浅析沥青砼路表弯沉值的影响因素

摘要：通过计算不同路基回弹模量、不同基层厚度及其不同抗压模量、不同底基层厚度及其不同抗压模量下的路表弯沉值和路基顶面弯沉值，得出了这些因素与路表弯沉值和路基顶面弯沉值的关系。

关键词：路表弯沉值；路基顶面弯沉值；路基回弹模量；基层厚度；底基层厚度；抗压模量

沥青砼路表弯沉值是路面结构层和路基在标准轴载作用下产生的总位移[1]，路表弯沉作为路面结构设计指标之一，而路基顶面弯沉值与路表弯沉值有密切关系。本文主要通过计算，浅析了路面结构层下路基面回弹模量、基层厚度及其抗压模量、底基层厚度及其抗压模量对路面设计弯沉值和路基顶面弯沉值的影响规律，以供在工程实际运用中，选取恰当的路基回弹模量值提供参考。

1 计算模型

根据弹性层状体系理论[2]建立路面结构计算模型如图1所示。路面结构为一个弹性的四层体系。各层是连续的、完全弹性、均匀、各向同性的，位移和变形微小；且层间接触。最下一层为弹性半空间体。计算荷载采用BBZ-100（p=0.7MPa，d=2δ=21.3cm，轮心距为1.5d）的双圆轮载。在进行某一结构参数的敏感性分析时，其他材料设计参数保持不变。

2 计算分析

2.1路表弯沉的影响分析

通过路面结构设计软件按前述计算模型，绘制以下几种对比分析图形：路基模量及沥青砼面层模量对路表弯沉的影响图；路基模量及基层模量对路表弯沉值的影响图；路基模量及底基层模量对路表弯沉的影响图；路基模量及面层厚度对路表弯沉的影响图；路基模量及基层厚度对路表弯沉的影响图；路基模量及底基层厚度对路表弯沉的影响图；土基模量E0对土基顶面弯沉和路表弯沉的影响图；面层厚度对土基顶面弯沉和路表弯沉的影响；基层厚度对土基顶面弯沉和路表弯沉的影响；底基层厚度对土基顶面弯沉和路表弯沉的影响；面层模量对土基顶面弯沉和路表弯沉的影响；基层模量对土基顶面弯沉和路表弯沉的影响。在此基础上，综合分析后得出以下结论。

2.1.1 路面各结构的模量对路表弯沉的影响

路基回弹模量是影响路表弯沉的重要因素。随着路基回弹模量的逐步提高，路表弯沉会逐步降低；其中当路基回弹模量较低时，路基弯沉随其变化十分敏感，但路表弯沉值降低的速率随着路基回弹模量E0值的增加而逐渐降低。特别是当路基回弹模量E0值大于60MPa时，E0值的增加对减小路表弯沉的效果已不明显。

半刚性基层和底基层的模量对弯沉的影响比较类似，随半刚性基层和底基层的模量的增加，路面弯沉值会下降，随着回弹模量的增加影响变小。

2.1.2 路面各结构的厚度对路表弯沉的影响

随着各结构层的厚度和路基回弹模量的增加，路表弯沉也会逐步减少。这其中，面层厚度变化对路表弯沉的影响微乎其微，也充分体现了沥青砼面层“柔性”路面的特点；而半刚性基层和底基层厚度的变化对路面弯沉影响相对较大些，随着半刚性基层和底基层厚度的增加路表弯沉值加速减少。

2.2 路基顶面弯沉和路表弯沉的综合影响分析

在路面结构厚度和刚度不变的情况下，l，l0均随E0的增大而减小，特别是在E0较小时，如E040MPa时，虽然l，l0仍随E0的增加而减小，但不是很敏感。但是在土基模量E0的变化过程中，变化中的l，l0的差值l=l―l0不变，也即除去土基部分产生的弯沉以后，由路面结构本身产生的弯沉基本上保持不变。在l保持不变的情况下，路表弯沉和土基顶面弯沉都在减少，在这一过程中从量化上来说土基模量的变化对土基顶面弯沉的影响要大于对路表弯沉的影响，且土基引起的弯沉占总弯沉的百分比也随之减少。在一般比较合理的路面结构中，这一百分比都将达到80%以上。由于土基强度引起的弯沉占路表弯沉值的大部分，因此当土基模量在不同时，路面结构中仅以路表弯沉为指标判断路面结构的设计是否合理是全面的，高等级道路的路面结构设计还应考虑更多的指标。

随着路面各结构层厚度的加厚，l0和l也相应有些减少。面层厚度h1的增加对土基顶面弯沉l0和路表弯沉l的影响不太敏感，而且其l也基本没有变化。实际工程中的路面设计厚度范围有限，不可能通过无限增加路面结构层厚度来降低l，l0 值。基层作为路面结构的主要受力层，经过计算绘图分析后可知，当路基基层h2的厚度加厚时，土基顶面弯沉l0和路表弯沉l都将随之敏感减小。特别是当h2

l0均随路面个结构层模量E1、E2、E3的增加而减小，但减小量远小于土基模量E0的对l，l0的影响程度。面层模量E1?的变化对l，l0的影响有很大差异：面层模量E1的增大，可使路表弯沉l值有限减小，而几乎不会影响路基顶面弯沉l0值。基层模量E2的增大，可使路面结构刚度也随之增大、l和l0随之降低，其中l较l0下降幅度稍大，因为随着路面结构刚度的增大，由路面结构本身引起的弯沉l会明显减小，特别是当E21200MPa时，l、l0、l的下降已不敏感。底基层模量E3对土基顶面弯沉l0和路表弯沉l影响类似于基层模量E2对其的影响。

3 结语

沥青砼路面结构设计中，在其他设计参数保持不变的情况下，当路基回弹模量、结构层厚度和半刚性基层和底基层模量的增加，路表弯沉值随之减小。其中路基回弹模量是主要影响因素，受基层和底基层厚度影响较大，受面层厚度影响较小。本文对沥青砼路面各结构的模量和路面各结构的厚度对路表弯沉的影响进行了分析，为其它道路工程选择路基回弹模量和路面结构层的设计，提供了一种可参考的依据。

参考文献：

[1]CJJ 169-2012《城镇道路路面设计规范》[S].

[2]邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2000，332～378

[3]JTG D50-2006《道路沥青路面设计规范》[S]