郝冠軍，田　波，侯榮國(guó)

(1.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇　南京　210014；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所，北京　100088)

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微裂技術(shù)在基層快速修復(fù)中的應(yīng)用

郝冠軍1，田波2，侯榮國(guó)2

(1.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇南京210014；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所，北京100088)

結(jié)合國(guó)內(nèi)外預(yù)裂縫技術(shù)特點(diǎn)，提出一種不加入早強(qiáng)性材料的基層修復(fù)技術(shù)，只是在通車(chē)早期限重來(lái)實(shí)施，此時(shí)的基層被碾壓成空間的網(wǎng)狀微細(xì)裂縫，和較寬的橫向裂縫相比，瀝青路面產(chǎn)生反射裂縫的概率降低，瀝青路面力學(xué)狀態(tài)也有所改善；采用有限元方法，模擬理想的裂縫類(lèi)型，對(duì)兩種裂縫形式下的的瀝青路面的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析，并計(jì)算出采用微裂技術(shù)的瀝青路面的面層壽命。研究發(fā)現(xiàn)：微裂技術(shù)在一定程度上降低了瀝青面層的壽命，但解決了常規(guī)修復(fù)技術(shù)中的容易產(chǎn)生反射裂縫的問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了快速修復(fù)的技術(shù)要求，因此微裂技術(shù)在基層快速修復(fù)中具有一定的可行性。

道路工程；微裂技術(shù)；有限元；基層快速修復(fù)；疲勞壽命

0　引言

由于具有較高的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，半剛性基層在我國(guó)高等級(jí)路面中得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]，根據(jù)我國(guó)公路建設(shè)的發(fā)展速度、經(jīng)濟(jì)能力以及各地公路的建設(shè)情況，半剛性材料在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍然會(huì)在基層中大量使用。半剛性基層損傷普遍采用經(jīng)驗(yàn)型作業(yè)方式，需要較長(zhǎng)的封閉養(yǎng)生時(shí)間，對(duì)交通干擾較大，隨著交通量的增長(zhǎng)，半剛性基層材料損壞后，采取快速的修復(fù)方式顯得日益重要。針對(duì)路面使用現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)外提出來(lái)采用半剛性基層快速修復(fù)技術(shù)，其中絕大多數(shù)是通過(guò)使用快硬水泥、摻入早強(qiáng)性材料[4]或者加入土工織物[5]等材料來(lái)實(shí)現(xiàn)基層的快速修復(fù)，但是由于結(jié)合料化學(xué)反應(yīng)過(guò)快，導(dǎo)致放熱速率以及消耗水的速率大大增加，這時(shí)半剛性材料很容易產(chǎn)生早期開(kāi)裂現(xiàn)象，進(jìn)而引起半剛性基層瀝青路面其他病害，嚴(yán)重影響半剛性基層瀝青路面的承載力和壽命。

針對(duì)早強(qiáng)型材料易開(kāi)裂的缺點(diǎn)，提出不加入早強(qiáng)性材料的基層快速修復(fù)技術(shù)，在通車(chē)前期對(duì)行車(chē)荷載進(jìn)行限制，防止瀝青路面被壓壞，此時(shí)基層產(chǎn)生了空間網(wǎng)狀微細(xì)裂縫。由于空間裂縫對(duì)荷載具有分散作用，基層在外界荷載作用下，裂縫擴(kuò)展速度極為緩慢，只有當(dāng)基層裂縫擴(kuò)展到一定程度時(shí)，基層裂縫才會(huì)反射到面層上來(lái)，因此基層產(chǎn)生空間網(wǎng)狀微細(xì)裂縫的瀝青路面發(fā)生反射裂縫的概率很低?；鶎有迯?fù)施工技術(shù)后，經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的養(yǎng)生再鋪筑面層，通車(chē)時(shí)間提前，基層的模量較低，瀝青路面會(huì)產(chǎn)生一定的疲勞損傷，需確保瀝青路面由于基層模量低而損失的疲勞壽命在一定的范圍內(nèi)，才可以使用微裂技術(shù)進(jìn)行基層快速修補(bǔ)。因此，有必要對(duì)采用微裂快速修補(bǔ)基層技術(shù)的瀝青路面疲勞壽命進(jìn)行計(jì)算。

為驗(yàn)證微裂技術(shù)用于半剛性基層快速修復(fù)中的可行性，結(jié)合具體瀝青路面實(shí)例，對(duì)采用微裂技術(shù)的快速修復(fù)基層開(kāi)展以下研究：

(1)半剛性基層材料模量增長(zhǎng)規(guī)律；

(2)半剛性基層瀝青路面疲勞壽命計(jì)算；

(3)半剛性基層快速修復(fù)技術(shù)分析。

1　瀝青路面結(jié)構(gòu)

為驗(yàn)證微裂技術(shù)用于基層快速修補(bǔ)技術(shù)的可行性，選取3種(A、B和C；面層厚度不同)半剛性基層瀝青路面為研究對(duì)象，瀝青路面結(jié)構(gòu)模型具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　瀝青路面結(jié)構(gòu)參數(shù)(采用二灰碎石基層)Tab.1　Parameters of asphalt pavement structural(using lime fly-ash base course)

2　半剛性基層“三階段”模量增長(zhǎng)規(guī)律

微裂技術(shù)在基層快速修復(fù)中的要求：半剛性基層材料攤鋪后，養(yǎng)生1～3d內(nèi)鋪筑面層，瀝青路面提前通車(chē)。在外界荷載作用下，快速修復(fù)的瀝青路面會(huì)產(chǎn)生一定的疲勞損傷。為驗(yàn)證微裂技術(shù)的可行性，需要計(jì)算出提前通車(chē)對(duì)瀝青路面造成的疲勞損傷，具體計(jì)算中需要基層的模量增長(zhǎng)規(guī)律。鑒于此，對(duì)半剛性材料模量增長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究。

采用文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]中關(guān)于水泥穩(wěn)定碎石混合料、水泥粉煤灰碎石混合料隨齡期增長(zhǎng)規(guī)律的數(shù)據(jù)，得到它們的回彈模量隨齡期的增長(zhǎng)規(guī)律圖，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3和圖1。

表2　不同種類(lèi)水泥穩(wěn)定碎石基層混合料抗壓回彈模量 隨齡期增長(zhǎng)規(guī)律Tab.2　Laws of resilient modulus of different types of cementstabilized gravel base mixture varying with age

表3　不同種類(lèi)水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石基層混合料回彈模量 隨齡期增長(zhǎng)規(guī)律Tab.3　Laws of resilient modulus of different types of cementfly-ash stabilized gravel base mixture varying with age

圖1　不同種類(lèi)半剛性基層材料回彈模量隨齡期增長(zhǎng)規(guī)律Fig.1　Laws of resilient modulus of different types of semi-rigid base material varying with age

從圖1中可以看出不同種類(lèi)半剛性材料模量的增長(zhǎng)趨勢(shì)大致相同，按照半剛性材料的模量增長(zhǎng)規(guī)律，可以將半剛性材料的剛度增長(zhǎng)分成3個(gè)階段,即半剛性基層的“三階段”理論。所謂“三階段”是指隨著齡期的增長(zhǎng)，半剛性基層物理力學(xué)性能發(fā)生的變化規(guī)律，理論具體介紹如下：

(1)反應(yīng)初期，化學(xué)反應(yīng)生成的膠結(jié)料不足以使混合料聯(lián)接成整體結(jié)構(gòu)，即混合料處于松散狀態(tài)，因此此時(shí)的半剛性材料早期力學(xué)性能主要由材料組成的結(jié)構(gòu)形式和原材料本身力學(xué)性能所決定。前期半剛性基層還處于“散粒體”狀態(tài)。

(2)隨著齡期的增長(zhǎng)，化學(xué)反應(yīng)逐步進(jìn)行，強(qiáng)度和模量增加。但是由于半剛性材料的溫縮、干縮特性，使得半剛性基層在外界的環(huán)境下產(chǎn)生裂縫，此時(shí)半剛性基層處于“帶有裂縫的強(qiáng)度增長(zhǎng)”狀態(tài)，由于物理力學(xué)性能的不同，不同的半剛性材料產(chǎn)生寬度、間距和深度等參數(shù)均不相同的裂縫。

(3)3個(gè)月或者更長(zhǎng)齡期之后，隨著化學(xué)反應(yīng)的基本完成，半剛性基層混合料的強(qiáng)度剛度基本不再增長(zhǎng)，此時(shí)基層處于帶有裂縫的“板體”狀態(tài)。

微裂技術(shù)中的基層增長(zhǎng)過(guò)程也可以相應(yīng)分成3個(gè)階段：在第1階段，半剛性基層處于成型初期，提前通車(chē)會(huì)對(duì)半剛性材料壓密，導(dǎo)致半剛性材料的強(qiáng)度和剛度增長(zhǎng)變快。由于第1階段齡期較短和模量較小，此時(shí)的半剛性基層的模量增長(zhǎng)規(guī)律同標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生條件下基層的模量增長(zhǎng)規(guī)律一致。在第2和第3階段中，半剛性結(jié)構(gòu)由于荷載和外界環(huán)境產(chǎn)生較多的網(wǎng)狀裂縫。根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和實(shí)際路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)半剛性基層形成尺寸小于1m的網(wǎng)狀裂縫時(shí)，半剛性基層瀝青路面的受力形式發(fā)生了改變，半剛性基層路面應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)趨近于柔性路面狀態(tài)；當(dāng)網(wǎng)狀裂縫尺寸大于1m時(shí)，路面結(jié)構(gòu)為半剛性路面狀態(tài)；網(wǎng)狀裂縫尺寸大于1m時(shí)，瀝青路面彎沉、面層層底拉應(yīng)力和基層層底拉應(yīng)力變化均較小[8]。通過(guò)彎沉等效計(jì)算基層模量發(fā)現(xiàn)：包含大量網(wǎng)狀裂縫的基層模量與完整無(wú)裂縫基層的模量大體一致。因此，用半剛性基層快速修復(fù)技術(shù)的基層，其模量隨齡期的變化規(guī)律可以用半剛性材料模量增長(zhǎng)規(guī)律代替。

3　有限元計(jì)算模型和分析

采用ABQUS有限元軟件，能較好地模擬裂縫分布對(duì)瀝青路面力學(xué)響應(yīng)的影響。針對(duì)基層快速修復(fù)技術(shù)要求，本文對(duì)基層分別為橫向裂縫和網(wǎng)狀裂縫進(jìn)行模擬分析。

3.1基本假設(shè)

(1)路面結(jié)構(gòu)分為面層、基層、底基層和土基共4層，各層均由均質(zhì)、彈性和各向同性材料組成。

(2)土基在水平方向和向下方向均為無(wú)限，土基之上各層結(jié)構(gòu)的厚度均為有限，但水平方向?yàn)闊o(wú)限。

(3)路面上層表面作用有垂直均布荷載，在無(wú)限遠(yuǎn)處和無(wú)限深處應(yīng)力[9]和位移為0。

(4)實(shí)際采用基層快速修復(fù)技術(shù)時(shí)，基層產(chǎn)生網(wǎng)狀微裂縫深度不一，位置和形狀也復(fù)雜多變，但研究的目的是為了反映網(wǎng)狀微裂縫和橫向裂縫相比減小對(duì)瀝青路面力學(xué)狀態(tài)的影響，為了便于單元剖分，基層裂縫深度選擇基層厚度。

3.2幾何模型

綜合考慮邊界條件的影響以及有限元計(jì)算的精度和時(shí)間，本結(jié)構(gòu)模型中瀝青路面網(wǎng)格尺寸采用16,12m和6m(見(jiàn)圖2)，基層產(chǎn)生的橫向裂縫和網(wǎng)狀微裂縫深度均選取為基層深度。為了方便起見(jiàn)，橫向裂縫方向假定為垂直于行車(chē)方向，橫縫間距為4, 6m和8m。與橫向裂縫相比較，網(wǎng)狀微細(xì)裂縫較為復(fù)雜，網(wǎng)狀微細(xì)縫的寬度較小，且方向各異。為方便有限元計(jì)算，擬定網(wǎng)狀裂縫為規(guī)則的正方形，其邊長(zhǎng)為4, 6m和8m，本文只列出尺寸為4m的情況。

圖2　計(jì)算幾何模型(單位：m)Fig.2　Computational geometry model (unit: m)

3.3荷載及其邊界條件

為了研究裂縫對(duì)瀝青路面力學(xué)狀態(tài)影響，采用平面應(yīng)變有限單元法，交通荷載采用標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100，將當(dāng)兩圓荷載圖式等效轉(zhuǎn)化為26.73cm×26.73cm的正方形荷載，荷載集度為P=0.7MPa，等效線荷載為0.187MPa/m。 對(duì)于橫向裂縫，根據(jù)計(jì)算，當(dāng)荷載作用于裂縫的一側(cè)時(shí)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的受力影響最大[10]，故僅考慮荷載作用于橫縫一側(cè)的情況，采用平面4節(jié)點(diǎn)等參單元計(jì)算，在裂縫處加密網(wǎng)格劃分；對(duì)于網(wǎng)狀裂縫，界定荷載作用于基層裂縫的正上方位置。邊界條件取在非對(duì)稱(chēng)橫斷面上完全約束，對(duì)稱(chēng)面上限制垂直于對(duì)稱(chēng)面方向的位移，土基底部完全約束，面層表面為自由面，不進(jìn)行任何約束,具體見(jiàn)圖3。

圖3　荷載作用位置Fig.3　Loading position

3.4數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析

圖4　瀝青面層層底拉應(yīng)力和剪應(yīng)力Fig.4　Tensile stress and shear stress on bottom of asphalt surface layer

圖5　半剛性基層層底拉應(yīng)力和剪應(yīng)力Fig.5　Tensile stress and shear stress on bottom of semi-rigid base

圖6　二灰碎石基層混合料回彈模量隨齡期變化規(guī)律Fig.6　Laws of resilient modulus of lime-flyash mixture varying with age

采用有限元軟件，針對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型計(jì)算出不同類(lèi)型基層裂縫狀態(tài)下的面層層底拉應(yīng)力(層底剪應(yīng)力)和基層層底拉應(yīng)力(層底剪應(yīng)力)，具體見(jiàn)圖4和圖5(注：裂縫尺寸為橫向裂縫間距或者網(wǎng)狀裂縫邊長(zhǎng))。

在行車(chē)荷載和溫度荷載綜合作用下，基層中產(chǎn)生的橫向拉應(yīng)力大于縱向拉應(yīng)力，并且基層在行車(chē)方向受到的約束較大，基層層底拉應(yīng)力超過(guò)抗壓強(qiáng)度，基層就會(huì)開(kāi)裂。無(wú)論是養(yǎng)生期間還是通車(chē)后，基層產(chǎn)生的裂縫多為橫向裂縫。

為緩解交通壓力，基層養(yǎng)生時(shí)間縮短，瀝青面層提前鋪筑，本實(shí)例要求基層養(yǎng)生1天后鋪筑面層，通車(chē)后，基層在荷載和外界荷載作用下多產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫。由圖4和圖5可以看出，基層處于網(wǎng)狀裂縫狀態(tài)時(shí)，瀝青面層層底拉(剪切)應(yīng)力和基層層底拉(剪)應(yīng)力均小于基層處于橫向裂縫時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，因此從減少橫向裂縫對(duì)瀝青路面力學(xué)狀態(tài)的不利影響考慮，采用微裂技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)基層快速修復(fù)具有一定的可行性。

4　瀝青面層疲勞壽命計(jì)算

瀝青路面壽命包括3種：第1種是表面車(chē)轍過(guò)大，路面損壞；第2種是瀝青面層疲勞破壞；第3種是半剛性基層的疲勞破壞。面層豎向應(yīng)力大小是造成車(chē)轍的主要原因。相關(guān)研究表明，基層模量對(duì)不同深度位置的豎向應(yīng)力影響較小，且隨著基層模量的增加，瀝青面層的豎向應(yīng)力增大，瀝青車(chē)轍增大，采用微裂縫技術(shù)有利于對(duì)瀝青路面抗車(chē)轍性能的提高；未采用微裂縫技術(shù)的瀝青路面，其基層形成較寬的橫向裂縫，此時(shí)基層的疲勞壽命為橫向裂縫形成貫穿裂縫的壽命，它顯然小于采用微裂縫技術(shù)的瀝青路面的基層壽命。對(duì)于采用微裂縫技術(shù)的瀝青路面，在基層模量較小時(shí)，瀝青面層的層底拉應(yīng)力較大，對(duì)瀝青面層產(chǎn)生了一定的疲勞損傷，采用微裂縫技術(shù)的瀝青路面面層的疲勞壽命要小于普通瀝青路面面層的疲勞壽命。綜上所述微裂縫技術(shù)對(duì)瀝青面層的疲勞壽命的損失影響較大，鑒于此本節(jié)計(jì)算采用微裂縫技術(shù)的瀝青路面的面層疲勞壽命及普通瀝青路面面層的疲勞壽命。

選用第1節(jié)的瀝青路面結(jié)構(gòu)(A、B和C)，進(jìn)行瀝青路面疲勞壽命計(jì)算，基層選用二灰碎石混合料，選用文獻(xiàn)[6]中二灰碎石混合料的配合比，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)和文獻(xiàn)[6]得出二灰碎石基層混合料的模量增長(zhǎng)規(guī)律，其中具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。在第2節(jié)的半剛性基層“三階段”模量增長(zhǎng)規(guī)律介紹中，網(wǎng)狀微細(xì)裂縫尺寸大于1m時(shí)，模量的增長(zhǎng)與正常養(yǎng)生狀態(tài)下的增長(zhǎng)規(guī)律大致相同，因此只要控制住網(wǎng)狀微細(xì)裂縫的尺寸大于1m，對(duì)微裂縫技術(shù)的相關(guān)計(jì)算就可以參考相同齡期下標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生狀態(tài)下基層的模量。

表4　不同齡期段二灰碎石基層混合料回彈模量Tab.4　Resilient moduli of lime-flyash gravel base mixture indifferent ages

4.1采用微裂技術(shù)的瀝青路面面層疲勞壽命計(jì)算

由于基層的空間網(wǎng)狀微細(xì)裂縫分散荷載能力較強(qiáng)，基層裂縫擴(kuò)展極為緩慢，這時(shí)瀝青路面很少產(chǎn)生反射裂縫，因此對(duì)采用快速修復(fù)基層技術(shù)的瀝青路面壽命計(jì)算時(shí)，可以忽略反射裂縫的影響，基層模量增長(zhǎng)規(guī)律采用文獻(xiàn)[6]中的數(shù)據(jù)。

為防止通車(chē)前期荷載過(guò)大而壓壞路面，因此對(duì)瀝青路面早期限重時(shí)，面層的層底拉應(yīng)力與面層底部劈裂強(qiáng)度的比值，即應(yīng)力比不能太大，否則瀝青面層會(huì)提前發(fā)生疲勞開(kāi)裂[11]，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取低應(yīng)力比0.5。本案例中下面層為粗粒徑瀝青混凝土，劈裂強(qiáng)度0.8MPa，因此瀝青面層層底拉應(yīng)力不應(yīng)該超過(guò)0.4MPa，否則瀝青面層會(huì)在荷載作用下，在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生疲勞破壞。本實(shí)例中對(duì)基層養(yǎng)生1天，鋪筑面層1天，因此通車(chē)時(shí)間為第3天，為安全考慮，需要計(jì)算基層最小模量下面層層底拉應(yīng)力，這樣才能保證通車(chē)早期瀝青路面不被壓壞。計(jì)算3種瀝青路面的層底拉應(yīng)力為0.4MPa時(shí)，3種瀝青路面的極限荷載分別為：17.25 ,20.3MPa和24MPa，為安全考慮，3種瀝青路面設(shè)計(jì)荷載定為17.25MPa，此時(shí)軸載為70kN。

將BZZ-100軸載計(jì)算出的疲勞壽命換算成單軸雙輪組軸總重為70kN的疲勞壽命[12]，計(jì)算出此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)荷載對(duì)瀝青面層的疲勞損傷，然后計(jì)算出換算荷載對(duì)瀝青面層的疲勞損傷，我們由上面的軸載換算公式可以得到：N70=4.72N100。

根據(jù)文獻(xiàn)[6]中二灰碎石基層模量增長(zhǎng)規(guī)律，得到二灰碎石基層混合料在不同齡期段的的回彈模量，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。利用有限元ABQUS軟件，對(duì)典型二灰碎石基層瀝青路面進(jìn)行計(jì)算，得到不同齡期段瀝青面層層底拉應(yīng)力，結(jié)合瀝青混合料的疲勞方程[13]：N=280dδ-4.5，計(jì)算出對(duì)應(yīng)不同齡期段的瀝青面層疲勞壽命；在疲勞壽命等效的原則下，計(jì)算出瀝青路面在不同齡期段的疲勞損傷；最后計(jì)算出瀝青面層的疲勞壽命，其中不同齡期段內(nèi)，瀝青面層層底拉應(yīng)力和瀝青面層疲勞壽命見(jiàn)表5。(其中有A、B和C共3種瀝青路面)

表5　不同齡期段瀝青面層層底拉應(yīng)力和瀝青面層疲勞壽命Tab.5　Tensile stresses on bottom of asphalt surface layer and fatigue lives of asphalt surface layer in different ages

按照疲勞等效原則計(jì)算出每個(gè)齡期段“板體”狀態(tài)下二灰碎石基層瀝青路面的疲勞損傷，二灰碎石基層瀝青路面在前3個(gè)月的的疲勞損傷分別為：

2+2+7+14+62+90=1.19 a;

2+2+7+14+62+90=1.14 a;

2+2+7+14+62+90=1.01 a。

3條瀝青路面設(shè)計(jì)年限均為15 a，在正常通車(chē)時(shí)交通量年平均增長(zhǎng)率為10%。最后計(jì)算出該條采用基層快速修復(fù)技術(shù)瀝青路面的最小疲勞壽命分別為：

瀝青路面A:5.129-0.72=4.4×106次。

瀝青路面B:9.45-1.29=8.16×106次。

瀝青路面C:14.7-0.72=12.93×106次。

4.2未采用微裂技術(shù)的瀝青路面疲勞壽命計(jì)算

為驗(yàn)證快速修復(fù)基層技術(shù)的可行性，本小節(jié)采用4.1節(jié)相同的瀝青路面結(jié)構(gòu)，其中二灰碎石基層混合料的模量取2 121.3 MPa，采用有限元計(jì)算出此時(shí)的瀝青面層層底拉應(yīng)力和瀝青面層疲勞壽命見(jiàn)表6。

表6　瀝青路面疲勞壽命Tab.6　Fatigue lives of asphalt pavement

4.3基層快速修復(fù)技術(shù)分析

根據(jù)有限元軟件計(jì)算出的采用和未采用微裂技術(shù)的瀝青面層疲勞壽命結(jié)果，作出圖7。3種半剛性基層瀝青路面中采用微裂技術(shù)的瀝青面層疲勞壽命和未采用微裂技術(shù)相比分別減少了14.2%，13.6%和12%，由此可以看出瀝青面層越厚，采用快通基層技術(shù)的瀝青面層壽命損失越少，采用微裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)基層快速修復(fù)的可行性越高。

圖7　瀝青路面的疲勞壽命對(duì)比Fig.7　Comparison of fatigue lives of asphalt pavement

5　結(jié)論

對(duì)擬定的理性模型下瀝青路面的相關(guān)計(jì)算發(fā)現(xiàn)：

(1)基層裂縫為尺寸為微細(xì)網(wǎng)狀狀態(tài)時(shí)，瀝青面層(基層)層底拉應(yīng)力和剪應(yīng)力均小于基層裂縫為橫向狀態(tài)瀝青路面的層底拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。

(2)采用微裂技術(shù)的瀝青路面與未采用微裂技術(shù)的瀝青路面相比疲勞壽命有所降低，但是降低較少，即微裂技術(shù)對(duì)瀝青路面壽命影響不大。

由于空間裂縫對(duì)荷載的分散能力，空間網(wǎng)狀微細(xì)裂縫的擴(kuò)展速度極為緩慢。由此可以看出，微裂技術(shù)在實(shí)現(xiàn)基層快速修復(fù)的同時(shí)，還可以減少發(fā)生反射裂縫的概率，并且對(duì)瀝青路面的壽命影響不大，因此，微裂技術(shù)作為一種基層快速修復(fù)的方式是可行的。

需要注意的是：文中網(wǎng)狀微細(xì)裂縫的形式為了方便計(jì)算而擬定的，微裂縫技術(shù)在實(shí)際瀝青路面應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)很多不同的形式，如不同的寬度、不同的距離等，而不同的微裂縫形式對(duì)瀝青路面力學(xué)響應(yīng)有一定的影響，因此其他的微細(xì)裂縫形式下的瀝青面層疲勞壽命有待研究。網(wǎng)狀微細(xì)裂縫的形成是通過(guò)瀝青路面提前通車(chē)和限重來(lái)完成的，而具體如何去限定和控制裂縫的尺寸等參數(shù)有待于進(jìn)一步的研究，但是能確定的是裂縫尺寸不是定值而是一個(gè)范圍。

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Application of Micro-cracking Technique in Base Quick Repair

HAO Guan-jun1, TIAN Bo2, HOU Rong-guo2

(1.ChinaDesignGroupCo.Ltd.,NanjingJiangsu210014,China;2.ResearchInstituteofHighway，MinistryofTransport,Beijing100088,China)

Combiningwiththetechnicalcharacteristicsofthepre-crackingtechniquesathomeandabroad,abasequickrepairtechnologywithoutadditionofearlystrengthmaterialisproposed.Itonlylimitsheavytrafficinearlyperiodofroadservice.Inthisperiod,thebaseisrolledintothespacemeshmicro-cracks,theprobabilityofreflectivecrackingofasphaltpavementdecreasesandthemechanicalstateofasphaltpavementstatusisalsoimprovedcomparedwiththewidertransversecracks.Theidealtypeofcrackissimulatedbyfiniteelementmethod,themechanicalresponsesofasphaltpavementin2typesofcrackareanalyzed,andthelifeofasphaltpavementsurfacelayerusingmicro-crackingtechnologyiscalculated.Itisfoundthatmicro-crackingtechniquereducedthelifeofasphaltsurfacetosomeextent,butitsolvestheproblemofreflectivecrackseasilyoccurredinconventionalrepairtechniques,andcanachievethetechnicalrequirementofrapidrestoration,somicro-crackingtechniquehascertainfeasibilityinbasequickrepair.

roadengineering;micro-crackingtechnique;finiteelement;basequickrepair;fatiguelife

2015-09-15

郝冠軍(1989-)，男，山東濟(jì)寧人，碩士.(haoguanjun123@163.com)

U416.042

A

1002-0268(2016)08-0051-07

doi:10.3969/j.issn.1002-0268.2016.08.009