薄層罩面的力學(xué)分析

肖超

摘 要 薄層罩面是路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重要措施之一，本文對薄層罩面的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，分析了薄層模量與原路面各模量之間關(guān)系，并對薄層罩面中的最大剪應(yīng)力與各影響參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：隨著薄層的模量的不斷增大，原路面基層所需最低模量也最值增大，原路面面層結(jié)構(gòu)所需模量隨之不斷降低，路面整體模量略有提升。薄層中的最大剪應(yīng)力其厚度的增大而不斷的減小，隨著荷載在的增大而不斷的增大，隨摩擦系數(shù)增大而增大，隨水平系數(shù)的增大而增大。

關(guān)鍵詞 薄層罩面 模量 最大剪應(yīng)力

中圖分類號：U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)已經(jīng)逐漸被業(yè)內(nèi)所接受，并在國內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究與應(yīng)用，薄層罩面作為一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)近年來成為了研究熱點(diǎn)，但預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的理念并不認(rèn)為路面已經(jīng)發(fā)生破壞，所以在設(shè)計(jì)過程中鮮有力學(xué)分析。我國路面大量的采用半剛性基層，早起病害嚴(yán)重，加之養(yǎng)護(hù)理念的相對落后，所以采用養(yǎng)護(hù)的路面或多或少的存在少量病害，本文針對薄層罩面中的相關(guān)力學(xué)問題展開分析，旨在為薄層罩面養(yǎng)護(hù)過程中的理論分析提供一定的力學(xué)參考。

1路面結(jié)構(gòu)分析

本文將路面劃分為三層，最底層為原路面基層，中間層為原路面面層，最上層為薄層罩面（碾壓式），三層的模量分別為E3、E2、E1，三層總模量為Ec，則各層間的力學(xué)參數(shù)計(jì)算公式如下所示：

2碾壓式薄層罩面力學(xué)分析

按照上述路面結(jié)構(gòu)分析，對各層進(jìn)行動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)，分析E1與各層最低模量之間的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果如下圖1所示。

從圖1可以看出，隨著薄層的模量的不斷增大，原路面基層所需最低模量也最值增大，但增幅遠(yuǎn)小于薄層模量；若薄層模量增大，原路面結(jié)構(gòu)所需模量隨之不斷降低，路面整體模量略有提升。這說明在薄層模量的選取過程中，應(yīng)根據(jù)原路面情況而定，原路面結(jié)構(gòu)模量大，薄層模量可以取值略小些，反正略大。

薄層罩面破損的根本原在于剪應(yīng)力的存在，本文研究了不同參數(shù)下的層間最大剪應(yīng)力的變化，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖處理，如下圖2所示。

分析圖2，薄層的最大剪應(yīng)力隨著其厚度的增大而不斷的減小，基于上述現(xiàn)象，在剪應(yīng)力較大的路段可以適當(dāng)?shù)卦龃蟊雍穸纫詼p小剪切病害的發(fā)生，但整體的效果并不會(huì)特別突出；薄層的最大剪應(yīng)力隨著荷載在的增大而不斷的增大，且增幅較大，說明荷載仍然是薄層中剪應(yīng)力的主導(dǎo)因素；此外，摩擦系數(shù)增大，薄層中的剪應(yīng)力也隨之增大，水平系數(shù)增大，最大剪應(yīng)力也隨之增大，在設(shè)計(jì)過程中必要時(shí)需要考慮上述現(xiàn)象。

3結(jié)語

薄層罩面是路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的重要措施之一，其力學(xué)性能直接關(guān)系到薄層罩面的服務(wù)水平及服務(wù)壽命。薄層模量與原路面各模量之間關(guān)系為：隨著薄層的模量的不斷增大，原路面基層所需最低模量也最值增大，原路面面層結(jié)構(gòu)所需模量隨之不斷降低，路面整體模量略有提升。薄層中的最大剪應(yīng)力其厚度的增大而不斷的減小，隨著荷載在的增大而不斷的增大，隨摩擦系數(shù)增大而增大，隨水平系數(shù)的增大而增大。

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