基于傳感器監(jiān)測的柔性基層瀝青路面合理性論證

張艷紅　王曉帆

(長安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1)　西安　710064)

(中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司2)　北京　100097)　(中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司3)　北京　100097)

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基于傳感器監(jiān)測的柔性基層瀝青路面合理性論證

張艷紅1,2)王曉帆2,3)

(長安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1)西安710064)

(中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司2)北京100097)(中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司3)北京100097)

摘要：作為一種新型的瀝青路面，柔性基層瀝青路面一直因力學(xué)狀況與實(shí)際的吻合性不明確而使應(yīng)用受阻.以廣州某工程為依托，選取三種典型的柔性基層瀝青路面，采用Bisar 3.0與Matlab7.0相結(jié)合，全面分析路面的受力狀況，并通過在現(xiàn)場埋設(shè)應(yīng)變片，實(shí)時監(jiān)測路面應(yīng)力水平并與理論計(jì)算結(jié)果相對比.結(jié)果表明：輪隙中心是柔性路面彎拉應(yīng)力與彎拉應(yīng)變的峰值所在點(diǎn)；面層層底為柔性路面高彎拉響應(yīng)的集中層位，面層頂部為結(jié)構(gòu)受剪高峰；現(xiàn)場實(shí)測的試驗(yàn)路濕度數(shù)據(jù)與室內(nèi)試驗(yàn)的含水量、密度結(jié)果相關(guān)性好；室外應(yīng)力檢測數(shù)據(jù)與室內(nèi)計(jì)算結(jié)果的規(guī)律吻合、數(shù)量級相同，實(shí)際驗(yàn)證了理論計(jì)算結(jié)果.

關(guān)鍵詞：道路工程；柔性路面；傳感器；彎拉應(yīng)變；剪應(yīng)力

張艷紅(1985- )：女，博士生，主要研究領(lǐng)域?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)與力學(xué)

0引言

早在1987年9月召開的第18屆世界道路會議上，許多學(xué)者普遍認(rèn)為半剛性路面表面的裂縫是半剛性基層引起的反射裂縫.至此，許多國家就開始對柔性基層進(jìn)行了深入研究和應(yīng)用.柔性基層主要有半開級配大粒徑瀝青碎石混合料LSM、密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層混合料、半開級配或開級配的排水瀝青碎石混合料基層、級配碎石等.在國內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)及技術(shù)基礎(chǔ)的水平所限，長期以來，各級公路大多是用半剛性材料修筑路面基層和底基層.關(guān)于柔性基層材料的應(yīng)用研究近2年來才逐漸得到人們的重視，在實(shí)際工程中的應(yīng)用仍是空白，僅有個別單位進(jìn)行過室內(nèi)試驗(yàn)研究和鋪筑過試驗(yàn)段[1-3].雖然柔性路面在歐美發(fā)達(dá)國家均已得到了理論與實(shí)踐的論證，但在我國，國內(nèi)現(xiàn)有的大多數(shù)研究僅僅是停留在理論層面上，對實(shí)體工程的研究也大多只是進(jìn)行了普通的路況監(jiān)測，柔性路面在理論上的優(yōu)越性并沒有真正在工程實(shí)體中被論證.據(jù)此，文中將以廣州某工程為依托，從理論上分析柔性路面的受力特點(diǎn)，通過在現(xiàn)場埋設(shè)應(yīng)變片，實(shí)時監(jiān)測路面應(yīng)力水平并與理論計(jì)算結(jié)果相對比，將理論研究與現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合，為柔性基層瀝青路面的實(shí)際應(yīng)用提供參考.

1理論計(jì)算與分析

1.1計(jì)算說明

1.1.1路面結(jié)構(gòu)方案

選取3個代表性的柔性路面方案,見表1～3.

表1　柔性路面方案1及材料參數(shù)

1.1.2車輪荷載

為了與現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)條件相匹配，車輪荷載采用標(biāo)準(zhǔn)軸載100 kN，荷載半徑10.65 cm，雙輪中心距15.975 cm.層間條件采用完全連續(xù)[4].

表2　柔性路面方案2及材料參數(shù)

表3　柔性路面方案3及材料參數(shù)

1.2力學(xué)響應(yīng)分析

以Bisar3.0為工具，采取路面全深度范圍加密計(jì)算的模式，考慮層間完全連續(xù)條件，計(jì)算柔性路面在路面結(jié)構(gòu)厚度范圍內(nèi)的主要力學(xué)響應(yīng)分布.

1.2.1彎拉應(yīng)變

國外理論-經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中，混合料的疲勞性及混合料在路面結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)是判斷道路使用壽命的理論基礎(chǔ).瀝青混合料疲勞極限的提出從根本上解釋了長壽命瀝青路面存在的機(jī)理.疲勞極限是指：當(dāng)作用于瀝青混合料的拉應(yīng)變小于某一數(shù)值時，混合料能夠承受無限次荷載作用，相應(yīng)的拉應(yīng)變值被稱為疲勞極限.面層的彎拉應(yīng)變水平高低可間接反映路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞開裂的可能性.因此，借鑒國外瀝青路面的設(shè)計(jì)理念，文中以面層的最大拉應(yīng)變作為評判指標(biāo)[5].

匯總各結(jié)構(gòu)方案的面層最大彎拉應(yīng)變見表4.各方案在道路橫斷面與行車方向的彎拉應(yīng)變空間三維分布圖見圖1.

表4　柔性路面方案面層最大拉應(yīng)變計(jì)算結(jié)果

圖1　柔性路面彎拉應(yīng)變?nèi)S分布圖

1) 由表4可見，各方案的結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)變均集中在面層層底的輪隙中心處，這主要是由于3個方案在結(jié)構(gòu)組合設(shè)置上的部分相似性：瀝青面層或?yàn)r青處治層下直接鋪筑級配碎石基層.可見，對于柔性方案而言，面層與級配碎石基層界面將成為結(jié)構(gòu)高彎拉應(yīng)變層位，級配碎石層與瀝青混合料層的剛度迥異使得基面結(jié)合面的應(yīng)變水平驟增.由于本次計(jì)算采用的是動態(tài)模量，因而計(jì)算出的結(jié)構(gòu)應(yīng)變水平總體不高，且各方案之間相差不大.

2) 從結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)變出現(xiàn)的位置來看，各方案在面層底出現(xiàn)結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)變峰值，而基層處于較低的彎拉應(yīng)變水平.而國外柔性路面一般采用面層拉應(yīng)變指標(biāo)作為設(shè)計(jì)控制，因而僅從應(yīng)變控制的角度上講，3個結(jié)構(gòu)方案的破壞模式將是自上而下，而非源于基層破壞引起的結(jié)構(gòu)性破壞，維修和養(yǎng)護(hù)較為方便.路面可通過定時的養(yǎng)護(hù)來保持在較長的使用壽命周期內(nèi)維修較高的使用性能.

3) 由圖1可見，3個方案在道路空間中的彎拉應(yīng)變分布圖總體上較為相似，曲面均是呈較為平滑的分布，僅在面層層底時拉應(yīng)變達(dá)到頂峰而形成一個突起的棱面.具體來講，路面在路表往下的上層深度內(nèi)承受壓應(yīng)變，隨著深度的遞推，應(yīng)變逐漸過渡為拉應(yīng)變，且沿深度遞增，最后于基面結(jié)合處達(dá)到拉應(yīng)變峰值.在基層深度范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)承受較為平穩(wěn)的拉應(yīng)變水平，大小隨深度遞增呈先減小后增加的趨勢，但總體變化幅度較小.

1.2.2彎拉應(yīng)力

長期以來，我國一直以瀝青層及半剛性材料層底的拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，以防止層底疲勞開裂的產(chǎn)生.本研究另以結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)力作為比選指標(biāo)，以反映各結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力分布狀態(tài).匯總各結(jié)構(gòu)方案的結(jié)構(gòu)最大彎拉應(yīng)力見表5.各方案在道路橫斷面與行車方向的彎拉應(yīng)力空間三維分布圖見圖2.

為了更清楚地反映各個方案在各個結(jié)構(gòu)層底的彎拉應(yīng)力水平的變化情況，也便于與后期現(xiàn)場埋設(shè)的應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，在此列出各方案在各結(jié)構(gòu)層底的彎拉應(yīng)力值，見表6.

表5　柔性路面結(jié)構(gòu)最大彎拉應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

圖2　柔性路面彎拉應(yīng)力三維分布圖

表6　柔性路面結(jié)構(gòu)各層層底彎拉應(yīng)力分布情況表

1) 由表5知，各方案均在靠近面層層底的輪隙中心處出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的最大彎拉應(yīng)力，而非在基層部分，可見無論從彎拉應(yīng)力或者彎拉應(yīng)變的角度控制，3個方案均符合國外長壽命路面的設(shè)計(jì)理念，即把路面破壞控制在路表一定深度，不需對結(jié)構(gòu)進(jìn)行大中修，保持路面長期路用性能.

2) 就各方案比較而言，方案1的結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力水平最低，這主要是由于方案1設(shè)置了40 cm的瀝青面層，而面層作為結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力的主要承擔(dān)層位，較厚的面層有力地削弱了結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力水平.其余兩個方案的面層厚度雖然也是30 cm以上，但是對拉應(yīng)力的消散作用遠(yuǎn)不如方案2明顯.

3) 由圖2可知，與彎拉應(yīng)變的分布不同，3個方案的彎拉應(yīng)力分布圖在曲面中部有一個明顯的突變和轉(zhuǎn)折，且突變的位置位于靠近面層層底處.結(jié)構(gòu)從路表往下承受一定范圍的拉壓交替，當(dāng)完全轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力后，其大小隨深度延伸而增加，最終于靠近面層層底的深度處達(dá)到了結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力的峰值.隨后應(yīng)力實(shí)現(xiàn)驟變，由應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)為基層上部的壓應(yīng)力，亦即基層承受的是上壓下拉的應(yīng)力狀態(tài).具體來講，在基層范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力先由壓應(yīng)力過渡為拉應(yīng)力，隨后應(yīng)力逐漸增大，當(dāng)達(dá)到級配碎石基層層底時，基層應(yīng)力達(dá)到峰值，但該峰值遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)面層出現(xiàn)的應(yīng)力峰值.達(dá)墊層后，結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力呈減小趨勢.

綜上，從彎拉應(yīng)力分布圖上可以很明顯地看出，面層層底為柔性路面承受高彎拉應(yīng)力的集中層位.在車輛荷載的反復(fù)作用下，結(jié)構(gòu)由于極限抗彎拉強(qiáng)度不足而引起的疲勞開裂首先將在面層層底產(chǎn)生，而非基層層底.這對于路面后期的維修養(yǎng)護(hù)是極為有利的[6-12].

1.2.3剪應(yīng)力

面層為結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力主要承擔(dān)區(qū)域.文中以3個柔性路面的面層最大剪應(yīng)力反映結(jié)構(gòu)受剪水平高低，計(jì)算結(jié)果見表7.繪出3個柔性路面方案的三維剪應(yīng)力分布見圖3.

表7　柔性路面結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

1) 由表7可見，3個柔性路面方案的最大剪應(yīng)力均出現(xiàn)于路表距輪隙中心約3.2 cm的位置處.可見對于柔性路面而言，在層間連續(xù)的條件下，路表為結(jié)構(gòu)高受剪區(qū)域，因此該類路面對于表面層的抗剪切、抗推移性能要求極高，這與國外長壽命瀝青路面的設(shè)計(jì)理念是一致的，即采用高性能的抗磨耗層作為表面層，以滿足路表高抗剪、抗滑要求.

圖3　柔性路面剪應(yīng)力三維分布圖

2) 由圖3可見，柔性路面在荷載主要影響寬度范圍內(nèi)的剪應(yīng)力分布并沒有呈較規(guī)則變化.具體來講，輪隙中心附近的路表承擔(dān)了結(jié)構(gòu)的極高剪應(yīng)力，隨后剪應(yīng)力沿深度延伸先減小后增大，直至達(dá)到面層層底，剪應(yīng)力達(dá)到次峰值.從曲面上看，在基面結(jié)合處，剪應(yīng)力出現(xiàn)了驟降，并在基層范圍內(nèi)持續(xù)呈衰減趨勢.可見，基層范圍的剪應(yīng)力已削弱至較小，面層頂部才是柔性路面在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要抗剪區(qū)域.

1.3結(jié)構(gòu)力學(xué)特征綜合分析

1) 方案1路面總厚度達(dá)100 cm，其中在力學(xué)上占絕對主導(dǎo)的面層厚度有40 cm.在面層的設(shè)置上，根據(jù)各層位的功能選擇了3個粒徑相異的瀝青混合料作為主要的應(yīng)力消散層，并在其下設(shè)置雙層廠拌瀝青處治層來彌補(bǔ)柔性基層剛度及強(qiáng)度上的不足.瀝青處治層模量介于面層及基層之間，其設(shè)置大大優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的受力，可以有效地避免因面基層剛度差異過大而在面層層底產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力及應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)各結(jié)構(gòu)層的協(xié)同受力.就力學(xué)響應(yīng)而言，方案2的彎拉應(yīng)力與彎拉應(yīng)變高峰均集中于瀝青處治層與級配碎石層界面.與其他方案相比，該方案由于設(shè)置了較厚的面層，使得結(jié)構(gòu)整體的彎拉應(yīng)力水平較低.

2) 方案2的路面總厚度也是100 cm，但面層厚度較薄，僅有34 cm.該方案采用了四層混合料作為瀝青面層，充分保證了結(jié)構(gòu)承載和受力的需要.基層采用的是3層17 cm的級配碎石，一方面是考慮到施工壓實(shí)厚度的需要，另一方面經(jīng)過結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，西二環(huán)交通壓力較大，必須采用足夠厚度的級配碎石來使結(jié)構(gòu)滿足受力要求.就本文計(jì)算的彎拉響應(yīng)來看，由于級配碎石層與瀝青面層的模量差異較大，因此反映到力學(xué)響應(yīng)上表現(xiàn)為面層層底的彎拉應(yīng)力水平較高，明顯高于方案1.結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)變卻由于面層的優(yōu)化設(shè)計(jì)而達(dá)到了較低的水平.

3) 方案3是3個方案中總厚度最薄的結(jié)構(gòu).其路面總厚度為91 cm，其中面層厚度達(dá)36 cm，能很好起到消散荷載的作用.具體來講，面層上部采用的是兩層普通的瀝青混合料，其下設(shè)置了2層大粒徑瀝青碎石，一方面起到抗疲勞、抗車轍、抗變形的作用，另一方面也能在瀝青混合料層與級配碎石層之間起到一個材料與力學(xué)的過渡，在2種剛度迥異的結(jié)構(gòu)層之間形成一種緩沖，保證路面的整體受力協(xié)調(diào)性.在基層的設(shè)置上，該方案采用了雙層20 cm的級配碎石層，主要是考慮到避免多層施工容易引起的層間不連續(xù)接觸，導(dǎo)致路面受力惡化.就力學(xué)響應(yīng)而言，方案3的彎拉響應(yīng)均介于方案1與方案2之間，總體上受力較均衡.

2路面性能監(jiān)測與力學(xué)驗(yàn)證

3個試驗(yàn)路方案分別鋪筑于不同路段，進(jìn)行路面性能監(jiān)測，從而與室內(nèi)理論分析結(jié)果進(jìn)行對比.其中：方案1鋪設(shè)于A段，方案2鋪設(shè)于B段，方案3鋪設(shè)于C段.

2.1傳感器布設(shè)方案

對柔性路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行長期性能觀測，在基層底面和土基頂面埋設(shè)相應(yīng)的傳感器設(shè)備，測定該位置處的應(yīng)力情況.考慮到環(huán)境因素對路面結(jié)構(gòu)的影響，在瀝青混凝土面層深度范圍內(nèi)埋設(shè)溫度傳感器，在土基內(nèi)部埋設(shè)濕度傳感器，測定面層深度范圍內(nèi)的溫度場以及土基內(nèi)部的濕度狀況.

2.1.1土壓力計(jì)

在土基頂面和上基層頂面各埋設(shè)一個土壓力計(jì)，測定相應(yīng)結(jié)構(gòu)層頂面的壓應(yīng)力.壓力計(jì)位于應(yīng)變計(jì)陣列的中心延長線上，距離陣列中心2 m以上，見圖4.

圖4　土壓力計(jì)平面布置示意圖

2.1.2溫度傳感器

傳感器埋設(shè)在硬路肩中心線上，溫度傳感器布置見圖5.

圖5　溫度傳感器埋設(shè)方案

2.1.3濕度傳感器

在每種路面結(jié)構(gòu)的土基內(nèi)埋設(shè)一個探針，探針分別在10，30，50 cm處各設(shè)置一個傳感器(共3個)，埋設(shè)在外車道中心線上.

2.2傳感器工作測試

試驗(yàn)路施工完成后，對各傳感器進(jìn)行了現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，檢驗(yàn)傳感器的成活情況.溫度和濕度傳感器由CR800數(shù)采自動采集，應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)用DI785進(jìn)行采集.其中，溫度計(jì)以及土體壓力計(jì)全部正常工作，成活率為100%，方案2所在B段落的濕度傳感器在工作2個月后發(fā)生故障，成活率為75%.

2.3室內(nèi)外數(shù)據(jù)對比與分析

2.3.1溫濕度數(shù)據(jù)

濕度數(shù)據(jù)見表8，由于濕度的日變化很小，表中只給出了1 d中某一時刻的值.由表8可見，3段試驗(yàn)路傳感器測得的體積含水量均在20%～40%之間.而室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明的路基土的質(zhì)量含水量為9.5%～18%，密度為1.9～2.2 g/cm3，換算為體積含水量為18%～39.6%，相關(guān)性較好.另外，3種結(jié)構(gòu)土基不同深度的濕度分布情況不盡相同，由以下一些因素造成.

1) 各試驗(yàn)段路基材料與高程不同.A，B段高度相同，C段路基頂面回填了9 cm的石屑，D段路基頂面回填了11 cm的石屑.

2) 各試驗(yàn)段填土不同.方案1處于挖填交界處，方案2為挖方，方案3段均為填方.各試驗(yàn)段土基均分層壓實(shí)，不同深度的土質(zhì)也不盡相同.

3) 3個段落的路面結(jié)構(gòu)均不相同，其中C段為大粒徑碎石，滲水能力最強(qiáng).

4) B段在基層施工過程中，曾出現(xiàn)濕度傳感器內(nèi)部元件被振松，挖開后進(jìn)行了重新安置，因此對靠近路基頂面位置的濕度有一定影響.

表8　各試驗(yàn)段不同深度的體積含水量

3段試驗(yàn)路的溫度變化規(guī)律一致.以B段日溫度變化為例，見圖6.從圖中可以看出，約靠近路表溫度變化越明顯：凌晨5:00達(dá)到最低值，14:30達(dá)到最高值；隨深度增加溫度變化幅度減小，變化相位滯后；當(dāng)太陽輻射減弱，路面開始放熱時，路表溫度將低于路面內(nèi)部的溫度.

圖6　方案2不同深度的溫度日變化

2.3.2應(yīng)力數(shù)據(jù)

將試驗(yàn)路通車1 a后的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)與前期室內(nèi)理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比匯總見表9.

表9　各試驗(yàn)段應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)

由表9可見：

1) 室內(nèi)的計(jì)算結(jié)果明顯偏小，而室外傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)，但二者在同一個數(shù)量級上，這說明室外的監(jiān)測數(shù)據(jù)是較為可靠的.分析二者區(qū)別的原因，這主要是由于在室內(nèi)計(jì)算時假設(shè)的層間條件為完全連續(xù)接觸，材料參數(shù)也取的是動態(tài)參數(shù)，因此計(jì)算條件較理想；而室外的監(jiān)測數(shù)據(jù)則受到傳感器埋設(shè)、溫濕度、層間接觸、施工工藝等各方面條件的影響，因此實(shí)際條件較為惡劣，不可能達(dá)到室內(nèi)理想狀態(tài)下的數(shù)值，總體數(shù)據(jù)偏大；

2) 就各段對比而言，無論是理論值還是實(shí)測值，3個路段的土基頂面壓應(yīng)力與上基層頂面壓應(yīng)力水平排序均為C段>A段>B段.可見理論與實(shí)測反映出來的各路段的應(yīng)力水平高低的規(guī)律是一致的，這也從側(cè)面反映實(shí)測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)在變化規(guī)律上的一致性.

3) 單就實(shí)測數(shù)據(jù)而言，土基頂面的壓應(yīng)力均大于基層頂面，這是由于土基頂面的壓力計(jì)要多承受級配碎石基層或半剛性基層的自重作用，上層結(jié)構(gòu)的施工碾壓也可能對其產(chǎn)生一定的影響；而實(shí)測數(shù)據(jù)中土基頂面壓應(yīng)力與上基層頂面壓應(yīng)力的相對大小則沒有規(guī)律.

4) 由理論計(jì)算知，柔性路面在面層層底處的彎拉應(yīng)力最大.而實(shí)測顯示該層位的應(yīng)力水平并沒有計(jì)算結(jié)果高，由此可知，柔性路面的實(shí)際力學(xué)分布特征與理論計(jì)算是有一定差別的，但這種差別是由計(jì)算中的各種假設(shè)條件造成的.

綜上，考慮到現(xiàn)場實(shí)測條件的變異性，室內(nèi)外應(yīng)力水平存在差異是可以接受的.從各段數(shù)據(jù)變化規(guī)律、數(shù)值數(shù)量級等角度來看，室外監(jiān)測的應(yīng)力數(shù)據(jù)是可以作為室內(nèi)計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證.實(shí)測結(jié)果顯示3個柔性結(jié)構(gòu)的面層層底應(yīng)力水平并不高，因此可見由于級配碎石層與瀝青混合料層材料剛度差異引起的面層層底疲勞破壞并不會很快發(fā)生，柔性路面較其他類型路面的優(yōu)越性得到體現(xiàn).

3結(jié)論

1) 柔性路面面層層底的輪隙中心處是結(jié)構(gòu)彎拉應(yīng)力與彎拉應(yīng)變的峰值所在點(diǎn)位.因此從受力的角度上講，要求該層具有優(yōu)良的抗疲勞性，能抵抗車輛荷載重復(fù)作用而不產(chǎn)生疲勞開裂.

2) 柔性路面的最大剪應(yīng)力出現(xiàn)于路表距輪隙中心約3.2 cm的位置處，面層層底為剪應(yīng)力次峰值承擔(dān)區(qū)域.

3) 面層頂部是柔性路面在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要抗剪區(qū)域.

4) 柔性路面彎拉應(yīng)力分布特點(diǎn)為：在面層頂部及基層上部，結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)由受壓轉(zhuǎn)為受拉的拉壓過渡，隨后拉應(yīng)力沿深度延伸而遞增，并于面層層底達(dá)彎拉應(yīng)力峰值，基層層底達(dá)拉應(yīng)力次峰值.

5) 柔性路面的面層層底為結(jié)構(gòu)高彎拉響應(yīng)的集中層位，面層頂部則為結(jié)構(gòu)受剪高峰，因此柔性路面的破壞模式為自上下的形式，即把路面破壞控制在路表一定深度，不需對結(jié)構(gòu)進(jìn)行大中修，即可保持路面長期路用性能.

6) 現(xiàn)場實(shí)測的試驗(yàn)路濕度數(shù)據(jù)與室內(nèi)試驗(yàn)的含水量與密度結(jié)果相關(guān)性較好.

7) 由于室內(nèi)計(jì)算條件的理想化，考慮到現(xiàn)場實(shí)測條件的變異性及限制，室外實(shí)測土基及基層應(yīng)力水平明顯較室內(nèi)計(jì)算結(jié)果大.考慮到現(xiàn)場實(shí)測條件的變異性，室內(nèi)外應(yīng)力水平存在差異是可以接受的.

8) 室內(nèi)外的各路段數(shù)據(jù)變化規(guī)律一致、數(shù)值處于同一數(shù)量級上，室外監(jiān)測的應(yīng)力數(shù)據(jù)可較好地印證室內(nèi)計(jì)算的結(jié)果.

參 考 文 獻(xiàn)

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Proof on Rationality of Flexible Base Asphalt

Pavement Depending on Sensor Monitoring

ZHANG Yanhong1,2)WANG Xiaofan2,3)

(KeyLaboratoryofHighwayEngineeringinSpecialRegionofMinistry

ofEducation,Chang’anUniversity,Xi’an710064,China)1)

(ChinaHighwayEngineeringConsultingGrouplimitedcompany,Beijing100097,China)2)

(ChinaCommunicationsFirstHighwayEngineeringBureauHighwayInvestigation

andDesignInstituteLimitedCompany,Beijing100024,China)3)

Abstract：As a new type of asphalt pavement, application of flexible pavement is hindered from applying for the inconsistency between mechanical condition and practice. Based on west second ring road of Guangzhou city, the paper chose three kinds of typical flexible base asphalt pavement，making use of the software including bisar 3.0 and Matlab 7.0 to analysis the mechanical condition comprehensively. In addition, by means of inbuilt strain foil in field to monitor pavement stress level in time and compare with theoretical results. The results showed that middle of tire gaps was the peak point of bending-tensile stress and bending-tensile strain for flexible pavement; bottom of surface layer was the layer whose bending-tensile stress was maximum for flexible pavement while top of surface layer was the layer whose shearing stress was the highest; there showed well relativity between humidity data tested from field and liquid water content、density obtained from indoor test; Outdoor stress data was in accordance with indoor results on choosing regular and order, which proofed the theoretical result.

Key words：highway engineering; flexible pavement; sensor; bending-tensile strain; shearing stress

收稿日期：2015-12-11

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2016.01.024

中圖法分類號：U416.2