張相凱 蔣恒恒

1.河南交投中原高速鄭洛建設有限公司 河南鄭州 450000；2.河南中原高速公路股份有限公司 河南鄭州 450000

隨著交通出行需求的不斷增加，交通量逐年提升，現(xiàn)有道路路網(wǎng)和密度已不能滿足人們對交通出行的需求。因此，為滿足人們日益增加的交通出行需求和便捷的交通方式需求，高速公路建設任務的日趨增加，同時一系列的工程中出現(xiàn)的問題也逐漸引起我們的重視。在實際工程中，路基不均勻沉降常出現(xiàn)在軟土地區(qū)新建和改擴建高速公路工程中，路基的不均勻沉降會導致路面產生變形[1]。但已有設計規(guī)范中未考慮路基變形對對路面應力的影響，本文運用有限元軟件建立簡化計算模型，討論了路基變形對路面應力的影響，并提出路面不均勻沉降設計指標[2]。

1 簡化計算模型的建立

通過實際工程數(shù)據(jù)可知，路基不均勻沉降一般呈中間大，兩側小的盆型，路堤橫向變形符合函數(shù)式（1）：

圖1 不均勻沉降路面變形示意圖

影響路面結構組合的因素有很多，本文根據(jù)某地區(qū)高速公路常用路面結構形式，建立有限元路面結構模型，具體參數(shù)如表1所示。

表1 模型參數(shù)

選擇基層和墊層的模量、厚度，路基不均勻沉降量和路面寬度等作為路基變形對路面應力的影響因素，通過分析研究路基變形路面應力的影響，并提出路面不均勻沉降設計指標。

2 路基變形對路面附加應力影響

分別研究基層和墊層參數(shù)，不均勻沉降量等變量對路面應力的影響。

通過分析可以看出，路面應力與基層參數(shù)呈正相關，隨基層參數(shù)的增加線性增大。路面應力與墊層參數(shù)呈負相關，隨墊層參數(shù)增加而線性減小，可以考慮適量增加墊層厚度減小路基變形對路面附加應力的影響。路面應力與不均勻沉降量呈正相關，隨不均勻沉降量增加線性增大，路面寬度對路面應力影響較穩(wěn)定。

3 不均勻沉降下路面附加應力計算

通過研究路基變形對路面應力的影響分析，可以得到路基不均勻變形引起的路面附加應力計算公式如下：

4 路面不均勻沉降設計指標

不均勻沉降引起的路面變形不容忽視，現(xiàn)行設計規(guī)范中只考慮了設計時的路基回彈模量，而沒有考慮到在實際建設完成后的路基不均勻沉降。路基的不均勻沉降會導致路面底部產生應力，從而產生一系列裂縫，導致路面結構產生早期破壞。因此，在路面設計中應引入一個新的參數(shù)，即由于路基變形引起的路面層底拉應力。在現(xiàn)行路面設計規(guī)范中應引入路基變形產生不均勻沉降后引起的路面變形設計指標，因此路面不均勻沉降設計指標為：路表彎沉值l，半剛性材料基層層底拉應力mσ，路基變形產生不均勻沉降引起的路面層底附加應力Δσ。

5 結語

（1）通過數(shù)值分析模擬在路基變形影響下路面應力的變化，得到路基變形影響的路面附加應力公式

（2）在現(xiàn)有路面設計規(guī)范中采用的路表彎沉值l和半剛性材料基層層底拉應力mσ的基礎上，引入路基變形引起的路面層底附加應力Δσ，即為路面不均勻沉降設計指標。更加合理的對路面破壞機理進行表述，進而更加合理的進行路面設計，避免路面結構的早期破壞。