沖擊荷載作用下路面彎沉分析

蔣志琳

(湖南中大設計院有限公司，湖南 長沙 410004)

1 試驗段路面結構及鋪筑形式

選取的試驗段路面結構及鋪筑形式，見表1、表2。

表1 四種路面結構形式

表2 四種路面鋪筑形式

2 落錘式彎沉儀(FWD)試驗簡介

(1)FWD傳感器距離布設

表3 FWD傳感器距離布設

(2)FWD試驗方法與原理

FWD的加載系統(tǒng)、加載原理及檢測試驗分布見圖簡化示意圖,見圖1～圖2。

圖1 FWD檢測過程 圖2 FWD檢測原理

3 彎沉值溫度修正

為了能夠更直觀的表明溫度對瀝青路面彎沉值的影響，通過施加0.7 MPa荷載，分別模擬不同溫度下(10 ℃～30 ℃)的瀝青路面彎沉曲線，結果見圖3。

圖3 不同溫度下瀝青路面彎沉值對比

由圖3可知，不同溫度下同一個測點，彎沉值差別很大，說明溫度的影響明顯；同一側點相同荷載下，彎沉值隨著溫度的變化而變化，且隨著距離加載中心水平距離的增加而減小。因此，下文中將動彎沉均換算成標準溫度20 ℃下的彎沉值。

4 沖擊荷載作用下路面彎沉值

每種路面結構選擇三個加載點：中心點、兩個邊角點，每個測點在各級位下進行3次加載，分別記錄測試結果，并將實測的沖擊荷載下各級荷載最大彎沉值繪制動態(tài)彎沉值曲線，見圖4～圖7。

圖7 路面結構四動態(tài)彎沉值

圖4 路面結構一動態(tài)彎沉值

由圖4可知：彎沉值增加量在六級、七級荷載時大于前五級荷載時的增加量，在兩個板角時更加明顯。

由圖5可知：中心點前五級荷載的平均彎沉值增加量與六級七級時的增加量相差不大，差值為-0.25×10-2mm；板角(二)的差距最為明顯，增加量差值為-0.625×10-2mm。

圖5 路面結構二動態(tài)彎沉值

由圖6可知：中心點的前五級荷載彎沉值平均增加量與六級七級荷載時的差異較大，差值為-2.05×10-2mm，板角(二)的差距最大，差值為-3.3×10-2mm。

圖6 路面結構三動態(tài)彎沉值

由圖7可知：中心點的彎沉值隨荷載等級的增加而急劇增加，六、七荷載的平均彎沉值增加量與前五及荷載時的差值為167.475.05×10-2mm，板角(二)的差異值更大，差值達-216.275×10-2mm。

依據圖4中板中測點所繪制的彎沉值，進行各級荷載下的彎沉值曲線進行擬合，其結果見表4、表5。結果表明各級荷載下的關系式相關系數均大于0.95，為高度擬合。

表4 水泥混凝土面層結構在各級荷載下FWD彎沉盆擬合公式

表5 瀝青混凝土面層結構在各級荷載下FWD彎沉盆擬合公式

5 結 論

選取四種路面結構形式及不同的鋪筑方式，采取七級荷載對四種路面結構進行落錘式彎沉儀試驗，根據實測的動態(tài)彎沉值繪制彎沉值曲線圖。分析表明，四種路面結構在施加動態(tài)七個級位的荷載后，加載點彎沉值在六、七級荷載作用時比前五級荷載作用時的增加量要大很多。