摘要：隨著公路和城市道路建設的發展。瀝青路面已成為我國道路路面的一種重要形式。但由于忽視了結構設計，在已建成的瀝青路面中，瀝青路面不同程度地出現早期破壞現象。通過計算水平荷載，以及垂直荷載及其合作用下路面力學的響應，分析瀝青路面表面損壞的機理。結果表明，瀝青路面的損壞是水平荷載和垂直荷載，以及環境等因素導致的剪切或拉伸破壞，水平荷載是破壞的主要因素。
　　關鍵詞：瀝青路面，結構設計，水平荷載。
　　
　　0引言：
　　如果行車荷載中只考慮垂直荷載，不去考慮水平荷載的話，那是很不全面的。相當于車輛僅僅是停放在路面上，而不是在行駛中，這樣的話路面使用壽命會很長，而現實并不是這樣，這就說明瀝青路面的破壞，水平荷載起了很重要的作用。我國交通量增長很快，而且超載情況嚴重，路面的破壞現象比較頻繁，使用壽命也不是很樂觀。其中，高速公路上常見的破壞現象有裂縫、車轍、松散、剝落和表面磨光等。而水平荷載的作用成了這些破壞現象主要因素之一，所以為了防止和減少瀝青路面的破壞，對水平荷載的研究分析，是非常必要的。
　　1.瀝青路面水平力的分析
　　1.1論文分析方法
　　車輪荷載是使路面產生應力、應變和位移的外力,是促使路面破壞的原因之一。大量的實測結果表明輪胎與路面間的接觸壓力是非均勻分布的,而且接觸面的形狀也不是圓形,而是接近橢圓形或矩形。汽車在路面上有停駐、行駛、剎車、轉向等狀態,隨著汽車在路面上運動狀態的變化,車輪荷載的作用方向和作用力的大小也將有所改變。當汽車停駐在路面上時,一般只考慮輪重對路面的作用力,且在設計中,只考慮汽車后軸的輪重。當汽車行駛時,后輪對路面除有垂直力以外,還有車輪轉動時對路面產生的水平切向力,水平切向力是由于輪胎與路面間的摩阻造成的。當汽車行駛在橫向超高較大(如小半徑圓曲線)路段將產生較大的水平力。在山區高速公路的上坡路段上,特別是行駛重載和超載車輛的情況下,往往車速緩慢,此時車輪作用在路面上的水平力也是較大的。車輪在制動過程中也會產生水平力。因此,在停車場、車站、交叉路口、爬坡車道、收費站以及其他交通擁擠、車輛行駛緩慢的地方,路面受到車輛水平荷載作用較大,路面較容易產生車轍、坑槽等破壞。
　　本文利用Bisar3.0對垂直荷載和水平荷載作用下的瀝青路面進行應力分析和計算，以及通過查取資料，取得數據來證明水平荷載是產生路面破壞的重要因素。
　　1.2建立數學模型及設計參數
　　1.2.1建立瀝青路面結構的力學分析模型
　　在分析瀝青路面結構時，通常假定路面各層為平面無限大的彈性層，路基為彈性半空間體。本文確定路面三維結構模型長寬均為5m，路基厚度為7m。其它各結構層的厚度和材料參數見表1。現行路面設計規范中，設計荷載為標準雙圓均布荷載，荷載大小為0．7MPa。實際調查顯示隨著車輛軸載的增大，輪胎與路面接觸面積越接近于中間為矩形、兩端為圓形，因此本文把標準雙圓等面積換算為雙正方形，兩圓心距離和兩正方形中心距離相等，兩中心的距離仍為319．5mm，則正方形邊長為188．8mm。
　　表1路面結構和材料參數
　　路面結構 彈性模量/MPa 泊松比 厚度/M
　　瀝青混凝土面層 1400 0.35 0.18
　　水泥穩定碎石基層 1600 0.25 0.36
　　二灰土底基層 700 0.30 0.20
　　土基 40 0.35 7.00
　　
　　1.2.2荷載的大小的參數設置
　　車輛在行駛中受到道路阻力、橫向力、空氣阻力、慣性力等，道路阻力包括滾動阻力和縱坡阻力，車輛在行駛中對路面產生的水平荷載為滾動阻力和縱坡阻力的反作用力。瀝青路面滾動阻力系數為1％～2％，現行路線設計規范規定一級公路最大縱坡為8％。在平曲線路段還會產生與滾動阻力垂直的橫向力。在極限最小半徑路段，一級公路橫向力系數為0．15，而一般最小半徑路段的橫向力系數為0．06。但是車輛并不是按計算行車速度行駛的，在路線組合不好的情況路段，車輛會以比計算行車速度大20km／h的速度行駛，橫向力系數就會大于0．15。以一級公路60km／h的計算行車速度為例，極限半徑125m(超高為8％)，橫向力系數為0．15；如果運行速度為80km／h時，橫向力系數。在一般最小半徑路段，也存在這種情況，仍以一級公路60km／h的計算行車速度為例，一般最小半徑為200m，橫向力系數0．06，超高8％，橫向力系數。因此本文取0．30為橫向力系數的最大值，0．15為一般值。在交叉口、加油站等路段以及急剎車時，車輛加速、減速產生的水平荷載較大，荷載大小與路面構造深度和輪胎的結構以及質量有關，極限值一般取決于路面的摩擦系數。確定瀝青路面的摩擦系數為0．6。綜上所述，均布垂直荷載取定值取0.7Mpa。
　　2水平荷載的作用
　　垂直荷載0．7MPa作用下面層內最大剪應力。由圖1顯示，最大剪應力隨深度的增加，先增大后減小，峰值出現在60mm深度處，大小為0．11673MPa，并且在垂直荷載作用下，面層內沒有出現拉應力。因此，在垂直荷載作用下，瀝青路面只可能出現剪切破壞，不可能發生拉應力破壞。
　　圖一：
　　
　　2.1垂直荷載作用結果分析
　　只受水平荷載作用下的情況，由圖1可以看出：(1)最大應力隨著水平荷載系數(即水平荷載)的增大而增大；(2)水平荷載對面層0～120mm范圍內的應力影響大，最大應力隨著深度的增加降低較快；(3)最大剪應力和最大拉應力峰值均出現在路面表層。水平荷載和垂直荷載是聯系在一起的，沒有單純的水平荷載。車輛在行駛中，既施加路面垂直荷載又施加水平荷載。在垂直荷載0．7MPa作用不變的情況下：
　　(1)急剎車(水平荷載系數0．6)時，瀝青路面表面產生的最大剪應力和拉應力峰值分別高達6．4097MPa和6．84MPa；
　　(2)車輛在極限最小半徑路段(水平荷載系數0．3)行駛，瀝青路表面產生的最大剪應力峰值為3．2048MPa，最大拉應力峰值為3．2902MPa；
　　(3)在一般最小半徑路段(水平荷載系數0．15)，最大剪應力和拉應力峰值分別為1．6254MPa和1．548MPa；
　　
　　2.2水平荷載作用結果分析

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