夏 盟

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400041）

0 引言

随着改革开放的发展，我国公路也相应的快速发展。公路的快速发展同时也为我国经济的快速发展奠定了坚实的基础。我国建设高速公路的发展历程已经走过一些年，这些年来我国公路建设已经取得巨大成就。我国在公路建设这方面起步较晚，所以目前仍然处在建设公路的好时期。各个等级的公路的开通，不仅加快了我国经济的建设，连通了各个区域，而且也间接的提高了人民的生活质量。动态模量作为沥青路面的一个重要参数，而荷载频率对动态模量有一定的影响，因此就有必要研究荷载作用下动态模量的变化情况，可以对路面的动态模量进行评价。

1 温度的影响

1.1 区域差异

在我国，研究路面力学性状之前，先进行抗压回弹模量的计算。这种方法是比较简单的，但是会有一些不足。在实际工作当中，在施工现场，不能够反应出来沥青路面的动态模量。温度对沥青混凝土的动态模量的影响很大，路面平时就是在自然环境之下的，受太阳辐射照射，也会经受着不同时期的不同气候，沥青材料温度的影响就会比较强烈。在我国的南北地区就会有一些差异，因为全年南北地区的温度差异比较显著。

1.2 研究方法

理论法主要是要假设出计算，解析式比较复杂，不方便应用到实际试验中。数理统计法，根据实验以及调查获得的大量数据，再把路温和气象相结合，通过方差回归分析推算出近似的路面动态模量的公式，这种方法简单，建立在大量数据的基础上计算出来的，精度也会比较高，所以应用的较为广泛。由于计算机的长足发展，一门新兴的计算方法诞生了，也就是数值分析法。这种方法将数值分析学科与有限元分析方法相结合，把研究的结构划分成一个个比较小的单元，将结构的无限点位置通过有限个点来控制。将整体的结构离散开来，对单元进行分析，最后在计算整体的位移情况。

2 荷载频率的影响

在诸多影响荷载作用频率的因素中，车辆的行驶速度是其中的一个重要因素。车辆的行驶速度不同，在路面的不同深度产生的荷载频率不相同。国外的一些研究表明汽车的行驶速度为70km/h时，产生的荷载频率10Hz。大量的研究结果显示，荷载频率增大时，动态模量也会增大。当荷载达到很大的值之后，沥青混合料的动态模量会达到最大值；荷载再继续增大，动态模量会变得平缓最后几乎不变化。

荷载频率对动态模量的影响已经在国内外对的试验中得到证明。要检验荷载对动态模量的影响，可以采用等效厚度法，这种方法可以预测不同行车速度下载路面的结构不同的深度的地方引起的荷载的频率。

式中t是应力脉冲时间，可以和荷载频率相互转化；v是行车速度；L是有效长度;

3 含水率的影响

含水率和体力对动态模量的影响也很显著。由弹性力学知道，体应力是三个方向的应力之和。动态模量会随着体应力的增大而大幅度增大，增幅大约27.4～51%。含水率对路基土动态模量的影响，在不同的含水率状况下，动态模量的增幅不一样。此外，任一体应力和偏应力组合下，红砂岩路基土的动态模量均随含水率的增大先增大后减少，具有典型的凸型抛物线特征。

4 动态模量测试方法

4.1 室内试验法

4.1.1 重复加载法

静态力学计算混合料模量的方法，施加振动的几种测试工具，施加固定的频率和荷载在试件的表面上，先后多测试几组数据，测量试件在荷载作用下的反应，最后根据应力与应变的比值计算弹性模量。试验是也会受诸多内因和外因的影响，外在因素主要包括以下方面：制备试件的方法以及需要的试件的尺寸，应力幅值，荷载频率，荷载作用的时间和次数，试验时的温度。

4.1.2 超声波法

超声波采用的方法和反复加载法完全不同，是将一定频率的声波通过某种具有弹性的沥青混合材料，根据声波的特性，它会朝各个方向传播开来，纵波能够将自身的大部分能量传递给沥青弹性混合料。

4.1.3 敲击振动法

在试验开始时需要敲击试件，产生的振动信号通过压电式加速度传感器接收并转化成电信号，电信号再通过可以放大信号的一起加倍放大，最后传递到搜集信号的分析仪器中，人员就可以整理相关的数据，并进行分析整理。这种方法有一定的缺点，针对缺点采用相关的函数对数据进行一次处理,进而增加试验的精度。另外，选择频率时，不能选择太低的频率。否则产生电信号时可能会很难搜集到信号，放大的过程中就会产生更多的误差，因此不能选择太低的频率进行试验。

4.2 室外试验法

基于弯沉和基于应力波的反算方法都是可以在外面的施工现场试验的。基于弯沉的反算法可以模拟路面实际荷载的是怎样作用在路面上以及作用的大小，将路面结构强度的弯沉表现出来并且作为响应参数。这种方法方便试验人员的理解，因此在实际工作中应用的比较广泛。基于应力波的反算法是以波动理论为基础，这种方法是首先不知道路面结构层的情况，通过反算来确定路面不同结构层的动态模量。这种方法比第一种方法要简便一些。

5 总结

沥青路面材料的力学性质是很复杂的，沥青混合料包含粘性、弹性和塑性，动态模量是一个很重要的动态参数。动态模量和温度、荷载频率、含水率等有关系。低温时沥青混凝土模量跟水泥的比较接近。高温时就和粒料的比较接近。在计算温度对动态模量的影响时，可以把研究的结构划分成小的单元，将结构的无限点位置通过有限个点来控制。将整体的结构离散开来，对单元进行分析，最后再计算整体的情况。无论冬季还是夏季，荷载频率的变化都与车辆的行驶速度呈线性增长关系，而且和路面深度的位置有关，越靠近路面表面增长的速度越快表明动态模量先是逐渐增大，达到某一程度时，增加的速度会变得平缓，最后几乎不变，这说明动态模量不会随着荷载频率的增加一直增大。另外，含水率对动态模量的影响也比较显著，尤其是对红砂岩地基土的影响更为显著。

[1]羊明，胡章立.沥青混合料动态模量影响因素探讨[J].道路交通，2009,4(4):26-28.

[2]羊明.沥青混合料动态模量研究[D].长沙：长沙理工大学，2007.

[3]傅锡光.基于无约束共振法沥青混合料动态模量试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.