级配碎石夹层路面结构的断裂力学分析.doc

第32卷第4期 2009年4月 合肥工业大学学报(自然科学版) JOURNAL 0F HEFEI UNIVERSITY()F TBCHNOUOGY V01．32 No．4 Apr．2009 级配碎石夹层路面结构的断裂力学分析 蒋育红1， 黄晓明2， 廖公云2 (1．安徽工业大学建筑工程学院，安徽马鞍山243002；2．东南大学交通学院，江苏南京210096) 摘要：半刚性基层沥青路面容易产生反射裂缝，实践证明在沥青路面中设置级配碎石夹层可以有效地减少 反射裂缝的产生。文章基于J峨～QUS有限元计算方法，通过断裂力学分析得出在沥青面层结构下设置级配 碎石夹层结构，可以大大减小底基层的反射裂缝应力强度因子，防止反射裂缝的发生；同时适当增加下基层模 量可以减缓基层反射裂缝的扩展，从而为沥青路面结构合理设置级配碎石夹层提供理论依据。 关键词：级配碎石；沥青路面；反射裂缝；断裂力学；有限元法 中图分类号：U416．214 文献标识码：A 文章编号：1003— 5060(2009)04-0511加4 Fracture mech锄ics analysis of paVement st加cture with a saIIdwich Iayer of unbound graded ag罂．egate JIANG Y巾hon91， HUANG Xia伊min酽， LIA0 Gong．yun2 (1．Sc}啪l of Ci、ril El嘶rir培＆ArcKtecture，AIlhui Ullive鹅ity of TechnoIogy，Ma’ansh卸243002，CKml 2．T眦sportatiorI GDllege， S0utlle龉t Umversity，N觚jillg 210096，chilla) Abst嗽t：The semi_rigid base asphalt pavement is easy to produce renection cracks，and it is proVed that setting a sandwich layer of unbound graded aggregate under the asphalt pavement can prevent re- nection cracking effectively．By using the ABAQUS finite el锄ent methl弭and through fracture me- chanics analysis，this paper draws a conclusion that setting a sandwich layer of unbound graded aggre— gate under the asphalt pav锄ent can reduce the stress intensity factor of the subbase and prevent re- flection cracking effectively． Simultaneously the suitable increasing of the the subbase modulus can sIow dowll the expansion of reflection cracking． The results provide a theoretical basis for reaSonable setting of the sand、^rich layer under the asphalt pav锄ent． Key words：unbound graded aggregate；asphalt pav锄ent；reflection cracking；fracture mechanics；fi— nite element method O 引 言 一种悬浮密实式的结构，其强度主要依靠无机结 合料的剂量。实践证明，半刚性基层的强度过高 近年来我国新建的高速公路大部分采用的是 使得基层开裂从而导致沥青路面产生反射性裂缝 半刚性基层沥青路面结构，这种半刚性基层强度 的问题日益严重LlJ。 高，刚度大，为沥青路面提供了有力的支撑，因此 级配碎石由于是松散粒料结构，不传递拉应 半刚性沥青路面通常具有较小的弯沉，能适应交 力、拉应变。当其作为上基层材料时，处于三向受 通量的发展和重载交通的需要。但是，由于半刚 压的状态。这些结构上的特点以及特殊的受力状 性基层中细颗粒部分较多，尤其像二灰碎石，基层 态使得级配碎石层能充分吸收其下卧层裂缝释放 中的粗集料己经不能或很难形成嵌挤，从而形成 的应变能，从而达到抑制裂缝的效果。文献[2]提 收稿日期：2008-06— 2