摘要：交通荷载及温度变化是引起旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的两大因素．交通荷载主要引起加铺层剪切型反射裂缝，温度变化主要引起加铺层张开型反射裂缝．采用三维有限元方法分析了轴载、温度变化幅度及加铺层模量、厚度等参数变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的荷载应力、温度应力及耦合应力的影响程度，为沥青加铺层的设计方法提供了依据．

关键词：水泥混凝土路面；沥青加铺层；参数；应力；有限元法

中图分类号： 文献标识码：A

近年来，世界上许多国家对旧水泥混凝土路面进行了大量的修复工作，其主要措施是在旧水泥混凝土路面板上加铺沥青面层，实际工程表明，若采取的处理措施不当，沥青加铺层在旧水泥混凝土路面接缝或裂缝处极易产生反射裂缝．交通荷载及温度作用是引起反射裂缝的两大因素，本文主要分析各种结构参数的变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的荷载应力、温度应力及耦合应力的影响程度，为沥青加铺层的设计方法提供依据。

1 计算模型与参数

视路面结构为弹性层状体系，研究对象是由沥青加铺层、带有裂缝或接缝的水泥混凝土路面和地基组成，建立空间三维模型．为反映半无限大空问地基的特性，地基采用扩大尺寸来模拟．经过取地基不同尺寸计算误差分析，地基扩大基础尺寸拟定为12.01m×6.5 m×9m。行车荷载为标准轴载BZZ-100，轮胎内压0.7 MPa，单个轮压作用范围18.9 cm×18.9 cm，接触面积为357.21 cm2，双轮间距为32 cm，两侧轮隙间距为182 cm．取0℃作为参考温度，路面结构在此参考温度基础上进行升温及降温度。

拟定计算的基本参数：水泥混凝土路面板长L=5m，板宽B=4.5m，厚度hc=22 cm，弹性模量Ec=30000 MPa，基础当量模量E。=100 MPa；沥青加铺层的厚度ha=10 cm、模量E a=1 200 MPa．各结构层主要计算参数见表1．

2 沥青加铺层荷载应力分析

2．1 轴载对沥青加铺层荷载应力的影响

从图1可以看出，随着车辆轴载的增加，接缝处沥青加铺层底逐渐增大，与轴载基本成线性关系,当轴载从100 kN增加到240 kN时，最大剪应力r_max从0.798 MPa增大到1.915 MPa，等效应力 从1.424 MPa增大到3.418 MPa，增加幅度均为140%左右，表明了重车对加铺层路面结构的影响相当大。

2．2 沥青加铺层模量对荷载应力的影响

图2表明，随着沥青加铺层模量的增加，接缝处沥青加铺层最大主应力等效应力及最大剪应力逐渐增大，当加铺层模量从600 MPa增加到2200 MPa时，等效应力 及最大剪应力r_max 。分别增大了27.3% 、29.1 %应力的变化幅度较大。

2．3 沥青加铺层厚度对荷载应力的影响

由图3得知，最大主应力 。等效应力 及最大剪应力r眦 随加铺层厚度的增加呈变小的趋势．当

加铺层厚度从6 cm增加到22 cm时，曲线下降速率较快，这三个应力分别减少了79.0%、58.7%,58.8% ，加铺层厚度平均每增加1 cm，可分别降低0.005 MPa、0.064 MPa及0.036MPa，说明增加加铺层的厚度对减小加铺层的应力起到了很大的作用。

3沥青加铺层温度应力分析

3．1 降温幅度对沥青加铺层温度应力的影响

假定路面结构的参考温度为O’C，当沥青加铺层顶面降温幅度从-5℃到-25℃，沥青加铺层温度麻力计算结果见图4．

图4表明，随着降温幅度的增加，接缝处沥青加铺层最大主应力等效应力，及最大剪应力r_max均逐渐增大，随降温幅度基本上呈线性增长趋势．当降温幅度从-5℃增加到一25℃时，加铺层分别由2.202 MPa、1.894 MPa、1.050 MPa增加至11.006 MPa、9.469 MPa、5.247 MPa，后者基本为前者的5倍，说明温度变化对加铺层温度应力的影响相当大，在气温较低、气温骤降的情况下，温度应力甚至要远大于车辆荷载产生的应力，成为沥青加铺层开裂的主导因素。