(1.赤峰市敖汉旗公路管理工区，内蒙古 赤峰 024300；2.内蒙古工业大学 ；3.内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010051)
摘 要： 利用路面结构设计计算出了各层层底的应力，并通过图示系统分析了基层的模量和 厚度对各层层底应力、疲劳寿命、弯沉值的影响，得出了基层模量取800～1 200mpa为宜， 基层厚度取20～30cm为宜的结论。
关键词：基层模量；基层厚度；弯沉值；疲劳寿命
中图分类号：u416.23+1.01  文献标识码：a  文章 编号：1007—6921(2008)23—0081—06

目前我国高等级公路路面基层的结构形式主要是半刚性基层，在半刚性基层沥青路面中，由 于半刚性基层是半刚性基层沥青路面的主要的受力结构层，因此半刚性基层的好坏对沥青路 面的使用寿命有非常大的影响。鉴于此，研究半刚性基层的厚度和模量的变化对沥青路面的 影响以及提出相应的改进措施有非常重大的意义。
1 路面结构参数的确定

沥青路面的结构参数包括各层厚度、模量、泊松比3个方面。通过研究发现，其中任何一个 结构参数发生变化将会对路面的路用性能产生很大的影响，在这里将围绕基层的模量和厚度 展开讨论。
1.1 基层厚度范围的确定

路面结构中采用了收缩性小，表面不会软化和抗冲刷能力强的水泥稳定粒料为基层。从消除 半刚性基层软化来说，稳定粒料不需要有多大的厚度。从尽可能消除冲刷唧浆现象来说，就 稳定粒料基层而言，主要是混合料本身的抗冲刷能力。但稳定粒料基层的厚度对其稳定细料 土底基层的冲刷现象有影响。稳定粒料基层愈薄，稳定细料土底基层愈接近表面，表面水透 入后行车荷载产生的动水压力就愈大，底基层混合料形成冲刷唧浆现象的可能性也就增加。 从国内外半刚性路面上发现冲刷唧浆现象分析，主要是半刚性基层受冲刷。建议路面结构中 采用稳定粒料基层最小厚度18cm，加上沥青面层9cm或12cm，稳定细粒土底基层处在路表27c m或30cm以下，已避免冲刷现象。由于稳定细粒土的收缩性大，还需要考虑底基层产生收缩 裂缝的可能性。如果底基层碾压时的含水量是符合施工规范要求的，那么受到至少27cm或30 cm沥青面层和半刚性基层保护的底基层，其混合料含水量的损失是相当缓慢的，损失的量也 是不大的（在特别干旱地区例外）。因此，在路面使用期间底基层一般不会再干缩裂缝。如 果铺筑基层时，底基层已经开裂，则铺筑基层和面层后底基层的含水量不会再明显损失，即 不会由于干缩而使原裂缝明显扩展，也就不会引起基层在相同位置产生裂缝。由于底基层所 处位置低，受温度变化的影响明显减小，在温差作用下裂缝反复张开的幅度很小，也就不易 引起基层开裂和进一步引起面层上的反射裂缝。但在重冰冻地区，为了保护底基层不因低温 而开裂或原裂缝不因低温而明显增宽，宜增加半刚性基层的最小厚度。此外，稳定细粒土的 冰冻稳定性明显不如稳定级配集料基层。为使高等级公路半刚性基层沥青混凝土路面的承载 能力的季节变化性小，在非冰冻地区半刚性基层的最小厚度应是20cm～25cm。在重车比例大 和超载车辆多的特殊道路上，半刚性基层的合适厚度可能需要25cm～30cm。
1.2 基层模量范围的确定

基层模量是沥青路面结构设计的重要参数之一。在我国高等级公路的实践中，普遍采用半刚 性基层材料，半刚性基层具有良好的抗整体变形能力，但半刚性基层材料种类繁多，模量变 化范围非常大。研究表明，基层模量的增加对路面使用寿命有2种不同的影响趋势，一方面 可以减少沥青层层底弯拉应变，从而增加沥青路面的疲劳寿命；另一方面，表面层最大剪应 力呈明显的增大趋势，容易产生路表面局部早期损坏。在此基础上，给出基层模量的合理范 围建议值为800mpa到1 200mpa。
2 基层的模量对沥青路面性能的影响分析
2.1 路面结构和计算方法

以东北地区（Ⅱ1）半刚性基层典型沥青路面结构为例路面结构模型如表1所示。
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在保持其他结构层参数不变的前提下，设置水泥稳定砂砾基层。各结构层的设计参数根据公路沥青路 面设计规范（jtj014-97）推荐范围选取，应用沥青路面设计程序系统（hpds2003）分析沥 青混凝土面层、半刚性基层、底基层层底最大应力等控制指标。层间接触条件采用完全连续 体。
2.2 基层模量对各层层底应力的影响

在分析水泥稳定砂砾基层模量对路面各结构层层底最大应力的影响时，保持其他各层的模量 和厚度不变，只改变基层的模量和厚度。基层厚度分别取10cm、15cm、20cm、25cm、30cm， 水泥稳定砂砾基层模量从600mpa到1 400mpa，各结构层层底最大应力计算结构见图1～5（拉 应力为正，压应力为负）。应用沥青路面设计程序系统（hpds2003）计算数据如表2：

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从图1～５可以看出无论水泥稳定砂砾基层的模量和厚度取何值，路面结构上面层层底处于 压应力状态；下面层层底（水泥稳定砂砾基层顶面）随基层模量的增加，下面层底的受力状 态从受拉变成受压，在基层模量小于980mpa时受拉，在大于980mpa时受压，改善了面层层底 的受力，且应力值随基层模量变化较大。由此可见过大的基层模量对改善面层低部的受力状 态已不起作用；水泥稳定砂砾基层、二灰土底基层底始终处于受拉状态，对基层层底受力不 利。水泥稳定砂砾基层其应力值随基层模量增大而增大，土基顶的应力随基层模量变化略有 起伏。当基层模量取得过大，会导致基层底的拉应力超过容许拉应力而引起开裂，