半刚性基层沥青路面变形粘弹塑性分析.pdf

　公路　2003 年 6 月　第 6 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 2003　 6　 H IGHWA Y Jun N o ( ) 　文章编号: 0451- 0712 2003 06- 0061- 05　　　　中图分类号:U 416 217　　　文献标识码:A 半刚性基层沥青路面变形的粘弹塑性分析 1 1 2 廖敬梅 , 陆　阳 , 周永江 ( 1. 西南交通大学土木工程学院　成都市　610034; 2. 四川省交通厅公路设计院　成都市　610041) ( ) ( ) 　　摘　要: 半刚性基层沥青路面为粘弹塑性材料 沥青混合料面层 及弹性～ 粘塑性材料 路基、土基 组成的复合 层状结构。由循环轮载引起的沥青混合料面层内的粘弹塑性变形, 可由粘弹塑性模型加以模拟; 同时该模型可与弹性 ～ 粘塑性模型统一于一个数值分析程序里, 以模拟半刚性基层沥青路面在各种环境下的工作状况。与传统的层状弹 性计算方法相比较, 粘弹塑性分析既能反映路面结构对行车荷载大小的应力及变形响应, 又能获得不同行车作用时 间下路面的塑性变形。算例分析表明, 半刚性基层的刚度及厚度是影响路面结构力学晌应的 2 个重要而又复杂的因 素, 故设计中应对这 2 项参数加以综合考虑。 　　关键词: 沥青混合料; 半刚性基层; 粘弹塑性; 弹性～ 粘塑性 　　国内已建及在建的以沥青混合料为面层的高等 1　沥青混合料的本构方程 级公路, 绝大多数都采用了半刚性基层, 即路面结构 实际路面受到行车荷载的反复作用产生因塑性 中的一层或数层由水硬性材料组成, 以提高道路的 流动而引起的永久变形, 这种现象可以由循环蠕变 承载及抗变形能力。但对这类路面结构工作原理的 加载试验加以模拟。大量的试验结果证明: 即使在常 [ 3 ] 研究, 目前仍有许多问题尚无定论, 关于其永久变形 温下, 沥青混合料也表现出较明显的粘弹塑性 。因 的产生及发展就是其中之一。众所周知, 路面的永久 此, 观测到的沥青混合料对荷载的变形响应可能为 ( ) 变形 或车辙 是影响沥青路面工作状况的一个重要 弹性、塑性、粘弹性及粘塑性的不同组合, 其中弹性 指标。传统的变形分析基于劲度概念, 假定竖向压缩 及塑性变形与时间因素无关, 它们在加载的瞬间即 应变仅与轮载大小及轮载作用次数有关, 由此对车 完成, 而粘弹性及粘塑性变形则随时间而增长。当然 辙大小进行估算。考虑到应变随深度而变化, 通常将 这样的划分只是理论上的近似。应当强调的是, 在变 路基路面简化为水平层状结构, 各层材料具有不同 形划分基础上建立的本构方程必须与试验的方法相 的力学参数, 车辙的大小即为各结构层永久变形的