瀝青路面泊松比及模量對流動性車轍影響研究

肖耀輝

（山西省交通建設工程監理總公司，山西 太原 030012）

現代的瀝青路面車轍破壞最為嚴重，有人認為，［1］瀝青路面的厚度越大，車轍發生的深度越大，瀝青路面越薄，車轍發生的深度越小，通過路面的實際發現，事實不完全這樣，殼牌設計手冊認為車轍深度不是隨厚度增加而一直增加，而是存在一個界限厚度，車轍深度隨瀝青層厚先減小后增大的過程，此厚度一般在15～25 cm之間，英國對路面的開挖調查分析認為在18 cm左右。［2］我國半剛性基層瀝青路面，隨著軸載的增加，使得中面層承受剪切流動性變形深度增加，為了減小中面層剪切流動性變形，采用加強型的中面層材料，但也出現了上面層車轍的現象，車轍現象十分嚴重，［3］這些現象表明，在路面結構組合中，三層結構強度模量不合理，只能使荷載應重分布而產生更多的車轍，從而使應力集中造成局部過早的破壞。

在材料的比例極限內，由均勻分布的縱向應力所引起的橫向應變與相應的縱向應變之比的絕對值稱為泊松比。在設計時，瀝青混凝土模量和泊松比選用固定值，對不同溫度時表現的很不合理，瀝青混凝土模量和泊松比對溫度具有很高的敏感性，瀝青混凝土模量和泊松比對不同溫度是變化值。［4］所以，本文運用改變模量和改變泊松比進行分析瀝青混凝土流動性車轍側向位移的變化。泊松比是溫度的函數，由于上面層溫度變化很大，相對中下面層溫度變化不大，所以，上面層瀝青混凝土泊松比為0.35～0.50之間，中下面層泊松比選固定的值0.35。60 ℃上面層模量選350 MPa，選用加強中面層的思路，變中面層模量，分別為250 MPa、350 MPa、500 MPa、700 MPa，見表1。

表1 60 ℃下瀝青混凝土流動性車轍影響表

運用ANSYS，SOLID45單元建立8個節點單元三維空間模型，計算以半剛性基層瀝青路面不同面層模量，不同上面層泊松比60 ℃瀝青混凝土的側向流動結果。

1 不同模量組合時，上面層側向位移變化趨勢

通過分析，不同模量組合時，上面層側向位移變化，見圖1。

圖1 上中面層模量組合，上面層橫向位移趨勢圖

從圖1得知，①當上面層泊松比小于0.45時，瀝青混合料向雙輪中央流動，當泊松比大于或等于0.50時，瀝青混合料向雙輪外側流動。②當上面層泊松比在0.45～0.50之間時，不同上中面層模量比變化時，瀝青混合料不向雙輪內側和外側流動。

2 不同模量組合時，中面層橫向位移變化趨勢

通過分析，不同模量組合時，上面層側向位移變化見圖2。

從圖2得知，①中面層瀝青混凝土側向位移全為向雙輪輪臺外側流動。②隨上面層泊松比的增大，中面層側向流動越強烈。③隨著中面層模量的增大，中面層側向流動的趨勢越來越小。

3 不同模量組合時，下面層橫向位移變化趨勢

通過分析，不同模量組合時，上面層側向位移變化見圖3。

從圖3得知，①下面層側向位移隨上面層泊松比的增大而增大。②下面層的側向位移與上中面層的模量比變化沒有很大的影響。③不管上中面層模量如何變化，下面層的側向位移只是向雙輪外側流動，不會向雙輪中間流動。

圖2 上中面層模量組合，中面層橫向位移趨勢圖

圖3 上中面層模量組合，下面層橫向位移趨勢圖

4 結束語

（1）半剛性基層瀝青混凝土，高溫下上面層泊松比<0.45時，上面層沒有向輪胎外側流動的趨勢，只向雙輪內側流動；當上面層泊松比在0.45～0.50之間時，不同上中面層模量比變化時，瀝青混合料不向雙輪內側和外側流動；當上面層泊松比大于或等于0.50時，上面層側向流動變得十分劇烈。

（2）上面層泊松比增大，中面層向雙輪外側流動的可能性增大；中面層模量增大，中面層向雙輪外側流動趨勢變小。

（3）上面層泊松比增大，下面層向雙輪外側流動的可能性增大；上中面層模量比減小到0.5時，下面層流動性明顯增大。

（4）在高溫下，當上面層泊松比0.45～0.50之間時，增加中面層勁度模量，可以使瀝青層整體側向流動減小，當上中面層模量比為0.5時，上中面層整體流動性車轍減小十分明顯。

1 張劍飛.提高認識完善管理攻克瀝青路面早期破損的頑癥——在全國瀝青路面技術研討會上的講話［Z］.交通部網站，2005.7

2 關偉.瀝青路面車轍形成機理及影響因素分析［J］.山西交通科技，2006（5）：30～33

3 張廣、劉洪海.瀝青路面施工過程中下承層平整度不傳遞特性的理論分析與實驗研究［J］.公路交通科技，2007（8）：39～41

4 喬英娟.瀝青混合料位移場測定與流動性車轍分析［D］.大連：大連理工大學，2008