固原公路工程建设沥青混凝土结构组合的影响

2017-10-26 20:41:43 银川公路工程建设
        固原公路工程建设沥青混凝土结构组合的影响!沥青混凝土的4类车辙中,失稳型车辙对沥青混凝土路面的影响最大,不仅与沥青面层的结构组合有关,而且与沥青面层中面层材料的选择和内部级配亦有密切联系。乔英娟等以不同沥青层材料、不同沥青层结构组合以及不同基层为研究对象,以沥青层的侧向位移为评价指标,通过建立沥青路面三维有限元模型,分析研究指出,当沥青混合料上、中面层结构组合不协调时,上面层极易出现侧向流动而发生失稳变形。董泽蛟等通过7种混合料组成的3种路面结构的车辙试验对比分析认为,当面层各层的模量不产生间断变化且结构组合较协调时,荷载作用下的变形分布比较均匀,路面结构整体抗车辙能力一定程度上可以提高。其原因在于各层模量相差较大的面层导致相对较小模量层或层间成为薄弱区域,在荷载作用下应力得不到有效扩散而分布不均,造成变形的累积和车辙的产生。沥青面层结构中面层的流动变形是车辙变形的主要根源,可占车辙变形的60%。吕伟民利用层状弹性体系计算软件BISAR3.0计算得到各剪应力,通过理论分析认为,沥青面层中的最大剪应力出现在中面层。张争奇等根据具体的路面结构及其材料,从路面各结构层变形的角度验证了中面层出现剪应力最大值τmax,并通过有限元计算不同深度处应力的大小,结果表明τmax出现在距离路表面6cm左右。原因可能是在初期荷载作用下,中面层可以较好地将荷载传递和分散到承载面积较大的下面层,使应力变小和变形缓慢,从而避免出现车辙;在下面层压实之后,中面层成为荷载的主要作用区域,并承受剪应力的循环作用,导致混合料的动态剪切模量降低,而当中面层抗剪强度小于荷载作用下的剪应力时,就会出现剪切流动变形,造成荷载处沥青上面层下凹,两边凸起,形成车辙;

        此外,可能造成路表积水,在温度和荷载作用下,容易造成路面的过早损坏。董轶等通过沥青混凝土路面有限元蠕变模型,分析中面层结构对路面抗车辙性能的影响,模拟结果表明:沥青车辙与沥青混凝土的中面层两者可通过蠕变参数建立密切相关的函数方程,认为沥青中面层的材料参数与蠕变参数A和n之间相互影响,即蠕变参数n与车辙对蠕变参数A的敏感性呈正相关,而蠕变参数A与混合料的车辙深度呈正相关,与混合料增加的速率呈反相关。由董轶等的模拟分析还得到适当增加中面层厚度可以有效减小车辙深度的结论。因此,沥青混凝土的车辙与中面层材料的选择以及厚度的设计紧密相关。固原公路工程建设沥青面层结构中保证其中面层一定的厚度、剪切模量的连续性与材料组合的协调性,有利于变形的整体扩散和均匀分布,可以有效减小车辙深度和提高路面的抗车辙能力。

        沥青混凝土蠕变的发生始终伴随着蠕变变形,导致其整体稳定性破坏,抗剪能力降低,失稳型车辙产生的可能性增加,是影响车辙的一个重要因素。根据沥青混凝土材料的粘弹性,蠕变可分成蠕变迁移、蠕变稳定和蠕变破坏3个阶段。其中,蠕变迁移阶段和蠕变破坏阶段对车辙的影响比较小。栗培龙等对3种级配沥青混合料的静态蠕变试验研究表明:蠕变迁移阶段的材料不断压实,蠕变速率越来越小,材料完全压实后,材料内部形成完全密实的骨架结构,粘结力和锁结力增大,集料扩散和滑移的可能性减小,固原公路工程建设路面整体性和稳定性好;到蠕变破坏阶段时,路面已经损坏,研究蠕变对车辙的影响已经没有意义。对车辙影响最大的是蠕变稳定阶段,沥青混凝土材料的选择、路面运营过程中的温度以及荷载决定着稳态蠕变变形的大小。通过理论分析得知,温度不仅影响沥青砂浆的性质,同时也影响沥青混凝土的蠕变,因为沥青混合料的模量在温度的循环作用下呈非线性减小。低温环境下,沥青混合料的稳态蠕变速率对温度变化的敏感性较大;而高温环境下,沥青砂浆的粘滞性凸显,胶结料的粘结力、集料颗粒之间的内摩阻力和锁结力及其抗剪强度降低,在荷载作用下矿料之间产生的切向应力分量促使骨料沿接触面发生滑移,沥青混凝土的蠕变激活能减小和高温稳定性降低,蠕变变化速率加快和蠕变变形发展导致失稳型车辙形成。
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