全厚式长寿命沥青路面设计研究.pdf

96 科技研究 城市道桥与防洪 2008年12月第12期 全厚式长寿命沥青路面设计研究 唐健娟。龚凤刚，刘润有 (天津市市政工程设计研究院，天津市300051) 摘要：为了研究沥青混合料疲劳极限理论在全厚式长寿命沥青路面设计中的应用，该文通过对传统的力学经验设计法和 全厚式长寿命沥青路面设计法的分析比较，结果表明当基层层底拉应变小于疲劳极限时．不会出现疲劳破坏。为确保路面 结构的整体完整性。提出将基层层底拉应变和路基顶部压应变作为全厚式长寿命沥青路面的设计指标。通过建立有限元模 型，对路面结构力学响应进行分析，兼顾安全性和经济性的要求，比选出较为合理的路面结构组合设计方案。 关键词：全厚式长寿命沥青路面；力学经验法；疲劳极限；有限元模型；力学响应 中圈分类号：U416．217文献标识码：A文章编号：1009—7716(2008)12-0096-03 在40年代初提出的多层弹性模型，一部分采用有 0 引言 限元方法。系统的思想和系统技术引入了路面领 全厚式长寿命沥青路面设计理论基础是沥青 域，产生了路面管理系统和路面设计系统的概念。 混合料疲劳极限(FatigueLimit)理论，所谓疲劳极 传统的柔性路面结构设计中，针对结构层疲 限就是指沥青混合料存在一个弯拉应变临界点． 劳破坏的设计指标为结构层底部拉应变(或拉应 当路面结构的弯拉应变低于此值时，沥青混合料 力)。在这些设计方法中，通常认为沥青混合料 层底就不会产生疲劳损伤，这个拉应变临界点对 的疲劳寿命与疲劳应变(或疲劳应力)存在如下 应的就是疲劳极限。 关系【2l： 全厚式长寿命沥青路面作为一种新的设计理 lg*=k+nlg (1) 念，其设计的根本理念是实现路面损坏模式的转 式中IⅣ广疲劳寿命； 变，即从“自下而上”的损坏转变为“自上而下”转 占——沥青混合料层底拉应变； 型11。设计理念的转变伴随着设计指标的变更，我 k，n——通过试验回归得出的常数。 国路面设计路表弯沉作为设计指标，并以层底拉 Ⅳ，可以根据设计年限内的累计标准轴载得 应力作为验算指标。对于全厚式长寿命沥青路面 到，将得到的M代人上式得到的占值就是“容许 设计，其力学设计指标应该如何选取，本文将对全 拉应变”，再以此为设计指标或验算指标进行路面 厚式长寿命沥青路面结构设计进行探讨与研究， 结构层的厚度计算。根据这种思想，柔性路面在经 并给出基于力学经验法的全厚式长寿命沥青路面 。历了一定数量的交通荷载作用之后，必然会产生 设计指标。 疲劳裂缝。传统的力学经验法设计正是基于传统 路面结构设计要解决的根本问题就是在结 的疲劳理论，应变值与疲劳寿命之间存在良好的 构的安全性与经济性之间找到一种合理的平衡， 双对数线性关系，可以用图l表示。 力求以最经济的途径，使建造的路面结构能满足 各项预定功能的要求，本文将利用有限元软件进 L098 行路面结构响应分析，对路面结构优化设计进行 研究。 1 基于力学经验法的路面结构设计 1．1传统的力学经验法设计 计算机技术和力学的发展，使得力学分析成 LogN 为可能，产生了力学经验法。力学经验法：是以力 圈1 传统的力学经验法设计 学分析为基础，将力学分析结果与经验、调查或试 1．2全厚式长寿命沥青路面设计 验结果结合起来的方法。大多数是基于Burmister