層間結(jié)合對瀝青路面設(shè)計(jì)的影響分析

王昕遠(yuǎn)（江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇南京 210014）

層間結(jié)合對瀝青路面設(shè)計(jì)的影響分析

王昕遠(yuǎn)
（江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇南京 210014）

伴隨著瀝青施工材料在公路路面的廣泛應(yīng)用，使得人們對瀝青路面設(shè)計(jì)工作的關(guān)注度也隨之提升。就瀝青路面本身來看，其基層和面層之間的結(jié)合問題一直是影響路面設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本文以瀝青路面的設(shè)計(jì)工作為立足點(diǎn)，就層間結(jié)合對瀝青路面設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。

層間結(jié)合；瀝青路面設(shè)計(jì)；影響

瀝青路面出現(xiàn)層間接觸不良的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)疲勞裂縫、滑移和推移裂縫以及車轍等問題。不僅會(huì)對瀝青路面的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，還會(huì)造成高速公路在使用過程過早的損壞。因此，找出層間結(jié)合對路面設(shè)計(jì)的影響，對于做好瀝青路面的設(shè)計(jì)，預(yù)防層間結(jié)合影響具有十分重要的作用。

一、層間結(jié)合具體狀態(tài)的分析

瀝青路面層間的抗剪強(qiáng)度越好，就代表其層間抗剪切的能力越強(qiáng)，即層間結(jié)合的狀態(tài)越好，十分連續(xù)。正如古德曼研究模型表示的，當(dāng)公路路面的上下兩層出現(xiàn)了相對水平位移運(yùn)動(dòng)，且位移為 vΔ 時(shí)，層間結(jié)合處的剪應(yīng)力就如下圖1所示：

圖1 古德曼力學(xué)模型

如果用代表層間粘結(jié)系統(tǒng)的K對層間結(jié)合處的粘結(jié)狀態(tài)進(jìn)行明確的描述，使對層間結(jié)合影響的分析更具物理意義。因此，通過對模型圖的觀察得知，當(dāng)瀝青路面的上下層之間出現(xiàn)了單位相對水平位移時(shí)，其結(jié)合處的剪應(yīng)力便會(huì)成為粘結(jié)系數(shù)K。而K值越大，層間結(jié)合處粘結(jié)性就越好，比較趨向于完全連續(xù)的粘結(jié)狀態(tài)；反之，層間結(jié)合出的粘接性變越弱，趨向于滑動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)K值為零時(shí)，層間結(jié)合處就會(huì)變成完全滑動(dòng)的狀態(tài)；當(dāng)K值屬于正無窮時(shí)，層間出就會(huì)完全變成連續(xù)粘結(jié)狀態(tài)；反之，就會(huì)處于完全連接和完全滑動(dòng)的粘結(jié)狀態(tài)。通過對古德曼提出的力學(xué)模型進(jìn)行分析得知，利用粘結(jié)系統(tǒng)K分析和評價(jià)瀝青路面層間結(jié)合處的粘結(jié)狀。因此，相關(guān)研究人員和瀝青路面工作的設(shè)計(jì)人員只需要借助實(shí)驗(yàn)的作用來層間結(jié)合處的平均剪應(yīng)力在受到其他作用力時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生的水平位移值，就能夠有效的測定出K值，從而得出層間結(jié)合處不同的粘結(jié)狀態(tài)會(huì)對路面設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響。

二、層間結(jié)合對路面設(shè)計(jì)的影響

我國現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范的要求規(guī)定：相關(guān)人員需要使用公路表面輪系中心彎沉的數(shù)值為基礎(chǔ)完成瀝青路面的設(shè)計(jì)工作，以及需要對基層和底層的拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。因此，我們應(yīng)該利用層間出粘結(jié)K值對道路表面輪系中心的理論彎沉值、瀝青路面底層與基層應(yīng)力狀態(tài)的分析找出層間結(jié)合可能會(huì)對路面設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生的影響。

1、層間結(jié)合對路表論系中心處理論彎沉的影響

通過上文的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)城建結(jié)合系統(tǒng)K 值處于不斷增加的狀態(tài)時(shí)，瀝青路面的層間結(jié)合處的粘結(jié)狀態(tài)就會(huì)逐漸由滑動(dòng)變?yōu)檫B續(xù)粘結(jié)。此時(shí)，設(shè)計(jì)人員計(jì)算出來的理論彎沉值其能產(chǎn)生變化的范圍在于一百零二左右。由此可以看出，瀝青路面基層和面層之間結(jié)合狀態(tài)在變化反對路表彎沉設(shè)計(jì)值的影響相對較小。通過圖3分析研究可以發(fā)現(xiàn)，瀝青路面面層模型在粘結(jié)狀態(tài)出現(xiàn)變化時(shí)，其對K值所代表的層間結(jié)合處粘接性百分率的影響也比較小。當(dāng)K值在零到四千壓強(qiáng)之間時(shí)，便是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論彎沉值最主要的變化范圍；當(dāng)K值在四千壓強(qiáng)以上時(shí)，路面設(shè)計(jì)過程中的理論彎沉值則基本處于恒定狀態(tài)；當(dāng)K值為兩千壓強(qiáng)時(shí)，瀝青路面結(jié)構(gòu)層間結(jié)合處的粘結(jié)狀態(tài)可以達(dá)到了百分之八十七到九十二的站粘性；當(dāng)K值為四千壓強(qiáng)時(shí)，瀝青路面結(jié)構(gòu)本身的粘結(jié)狀態(tài)已經(jīng)具有了百分之九十四到九十七的粘黏度。由此可以看出，其本身的彎沉值的粘結(jié)狀態(tài)已經(jīng)基本處于完全連續(xù)的狀態(tài)時(shí)，其計(jì)算出的有關(guān)公路表面理論完成值同層間結(jié)合完全連續(xù)狀態(tài)下的粘結(jié)狀態(tài)結(jié)果就幾乎處于一致的狀態(tài)。因此，控制好路面設(shè)計(jì)過程中的壓強(qiáng)值與彎沉值，對于保證瀝青路面設(shè)計(jì)水平具有重要作用。

圖2 K值對路表輪系中心理論彎沉影響

圖3 K值與理論彎沉代表的層間粘性百分率

2、層間結(jié)合對瀝青路面底層應(yīng)力狀態(tài)的影響

路面基層和面層之間粘結(jié)狀態(tài)的改變，會(huì)對瀝青路面的底層應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生極大的影響。當(dāng)路面的層間結(jié)合處由完全連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)狀態(tài)時(shí)，瀝青路面底層應(yīng)力的實(shí)際狀態(tài)就會(huì)隨之迅速發(fā)生改變，且實(shí)際的改變量可以達(dá)到原值的兩倍以上。當(dāng)瀝青路面處于滑動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，其底層部分最大的拉力值就會(huì)達(dá)到零點(diǎn)二千帕或者是零點(diǎn)四千帕，這一拉力值就已經(jīng)接近或者是超過了瀝青底層部分所容許的應(yīng)力值。由此可以看出，如果瀝青路面的層間結(jié)合狀態(tài)被改變，粘結(jié)系數(shù) K值變小，層間結(jié)合處處于滑動(dòng)粘結(jié)狀態(tài)時(shí)，就極容易導(dǎo)致瀝青路面層出現(xiàn)疲勞破壞的情況。當(dāng)K值在四千壓強(qiáng)到一千壓強(qiáng)之前時(shí)，瀝青路面底層的應(yīng)用狀態(tài)就會(huì)有拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力。具體如下圖4、5所示：

圖4 K值對瀝青路面底層應(yīng)力影響

圖5 K值同瀝青路面底層應(yīng)力代表的層間粘性百分率

3、層間結(jié)合處模量比變化對路面設(shè)計(jì)影響的分析當(dāng)瀝青路面的基層和面層之間的粘結(jié)狀態(tài)由連續(xù)粘結(jié)變?yōu)榛瑒?dòng)粘結(jié)時(shí)，瀝青底層的應(yīng)力狀態(tài)受面層厚度的影響程度也會(huì)隨之增加。當(dāng)層間結(jié)合處處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，瀝青路面底層的拉應(yīng)力就會(huì)增加，從而導(dǎo)致瀝青路面在運(yùn)行過程中因?yàn)榇嬖诨瑒?dòng)粘結(jié)狀態(tài)這一因素的存在，其本身的運(yùn)行強(qiáng)度被破壞。隨著E2/E1與層間厚度發(fā)生改變，就會(huì)在一定程度上造成瀝青路面實(shí)際的底層應(yīng)力水平所表示的層間結(jié)合粘接性百分率發(fā)生變化。瀝青路面基層和面層間結(jié)合狀態(tài)的變化，對于瀝青底層和路面結(jié)構(gòu)應(yīng)用水平產(chǎn)生的影響是有所不同的。因此，設(shè)計(jì)者需要按照實(shí)現(xiàn)對層間結(jié)合處完全連續(xù)粘結(jié)狀態(tài)所獲得的計(jì)算和驗(yàn)算結(jié)果對路面設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修正，從而確保可以將其層間結(jié)合處粘結(jié)性的百分率可以控制在一定的范圍內(nèi)。

三、結(jié)束語

總而言之，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們生活水平的提升，使得公路運(yùn)輸任務(wù)量也隨之不斷增加。因此，增加高速公路的建設(shè)數(shù)量和類型，不斷應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、施工方案和施工材料來改善高速公路工程的施工建設(shè)質(zhì)量勢在必行。而層間結(jié)合作為能夠?qū)r青路面設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生重要影響的因素，對層間結(jié)合的具體應(yīng)用情況進(jìn)行細(xì)致分析，以此來全面的提升瀝青路面的設(shè)計(jì)水平和整體的施工質(zhì)量是十分必要的。

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1007-6344（2016）06-0053-02