温度与应力耦合场对沥青路面的影响

邓开心

摘要：新形势下，沥青混凝土路面在道路结构中，会完全暴露在当下的自然环境当中，需要承担车辆荷载的主要作用和价值。沥青混凝土路面结构中，不管是力学性能，还是对应的疲劳特性，都需要结合实际，思考车辆的荷载能力和对应的温度变化。荷载应力是影响路面疲劳的主要因素，温度应力也属于不可忽视的内容之一。路面结构温度应力和行车荷载的双重作用下，探究了沥青路面的疲劳机理，降低反复作用中疲劳损伤的问题出现。

关键词:温度与应力;沥青路面;影响

一、引言

随着公路事业的进一步发展， 沥青混凝土路面中早期疲劳破坏问题便是其中之一。就荷载的方向而言，对路面影响最大的是垂直静荷载和冲击荷载。在实践的历程中，沥青路面在大气或者是太阳的照射下，路表的温度较高，在反复的变化下，温度以传导的方式，形成温度阶度^[1]。一般的情况下，沥青混合料会受到温度的影响。虽然沥青混合料具有很高的抗压强度，可是长期下去，还会存在抵抗变形的能力下降的问题。一旦沥青路面内部存在稍微的缺陷或疲劳损伤累积，就会在行车荷载和温度应力的基础上，带来负面的影响。此时，就需要立足实际，结合影响，探究预沥青混凝土路面的疲劳寿命。

二、温度与应力耦合场对沥青路面的影响

（一）道路结构的受力状态影响

根据沥青路面温度应力和时间的关系中，主要可以分为常温度应力和非定常温度应力这两个部分。对沥青路面的温度应力进行实测是非常困难的，一般需要在实验中，分析路面的温度和材、结构，找到温度和应力和众多因素之间的关联性。土是一个多相的粘、弹、塑性体，会受到水和时间的影响较大，但是温度的变化对其的影响偏低。沥青面层材料在使用的时候，一般的情况下，十分容易受到温度和时间的变化影响。路面的结构中，需要使用的不同的材料，结合复杂的体系，落实非线性的问题。不管是温度的变化，还是材料的特性，结构的组成等，都需要将理论和实践结合起来，探究复杂的问题。从本质上看，道路结构不仅会受到车辆荷载的影响，还会受到外部温度和辐射等因素的影响，只有在大家共同的作用下，才可以满足自然环境的发展需求^[2]。从道路的结构力学角度看，一方面需要考虑的是车的荷载问题，另外一方面需要思考的是温度周期。对于沥青混凝土路面材料部分来说，就需要结合粘、弹、塑等几个视角，合理的统筹规划，向着弹性力学和线性力学的发展方向实施延伸和建设。

（二）沥青路面荷载与温度应力叠加影响

在不同时间段下，需要结合实际的发展需求，分析结构层次应力和日常的变化过程，需要在合理的统筹规划下，分析应力的变化和分布情况。凌晨6：00和下午15：00路表、基层顶面、底基层底面等，从限值的角度看，都需要结合实际，真实的调查，并且分析其中的叠加部分，为以后的发展提供良好的基础准备^[3]。

（三）沥青路面疲劳机理影响

在实践的历程中，需要相关的人员，根据现实的发展需要，分析疲劳是结构在应力和材料极限强度之间的逻辑关系，并且在荷载的重复作用下，就会呈现一种开裂的问题出现。沥青混凝土路面一旦存在疲惫的问题，就需要以理论为基础，提高试验的建设效果。也就是说，在移动的车轮荷载的基础上和在静止的状态下，还是处于不一样的局面。此时，路面的结构内部，就需要寻找出不一样的应力变化状态，分析实际出现的应力作用于内容。在量值出现减少的时候，就可以根据剪应力的需求，分析车辆在行驶一段时间之后，即可达到承载应力的主要作用和价值。在合理的统筹规划下，分析车轮直接作用下存在的压力，并且试着从不同的出发点，探究应力循环，解决重复循环的问题。沥青混合料的疲劳破坏过程中，主要可以分为三个阶段。第一个阶段，裂缝的形成，即疲劳成核阶段。第二个阶段，裂缝的扩展，即裂缝的稳定增长阶段。第三个阶段，断裂破坏，即不稳定的裂缝扩展阶段^[2]。

（四）沥青混凝土路面疲劳计算

收缩仅受基层的限制，就算是路面的结构都会出现不同程度的受热不均匀的问题，进而也会出现较大的收缩拉应力。此时，在车辆的行驶方向下，可以是热膨胀，也可以是收缩，但是都需要在一定的范围内，在一定长度范围内疲劳损伤也会和行车或者是温度荷载的反复次数出现大量的变化，让沥青混合料的抗拉强度逐渐的下降。随着行车和温度荷载重复作用次数的增加，在长期的潜移默化中以后，即可使沥青混合料的抗拉强度出现下降的现象。也就是说，一旦是达到一定的积累以后，路面的内部就会应力将超过材料强度，即可出现疲劳开裂的问题。随着荷载强度的大小和材料抗弯拉能力之间存在的不一样，都需要根据沥青路面的疲劳分析，关注重复作用下的使用寿命。探究夏季持续高温时期和冬季持续低温时，化对路面结构温度应力的影响。外界环境温度的变化和行车荷载的作用都是不可忽视的影响因素，只有合理的从结构与材料的角度入手，才可以根据实际，最大限度提升沥青路面的使用寿命。

总结：随着社会的进步，温度与应力耦合场中，不同季节路表的空气温度、路基温度和各结构层材料热物理参数都会对沥青路面产生较大的影响。沥青混凝土路面结构温度应力以“天”为周期，探究不同结构中的不同温度应力。沥青混凝土路面结构的应力会根据季节性的温度变化影响，探究出引起沥青混凝土路面结构疲劳破坏的主要成因。主要就是在结构温度应力和行车荷载的基础上，出现的劳损伤。

参考文献：

[1]栾利强, 周金华, 文双寿,等. 沥青路面结构层材料的体积参数与力学参数的关联性分析[J]. 武汉理工大学学报, 2021, 43(7):7.

[2]蔡良.华南多雨地区特重交通下基层厚度对沥青路面倒装结构弯沉的影响[J]. 广东公路交通, 2022, 48(1):6.

[3]禹海伟, 罗雅丹, 李江涛,等. 山区高速公路长大纵坡全路幅沥青路面使用性能的衰减规律研究[J]. 交通科技, 2022(1):4.

[4]周广福, 位翠翠, 郝莉,等. 沥青路面机械式冷再生机皮带支撑装置故障原因及改进措施[J]. 工程机械与维修, 2021(3):1.

作者简介：邓开心（1999.10-），男，贵州省六盘水人，汉，本科，研究方向为土木工程。