粘弹性状态下沥青混凝土路面层间剪力分析

李秀飞 张娇

【摘要】层间剪切滑移是山区及坡段公路半刚性基层沥青混凝土路面典型破坏形式之一。本文以数值模拟为主导，采用大型商用有限元软件ABAQUS建立三维路面模型对静载及半矩形波周期荷载作用下半刚性基层沥青路面的力学响应进行了三维粘弹性仿真分析，探讨了层间剪力随加载时间的变化规律。研究表明，沥青混合料的粘弹性能造成层间剪应力随时间而改变，柔性沥青面层间的剪应力随加载时间逐渐减小，沥青面层和半刚性基层间的剪应力随加载时间逐渐增大。对于半刚性基层沥青路面需要加强沥青面层与半刚性基层间的抗剪能力。

0 引言

我国普遍采用半刚性基层路面结构，半刚性基层是主要承载部分，沥青混凝土面层厚度相对较小，层间剪应力较大。对于山区公路及坡段公路半刚性基层沥青路面，层间剪切滑移是一种典型病害[1]。层间剪力是造成层间滑移的最直接原因。1989年，关昌余等人在测定层间抗剪模量时自行研制了直剪仪[3]，之后国内学者先后研制了各种室内试验设备对层间剪力进行了探讨。苏凯， 武建民等人在室内剪切试验的基础上应用计算软件分析了路面层间剪应力[1][2]。本文采用大型商用有限元软件ABAQUS分析了沥青面层处于粘弹性状态下半刚性基层沥青路面层间剪力响应，探讨了静载和半矩形波周期荷载下层间剪力随时间的变化规律。

1 ABAQUS粘弹性本构关系

ABAQUS的材料粘弹性本构关系采用了各向同性线性粘弹性应力与应变的遗传积分型式，该软件三维粘弹性关系表达式为[5][6]：