摘要：由于沥青路面具有施养简便、行车舒适、平整耐磨等优点，故广泛应用于我国高速公路工程建设中。随着我国经济及交通的迅速发展，导致高速公路的交通现状逐渐表现为流量大、速度高、轴载重的特点，因此沥青路面在超载重载长期作用下经常容易产生车辙、开裂等病害，使得沥青路面的使用性能及寿命降低，从而严重影响到高速公路的行车舒适和安全。为了研究沥青路面的破坏机理以及在不同荷载条件和温度和各层间接触状态等条件下，路面应力应变变化规律，本文系统阐述了荷载、温度、层间接触状态已经不同路面结构组合对沥青路面结构力学的响应机理和研究方法。结合人为因素和自然因素等实际情况，为相关分析研究提供参考。
关键词：路面力学响应；温度；车辆荷载；层间接触状态；路面结构组合
0引言
国内外大量研究表明，对沥青路面力学响应影响比较明显的因素主要有荷载、温度以及各层间接触状态等。荷载的大小不同、荷载接触形式的不同和作用的组合形式不同对路面力学响应的影响不同。而沥青又是一种典型的温度敏感性材料，其力学特性随温度的变化而显著变化。层间接触状态的良好与否，同样也层间是否出现滑移剪切破坏的重要原因。研究在不同因素影响下的路面力学响应，为更加科学合理的路面设计方案提供必要的参考。探究不同的路面结构形式和不同结构组合的沥青路面不同的力学响应，从而能够了解不同路面结构沥青路面的特性，完善不同路面结构沥青路面的设计过程。
1荷载
在沥青路面的力学性能分析时，通常把轮胎与路面的接触面作为路面受力分析的影响区域。为了计算方便，一些学者对沥青混合料模量的研究时，常将接粗面假定为规则的几何图形进行力学计算。而谢水友[1]认为，接触面形状与作用的荷载大小有关，当作用的荷载较小时，接触面形状为椭圆形；当作用的荷载较大时，接触面的形状为矩形。彭卫兵[2]等人又认为，轮胎与路面的接触形状应该是一个矩形加两个半圆的形状。假定的接触面形状不同，力学分析所得的结果也就不同。
李浩[3]通过ANSYS有限元模拟比较了静态作用下四种（矩形、方形、圆形和椭圆形）均布荷载接触形式对沥青路面力学指标（路表竖向位移、面层剪应力、路面各结构层层底拉应力、路面各结构层层底拉应变和土基顶面压应变）的影响，并分析了荷载形式对路面结构设计的影响，最终给出了选择简化荷载接触形式的建议。
2温度
沥青面层材料作为也种对温度极其敏感的感温材料，沥青混合料的强度、劲度都随温度变化而变化。温度不仅影响着路面材料的性能，同时影响着路面结构。在以往的温度对路面力学响应研究中，大多数研究仅仅以统一的温度值进行路面分析，没有考虑路面结构沿深度方向存在着温度梯度，难以真实分析温度这一因素对路面力学响应的影响。而针对这个问题，董泽蛟[4]等将温度梯度这一因素考虑在内，并且结合动态荷载作用研究了温度场及非均布移动荷载作用下沥青路面力学响应。
日常设计施工中迫切需要掌握不同基层类型路面在不同条件下的力学响应状态。由于传统的力学响应计算采用的材料模量是采用推荐的常温计算而来，计算结果不具有代表性，与沥青路面实际力学指标变化不匹配。为了掌握不同基层结构沥青路面全过程应力发展状态，实现对沥青路面全时段状态的有效监测。赵国军利用BISAR 软件，从沥青路面设计指标压应力、剪应力、拉应变多个角度分析，选取实测温度计算的模量参数进行三种结构的力学响应分析。研究发现，在超载和高温条件下，不同结构各层的压应力出现不同程度的增长，且增长幅度随深度的增加而增大。
同时在超载和高温条件下，半刚性基层下面层底处于受压状态，其余结构层均处于受拉状态。组合式基层下面层底和柔性基层底的应变增幅最大，柔性基层下面层底和基层底增幅相对较小，研究成果为养护时机的选择和沥青路面设计提供技术支撑。
为了研究温度-车辆共同荷载作用下沥青路面各结构层细观力学响应，严战友依据常用沥青路面各结构层材料级配及孔隙率建立了离散元模型,通过拟合室内单轴压缩应力-应变曲线获取模型的细观参数.在此基础上，对车辆荷载和不同温度作用下的沥青路面响应进行求解，分析各结构层细观力学响应及结构层颗粒变化情况.研究结果表明:在移动荷载及温度共同作用下，随着路面结构层深度增加，垂向位移逐渐降低,温度越高垂向位移越大；各结构层垂向应力随路面深度增加而依次减小；水平方向各结构层应力情况复杂，上面层处于受压状态，其余结构层颗粒既有受压也有受拉状态。
3层间接触状态
沥青路面结构是多层式结构，层间黏结的良好与否，路面的力学性能影响巨大。当前我国的沥青路面设计是以弹性层状体系理论为基础，其将层间接触条件假设为完全连续的。但在实际的施工过程中，路面都是分层修筑的，层间条件是不完全连续的。当层间黏结得不好，就很容易会引起路面开裂和车辙等破坏。
朱林涛通过建立有限元模型对不同层间接触状态的路面进行分析，比较不同接触状态下的层底剪应力和面层、基层、底基层的完成数据后得出结论：路面结构层表面的剪应力较大的时候，底层的剪应力也达到峰值。基层或下部基层的路面厚度会影响路面沥青层的变形，大体成正比例关系。对沥青路面结构设计和使用年限分析时，除了考虑路面的荷载作用外，还应考虑到在高温下的稳定性。当路面模量减小时，路面内部的激振力略有提高，这时路面如果受到高温的影响就容易发生由温度应力引起的破坏。而提高或减小基层厚度和模量等变化时，路面剪应力大小的变化不显著。
结语
本文主要从车辆荷载、温度、层间接触状态三个方面系统阐述沥青路面力学响应影响因素及其研究方法。得出以下结论：（1）在当前路面力学响应分析中，研究应从最不利情况出发，车辆荷载与路面的接触面形式不能局限于静荷载，应考虑为动荷载和不均匀荷载。在实际车辆行驶过程中，特别是在刹车的情况下，由于轮胎与路面间存在摩阻力，不能将车辆荷载仅考虑为垂直的竖向荷载，而应是竖向荷载与水平荷载的联合。此外，垂直荷载对路表弯沉产生影响，对路面力学响应影响相对较小，对路面的破坏程度较低。而水平荷载引起的面层层底弯拉应力和层间剪应力对路面的使用寿命具有较大影响。（2）温度同样是沥青路面力学响应的重要因素，沥青混合料的强度、弹性模量等都随着温度变化。结合实际考虑结构深度方向的温度梯度变化是，改变温度场分布对竖向应变、纵向应变和剪应变值的影响较大，对横向应变值的影响较小。（3）与现行的路面设计理论假设不同，路面层间接触并非是完全连续的。各层的层间剪应力的大小会随层间接触状态好坏的变化而变化。层间接触越稳定，越不易产生层间滑移剪切破坏。
参考文献
[1] 谢水友. 轮胎—路面接触压力问题研究[J]. 华东公路, 2009(03): p. 94-96.
[2] 彭卫兵, 刘萌成，刘书镐. 刹车荷载反复作用下沥青路面剪切动响应三维有限元分析[J]. 公路交通科技, 2009. 26(09): p. 46-52.
[3] 李浩. 四种均布荷载接触形式的路面力学响应对比分析[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2019. 38(08): p. 53-58.
[4] 董泽蛟. 温度场及非均布移动荷载作用下沥青路面力学响应分析[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2016. 44(05): p. 740-746+793.