浅谈路基回弹模量对沥青路面的影响

目前沥青路面早期病害突出，除了重载和施工因素外，大多与路面性能和排水有关。以下是我关于沥青路面路基回弹模量的论文，欢迎参考！

摘要:

以半刚性基层方案为研究对象，利用BISAR3.0软件分析路基回弹模量20~100MPa条件下路面弯沉值和表面剪应力的变化。最后根据数据结果得出以下结论:①随着回弹模量的增大，其对路面弯沉值的影响逐渐减弱，新建公路的回弹模量应确定在40MPa以上；②路基回弹模量对表面剪应力影响不大。

关键词:路基；回弹模量；路面弯沉值；表面剪切应力

0简介

回弹模量在沥青路面结构设计中非常重要，其数值的大小不仅会影响工程造价，还会影响公路的整体使用质量。本文借助BISAR3.0计算软件，深入分析了不同弹性模量对公路弯沉和剪应力的实际影响。

1路面结构方案的确定

就半刚性基层而言，它具有良好的刚度、稳定性和强度，适合作为路面的主要承载层。同时具有造价低、设计施工成熟等诸多优点，是我国常用的典型路面结构。利用单轴和双圆周均布荷载作用下的弹性层状连续体系及其基本理论，分析不同回弹模量水平下弯沉、剪应力、表面压应力和基层拉应力的实际变化规律，以明确回弹模量对公路路面的实际影响。此分析中涉及的参数有标准轴承、垂直载荷等。如果等效圆半径等于10.65cm，则轮距可确定为等效圆半径的3倍。BISAR3.0软件用于计算和分析。为便于计算，假设条件如下:路面横向用Y轴表示；车辆的方向用X轴表示，即路面的纵向；路面的深度方向用z轴表示。计算结果中，拉应力为正值，压应力为负值。当分析一个参数的敏感性时，其他参数不变。

2回弹模量的实际影响分析

2.1挠度影响分析

弯沉值是指路面中所有结构层次和路基整体变形的总和。为了分析弯沉值对回弹模量变化的影响，选取9种情况下的路基回弹模量，变化范围为20~100MPa(增加100MPa)，除弯沉值外各结构层参数不变。通过对比分析路面结构应力，得出回弹模量的实际变化趋势。当路基回弹模量为20MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.58mm和0.53mm，后者占前者的92%。当路基回弹模量为30MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.45mm和0.40mm，后者占前者的90%。当路基回弹模量为40MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.38mm和0.33mm，后者占前者的87%。当路基回弹模量为50MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.33mm和0.28mm，后者占前者的85%。当路基回弹模量为60MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.30mm和0.25mm，后者占前者的83%。当路基回弹模量为70MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.27mm和0.22mm，后者占前者的82%。当路基回弹模量为80MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.25mm和0.20mm，后者占前者的80%。当路基回弹模量为90MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.24mm和0.19mm，后者占前者的79%。当路基回弹模量为100MPa时，路面和路基顶面的弯沉值分别为0.22mm和0.17mm，后者占前者的77%。(1)路面面层弯沉值下降约62%，路基顶面弯沉值下降约67%，路基顶面弯沉值占路面面层弯沉值的百分比在77%~92%范围内。随着回弹模量的增大，其对路面弯沉值的影响逐渐减弱。(2)与回弹模量较小相比，弯沉值实际上影响更大。如果回弹模量小于40MPa，弯沉值曲线有较大的陡度；超过40MPa时，曲线比较平坦[2]。

2.2剪应力影响分析

在车轮施加的侧向力作用下，表层会产生一定的剪应力。同时借助BISAR3.0软件，分析了不同回弹模量对剪应力的影响。当回弹模量小于30MPa时，以单个圆形荷载的中心位置为控制基准点，主要讨论深度和回弹模量对剪应力的影响。

2.3表面压应力影响分析

利用BISAR3.0软件，计算双圆荷载中心各位置的路面底部竖向应力，确定路基回弹模量为30MPa。根据计算，表层底部垂直应力在双圆荷载中心外15.98cm处达到最大值。选取不同层位分析深度引起的垂直应力的实际影响，选取6cm、9cm和15cm层位深入研究垂直应力对基底模量的实际影响。从分析结果可以看出，表层的垂直应力与深度成反比，即随着深度的增加，表层的垂直应力减小。路基回弹模量对压应力影响不大。

2.4拉应力对基底的影响分析

在半刚性基层中，无论各层是连续的还是滑动的，面层通常都处于受压区，起不到控制作用，所以基层的拉应力是路面结构的主要控制因素。实践表明，基底拉应力是结构层开裂的主要原因。路面在使用过程中，会长期承受荷载，长期处于应力和应变的叠加变化下，导致结构强度不断降低。荷载达到一定次数后，基层的拉应力会引起路面开裂。通过分析路基模量对基底拉应力的影响，可知回弹模量由20MPa提高到100 MPa，基底拉应力下降了31%。

3结论

本文借助BISAR3.0计算软件，以半刚性基层方案为主要研究对象，探讨不同回弹模量对弯沉和剪应力的实际影响。最后可以得出以下结论:(1)路基顶面弯沉值约占路面弯沉值的80%~90%，其对路面弯沉值的影响随着回弹模量的增大而逐渐减弱。当回弹模量在40MPa以内时，基于此，新建公路的回弹模量应在40MPa以上，以提高路面的整体承载能力。(2)深度在10cm以上时，表层剪应力随深度增加而明显降低，说明路基回弹模量不会对表层剪应力产生太大影响，提高回弹模量并不是解决波浪、打桩等病害的有效措施。(3)随着深度的增加，表层的垂直应力减小。路基回弹模量对压应力影响不大。(4)基底拉应力是结构层开裂的主要原因，提高路基回弹模量会降低对基底拉应力的实际影响。

参考资料:

【1】康建勋。路基回弹模量的变化规律及其对沥青路面结构的影响[J].交通世界，2015(7):108-109。

苏·。路基回弹模量对沥青路面设计参数的影响[J].通信科学与技术黑龙江，2013 (8): 9-10。

李惠勋。路基回弹模量对沥青路面结构设计的影响分析[J].交通世界，2016 (32): 34-35。

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