车辙是重载沥青路面所面临的主要问题之一。本文基于时间硬化蠕变模型，对比分析了中面层采用高模量沥青混凝土前后路面结构的累积永久变形发展情况，以及各结构层位的变形与特征应力响应的影响。结果表明，中面层采用高模量沥青混凝土可降低路面结构的累积变形量，降低基层的剪切破坏风险，但使得中上面层层底拉应力增大，因此中面层采用高模量沥青混凝土时应适当提高上中面层材料的抗弯曲疲劳性能中国沥青网sinoasphalt.com。

路面结构计算模型

道路结构依据合福高铁铜陵长江公路大桥接线的情况确定，为便于比较，拟定2种结构方案，车辙预估基准温度参照SHRP经验法近似取45℃。沥青面层的抗压回弹模量根据试验结果确定，其余参数参照沥青路面设计规范取值。

根据试算结果，选用平面八节点四边形单元在Abaqus中建立二维模型进行研究，采用扫略法分网方案，同时对荷载作用区域进行网格加密。模型的约束条件为模型左右两边在X方向上不产生位移，底面在X方向和Y方向均不产生位移，各结构层之间为完全连续接触。

荷载按双轮荷载作用宽度18.6cm，中心间距31.4cm，接地压力0.7MPa，行驶速度按80km/h计，按照近似转换法则将移动荷载单次经过时在路面结构中所产生的动态加卸载循环作用的加载时间转换成单次长时间加载的时间。

沥青混合料采用时间硬化蠕变模型，模型参数根据室内试验结果拟合得到，具体如表2所示。下面层材料的蠕变模型参数与AC－20(改性沥青)相同。

永久变形影响分析

(1)路面总变形影响分析。可见，中面层采用高模量沥青混凝土后，沥青路面的累积永久变形发展速度较慢，方案A的路面结构在经过50万次荷载作用后，车辙深度为8.45mm，方案B的路面结构在经过50万次荷载用后，车辙深度为5.80mm。在其他条件不变的情况下，中面层采用高模量沥青混凝土可有效增强路面的抗车辙能力，在50万次荷载的作用下，可以降低车辙深度30%左右。

(2)中下面层永久变形影响分析。可知，中面层材料采用高模量沥青混凝土后，其永久变形量由6.87mm减到了4.34mm，减幅达36.8%;而下面层的永久变相量虽然没有改变太多，但总体亦呈减小趋势，这表明在改善中面层材料的抗永久变形能力后，对下面层的永久变形也会起到一定缓解作用。在2种不同的路面结构下，中面层的相对变形量都要远大于下面层的相对变形量，这也进一步证实了增强中面层抗永久变形能力对于控制路面车辙深度的意义。

路面结构剪应力与层底拉应力影响分析

(1)路面结构剪应力响应影响。可见，中面层采用高模量沥青混合料后，路面结构的剪应力最大值与剪应力分布均发生改变，而2种方案下最大剪应力峰值均出现在轮迹边缘下方位置。对于常规沥青路面结构(方案A)，其最大剪应力出现在基层，为0.1517MPa;中面层使用高模量沥青混合料后，最大剪应力的值增加到了0.2156MPa，且位置由基层上移动到了沥青中面层，沥青下面层以及基层所受的剪应力更加均匀，由此可见，在中面层使用ECB改性沥青混合料，可以对沥青下面层和基层起到保护作用，减小剪切破坏的几率。

(2)路面结构拉应力响应影响。可知，使用了高模量沥青混合料后，上面层和中面层的层底拉应力较明显增大，上面层的最大层底拉应力由0.218MPa增大到0.351MPa;中面层的最大层底拉应力由0.220MPa增大到0.403MPa，而下面层和基层的层底图5路面面层与基底层底拉应力在横断面上的分布拉应力则并未发生明显的变化。因此中面层采用高模量沥青混合料后，应适当增强中上面层材料的抗拉性能。

结论

本文在时间硬化模型下的蠕变参数，对2种路面结构在重复轴载作用下的永久变形仿真模拟计算，得到了以下主要结论，中面层设置高模量沥青混凝土可显著增加路面结构的抗车辙性能，并降低基层产生剪切破坏的风险，但路面中上面层的层底拉应力亦会明显增大，在实际应用中需注意增强中上面层材料的抗弯曲疲劳性能。