水稳碎石基层微裂对沥青路面结构宏观力学行为影响分析

易小波

摘要 水泥稳定类基层微裂技术指对基层经1～3 d短期养护，采用振动压路机对该其进行碾压，使之出现微细裂缝网络，以减少路面层反射性裂缝的发生概率。文章以沥青路面结构力学状况为依据，通过沥青路面结构选择、材料参数确定、荷载参数优化、计算统计等，对微裂沥青路面结构力学指标与不同轴载水平间关系加以分析，旨在为同类项目建设提供技术参考、借鉴。

关键词 公路工程项目；水泥稳定类基层；微裂技术；试验检测

中图分类号 U416.214文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0132-03

0 引言

微裂前与微裂后水稳碎石基层间的最主要差异表现为模量降低，随着水稳碎石层材料养生期的增加其模量水平可逐步恢复。基层微裂后，沥青路面结构的最大剪应力、最大拉应力、路面弯沉等力学指标均出现了显著变化。该文将对基层微裂与路面基层结构力学行为之间的内在关联，进行了详细分析。

1 沥青路面结构力学分析模型

室内试验结果显示，保持养生期为2 d，水泥剂量为4.5%的情况下微裂，并控制抗压回弹模量，使微裂损伤度为30%～50%，此时沥青路面基层强度值恢复较为明显。以微裂条件为基础，确定基层微裂材料参数，并基于此构建力学分析模型，分析力学指标变化情况[1]。

1.1 沥青路面结构的选取及材料参数的确定

该文探究了水稳碎石基层微裂与沥青路面结构宏观力学行为之间的关系，并以项目实例为基础，选定典型沥青路面的水稳碎石基层作为微裂层进行探究，详见图1。沥青路面结构各层材料的参数情况如表1所示。

1.2 KENPAVE路面分析与设计软件简介

该文相关研究以KENPAVE软件为基础，通过软件设计以实现路面结构形式，基于KENPAVE完成数据文件编辑，及均布荷载情况下的应变、位移、应力的分析。基于LGRAPH程序论证水稳碎石基层的荷载水平，并完成力学计算点、荷载作用位置的精确确定[2]。该文以弹性层状体为基础进行理论计算，探究道路破坏程度，经精确计算后，其结果显示精度值为0.001。

2 荷载参数及计算图式

2.1 荷载参数

轮胎接地压强随着轴重水平增加而增加，接地面积也随之增大，但在此过程中轮胎间距水平始终保持为32 cm。该文以车辆轴载与车辆车胎接地面积关系公式为基础进行了相关分析，详见式（1）。

A=0.008P+152±70 （1）

式中，A——车辆轮胎接地面积；P——车胎压力值，确保其离差范围在90%。以我国道路实际情况为基础对上述公式内容进行了调整，获得式（2）。

A=0.008P+152+4 （2）

水稳碎石基层路面微裂后，前期通车阶段裂缝尚未完全愈合，在大型车辆荷载影响下易导致基层裂缝重现，故该文对不同荷载水平下路基路面微裂情况与力学指标的关系进行了分析[3]，轴载计算参数情况如表2所示。

2.2 计算图式

基于力学模型进行计算，力学指标最大值位置不同，需对不同力学指标的计算点位置加以确认。以弹性层状体系理论为基础，结合力学模型判断沥青路面结构最大底层剪应力、底层顶压力、拉应力等，详见图2所示。图中黑色圆点分别代表1～4号计算点，对不同计算点的应力值水平进行计算，以确定最大应力值。

3 不同轴载水平对微裂后沥青路面结构力学响应影响分析

沥青路面基层进行微裂施作后，分析不同轴载作用下的沥青路面结构层受力情况，包括旧路基顶竖向压应力值、路表弯沉值、沥青路面结构层底拉应力值，其轴载计算参数情况如表2所示[4]。通过相关参数分析可知，沥青路面结构底基层底部和基层为主要受力部位，计算结果如表3～6和图3～6所示。

对上述内容分析可知：

（1）沥青路面基层微裂后，相同龄期条件下，随着轴载水平的增加路面弯沉加大，其增幅基本上为线性。对表3内容分析可知，轴载力水平为200 kN时，7 d路面弯沉超出标准轴载水平下路面弯沉89%，14 d和28 d时路面弯沉同样超出标准轴载下路面弯沉值[5]。

（2）随轴载水平增加，沥青路面结构底基层底部和基层最大拉应力值增加，变化趋势基本为线性。对表4～5内容分析可知，轴载力水平为200 kN时，基层最大拉应力值为标准轴载水平下基层最大拉应力值的190%，基层底最大拉应力值为标准荷载下底基层最大拉应力值195%[6]。

（3）以现有研究资料为基础，7 d龄期冷再生底基层的层底劈裂强度在0.25～0.31 MPa区间内[7]。冷再生层最大拉应力值随着轴载水平的增加而增大，轴载水平为200 kN时，冷再生层底最大拉应力值超出底基层材料的劈裂强度，基层微裂后超载作用下易再次出现破裂，故在基层微裂技术应用初期应当禁止大型货车通行[8]。

（4）沥青路面结构基层微裂后，龄期相同的情况下，随着轴载水平增加，路基顶最大竖向压应力值增大，其变化趋势基本趋于线性[9]。对表6分析可知，轴载力水平为200 kN时，7 d、14 d、28 d龄期路基顶最大竖向压应力值为标准荷载水平的197%。

4 结论

综上所述，该文基于路面结构力学，以设计软件对水稳基层微裂后沥青路面结构，在不同轴载作用下的力学行为变化情况进行了分析。

（1）沥青路面基层应用微裂技术后，不同轴载水平下，同龄期路面结构，轴载水平增加的同时宏观力学指标增大，其变化趋势基本上符合线性趋势。

（2）轴载水平为200 kN时，路面弯沉为标准轴载下的189%，基层底最大拉应力为标准轴载水平下的90%，底基层最大拉应力为标准轴载下195%，旧路基顶最大竖向压应力为标准轴载下197%。由此可见，轴载水平会明显影响沥青路面力学行为，超载情况下路面微裂基层与底基层易出现再次破裂，需严格限制前期重载车辆如货车的通行。

参考文献

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