2011年造价员考试市政工程路面结构层模量及厚度的力学性能

导读: 本文主要讲述2011年造价员考试市政工程路面结构层模量及厚度的力学性能分析，包括结构层模量对路面结构的影响以及结构层厚度对路面结构的影响等内容。
导言
1.结构层模量对路面结构的影响
根据近几年来许多研究者进行的大量计算成果，分析得出，随面层模量值的增加面层层底受到的压应力减小，逐渐向拉应力转化；当面层材料的面层模量值超过1600MPa时，对减轻路表车辙的作用并不明显，反而路面耐疲劳性能大大降低；基层层底拉应力随着面层模量值的提高而逐渐降低。最大剪应力峰值随着面层模量的增加而减少,而最大弯沉值随着面层模量的增加而同样呈现减少趋势，路表弯沉逐渐降低，但降低的速率较为缓慢，总体上来说面层模量对路表弯沉的影响不是很大。温度升高,沥青混凝土的抗压回弹模量减小,分析显示,当面层模量减少时,所承受的最大剪应力峰值是增加的,这说明路面结构的抗剪能力在夏天最为不利。面层材料抗压回弹模量值在20℃和l5℃时的模量差值愈大，面层层底拉应力愈大。l5℃时面层材料抗压回弹模量值愈大，上层层底拉应力愈大。
1.2基层模量
用弹性层状理论体系和有限元方法分析均可得出：基层模量的增大可以减小路表弯沉，从而降低路面的总厚度，不会产生结构性车辙。但随着模量的增加，弯沉减小的速度明显减小；基层模量的增大，可以有效减小面层底面的拉应力,沥青混凝土层底弯拉应变迅速下降，基顶压应变还会变小，面层和基层内的压应力增大，但变化幅值不是很大。
然而过大的基层模量会导致面层内过大的压应力,会使沥青混凝土产生压密变形,会导致车辙,同时会使基层底面出现拉应力。并且，基层模量的增大，面层中的剪应力也会增大，使路面产生剪切破坏的概率增大。研究表明高模量半刚性基层引起的沥青表面层最大剪应力值明显高于规范所推荐模量值的半刚性基层引起的最大剪应力值。
另外，有计算结果表明,增加基层刚度可减小路面车辙破坏,但可能加速裂缝的产生，增加基层厚度虽可减小路表弯沉，但对抗车辙能力的提高则不太明显。所以在路面设计中，应当对这两个因素，加以认真的研究,以获得合理的设计方案。
底基层模量对路面弯沉的影响较大，底基层模量的增大会有效减小路表弯沉和基层底面拉应力，且底基层模量对土基顶面压应变比较敏感。底基层的模量增加时，面层底面温度最大拉应力减小，但幅度很有限,最大荷载拉应力减小。由此可知采用回弹模量高的底基层材料对提高路面荷载疲劳寿命有一定的好处。
1.4土基模量
2.结构层厚度对路面结构的影响
面层越厚，轮隙弯沉随着面层的增加而减少的越多。面层厚度为4～8cm时，面层越厚，底基层底面的弯拉应力随着面层模量的增加越小，但弯拉应力的变化差越大。随着面层厚度的增加，面层层底由受压状态逐渐向受拉状态转化，而底基层层底拉应力逐渐降低。上面层厚度变化对路面结构最大剪应力峰值的影响相对基层来说要显著些，但也并不十分突出。
2.2基层厚度
基层厚度变化对半刚性基层沥青路面结构层最大弯拉应力、面层层底应力有较为明显的影响。随着基层厚度逐渐增加,沥青路面面层底部的拉应力逐渐减小，因此基层厚度的增加对面层的弯拉应力有利。增加基层厚度可以减轻基层的开裂程度。从分析结果看来，半刚性基层对厚度的敏感性很大，增加其厚度能够有效地增加其疲劳寿命，因此，对于半刚性基层路面的设计，应采用较厚的设计方案。
在一定的范围内基层厚度的变化，不管是半刚性基层还是柔性基层，也无论荷载分布形式如何，对路面最大剪应力的影响并不明显。尽管基层厚度对最大剪应力的影响不太明显，但仍有一定的变化规律，即随着基层层厚的增加，路面所承受的最大剪应力峰值呈微弱增大的趋势，且其位置均处于上面层。
底基层厚度的变化对沥青路面弯沉值和面层层底应力的影响均非常显著。随着底基层厚度的增加,沥青路面的弯沉值和面层层底应力都有很大程度的减小。适当增加底基层的厚度,可以提高路面的强度和它的使用寿命，有助于降低基层裂缝的扩展。
不同厚度的沥青层和基层组合,影响表面层局部剪切破坏的最大剪应力值和沥青层底疲劳开裂的最大弯拉应变值有较大的变化。半刚性基层沥青路面,由于基层具有很高的强度,能满足汽车的行驶而不破坏,沥青面层不起强度作用只起功能作用。因此,沥青面层厚度可适当减薄,对全国大多数地区来讲,高等级公路半刚性基层沥青路面之沥青面层的合理厚度为12～6cm。
3.结语

相关推荐：市政清单各类文件样表格式汇总