉应力达到最大值3/ 2r。从图4可以看出，砾石基层的结构和相应厚度的增加对路面的设计工作产生了不利影响，但本文的计算条件是结构层处于理想状态。也就是说，半刚性基层没有发生裂纹。一般来说，在外部环境的影响和影响下，半刚性基层会产生不同形状和大小的裂缝，不同载荷形式的影响会在一定程度上被忽略。根据对砾石路面裂缝扩展和使用寿命的分析，已知对于倒装沥青路面，当存在横向贯通裂缝时，半刚性基层的底层拉应力基本上是与基层的未降解的基层的下层拉应力相同，因此可以在一定程度上设置相应的砾石基层。减少由基层破裂引起的对表面层的实际影响。
3设置碎石厚度在沥青路面结构寿命上的作用
在表面层上具有裂缝基层的沥青路面有两种状态：一种是在表面层底部开裂，相应的轴载频率是开裂寿命。其次，表层的底部裂缝逐渐扩展到路面的整个宽度，轴载频率是反射裂缝的延长寿命，它们一起是整个寿命。通过分析研究发现，生成的基层裂纹表面，配置级配碎石层能够使路面的阻力降低，对于反射裂缝进行一定程度的控制。通过国家公路路面设计规范所推荐的疲劳方程对于路面的寿命进行计算工作。会有这样的结论：半刚性基层沥青路面的疲劳寿命要大于倒装式沥青路面，配置级配碎石层并增加厚度对于路面的疲劳寿命来说具有一定的影响，对于产生原因进行分析研究，计算沥青路面寿命是在基层未开裂的基础条件下进行的。
4结束语
（1）路面偏转，沥青表面的底部拉应力和内部垂直拉应力达到最大值32r。在双圆荷载中心处可以获取半刚性基层底拉应力最大值，路面的承载力对于不同结构层位的受力存在的影响具有差异性（2）随着砾石基层厚度的逐渐增加，路面弯沉大大降低，而半刚性基层拉应力和层数不同。因此相应的级配碎石能够使基地层的受力在一定程度上减小，防止基层开裂，对于基层出现反射裂缝的现象进行控制。（3）对于基层未开裂的沥青路面设计来说，级配碎石基层增加厚度会产生不利的影响，导致沥青路面缩减疲劳寿命，该位置的垂直应力也呈下降趋势，可以减少基层开裂对沥青表层的不利影响。从基层裂缝沥青路面看，配置级配碎石层可以使沥青路面的受力一定程度上降低，对于反射裂缝能够进行一定程度上的控制，反射裂缝的整个寿命随着基层厚度的增加而减小。所以，研究设计相应的倒装式沥青路面时，要综合考虑配置级配碎石的厚度，为工程项目的实施带来便利。
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论文作者:贾磊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：基层论文; 路面论文; 碎石论文; 厚度论文; 裂缝论文; 沥青路面论文; 倒装论文; 《基层建设》2018年第34期论文;