沥青加铺层荷载应力分析

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1、38道路交通．城市道桥与防洪2011年1月第1期沥青加铺层荷载应力分析羊明(贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司，贵州贵阳550000)摘要：对于旧水泥混凝土路面上直接加铺沥青层路面结构，板接缝处是整个路面的薄弱环节，在荷载作用下，接缝上面的AC层会产生应力集中，反射裂缝容易由此产生。故有必要对接缝处AC层在荷载作用下的应力、位移进行计算与分析，为加铺设计方法提供理论依据。．关键词：沥青加铺层；临界荷位；应力分析中图分类号：U418．8文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)ol一0038—05荷载边缘切缝布置)和对称荷载(荷

2、载跨缝对称布1计算模型置)，以及混凝土板路面宽度是根据车道宽度确定旧混凝土板上加铺AC层路面结构，其接缝的，故荷载跨缝分布的可能性很小。加铺沥青层后处的计算模型既区别于弹性层状体系，也不同于荷载作用位置范围可能会增大，分析中考虑了如弹性地基上的板，本研究采用有限元程序ANSYS下荷载情况(见图1)。计算，为便于分析，采用如下假定：(1)水泥混凝土板与地基间光滑接触。现行规范中对板底应力计算时，认为地基对板的水平方(二二)④向摩阻力可以忽略，而按层问光滑考虑。对于己使用多年旧混凝土板，由于使用期内温度应力、荷载应力的反复作用与环境因素的影响，使土基

3、与板、()()＼／、间的约束进一步减小。(2)水泥混凝土板与沥青层间完全连续。沥青层加铺前，混凝土板上要洒粘层油，从而增加了板与沥青层之间的粘结。(3)接缝考虑一定宽度、无传荷。纵缝中虽设有拉杆，但其目的是防止板的横向位移，计算中通图1荷位分布图常不考虑传荷作用；横缝大多为缩缝，采用假缝形式居多，故在计算中不计入传荷作用。第一种情况为荷载作用于板纵缝处，考虑相(4)地基为弹性半空间地基(E地基)。我国沥邻两块板，计算轮载与轴载(图1中①处)。青路面和刚性路面设计传统上都以弹性模量E第二种情况为荷载作用于板横缝处，并从板作为设计参数。中向板边移动，

4、考虑相邻两块板，计算轮载与轴(5)各层材料具有线弹性，以E，表征。载，轮载分为偏载与对称荷载(图1中②处1。第三种情况为荷载作用于板角处，考虑相邻2临界荷位分析四块板，轮载按偏载与对称荷载分别计算(图1中临界荷位的确定与对象有关。普通混凝土板③处)。的临界荷位是轴载作用于纵缝边缘中部，这时板本次试验采用静态弯沉仪(贝克曼梁弯沉仪)底产生最大应力。对于旧混凝土板加铺沥青面层，和后轴为100kN的标准轴载车(一侧双轮荷载：／／0：：为控制沥青层出现反射裂缝，就以沥青层内应力、50±1kN；轮胎充气压力：0．7±0．05MPa；单轮传位移的不利状态作为

5、选择临界荷位的依据。压面当量圆直径：21．30±0．5cm)进行弯沉测量。由于混凝土板有纵缝和横缝，荷载情况可分横缝检测时，后轴位置在板的中部，后轴距横缝距为双轮组轮载与轴载，荷载布置时又分为偏载(即离19-22em，弯沉仪或弯沉差专用设备测点安放位置，对于加载板测点其距横缝距离均2～3cm；收稿日期：2010—06—24作者简介：羊明(1980一)，男，湖南邵阳人，工程师，从事交通纵缝弯沉检测时，其后轴位置在纵缝边缘中部，后工程监控检测工作。轴一侧双轮轮隙中心距纵缝33～36em，测点安放2011年1月第1期城市道桥与防洪道路交通39位置，对于

6、加载板测点其距纵缝距离均2～3cm；计算中发现，当沥青层厚度在12em以内时，板角弯沉测试时，后轴一侧放置在板角，双轮轮隙沥青层基本处于受压状态，故计算分析时以沥青中心距纵缝33～36cm，双轮轮隙中心距横缝层剪应力与接缝两侧最大弯沉差为主。19～22cm，另一侧放在横缝边缘，双轮轮隙中心距从表1中可见：荷载作用于板中纵缝附近时，横缝1922em，测点位置见图2。轮载IJ3、轴载z均产生最大剪应力、最大弯沉差(即双轮载作用于板缝一侧)。轴载作用时，剪应E}_力与弯沉差较轮载的大，但幅度很小。(2)荷载作用于板横缝处具体的荷载位置与计算结果见图4、

7、表2。轴0日．田载情况是在图示轮载左侧加上另一侧轮载。当／／,x=26cm时，荷载切于板的自由边；x=225cm时，言。轮载作用于板中间。I(a)横缝匕_部图2测点位置计算参数为板长5rn，宽4．5m，沥青混凝土模量E=1500MPa，泊松比=O．25，沥青层厚度h=6cm，水泥混凝土板模量E=30000MPa，泊松比=O．15，水泥混凝土板厚度h=20cm，基础模量E=100MPa，泊松比s=0．35，接缝宽度0．8cm，所加图4荷载作用于板横缝荷载为标准荷载(BZZ一100kN)，加载应力为0．7MPa。表2荷载作用于横缝计算结果(1)荷载作

8、用于板纵缝处图3、表1给出了具体的荷载位置、形式与计算结果，L。k为轮载，z。～z为单轴载。IoIX0FTlq从表2可以看出，荷载L只要