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將廢舊輪胎加工成廢舊膠粉用于道路工程，可以達到廢舊物無害化處理和利用的作用 [1]瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。對于新建路面可以減薄路面，提高瀝青路面的使用壽命；用于舊瀝青路面改建或罩面，能夠減緩原路面反射裂縫和減輕行車噪聲，進一步改善公路工程質(zhì)量，解決社會環(huán)保等問題 [2-5]。

為此，國內(nèi)外眾多學(xué)者對橡膠瀝青做了大量科學(xué)研究。李任瓊等 [6] 采用環(huán)形加載試驗對橡膠瀝青再生公路路面的抗裂性能進行檢測研究，研究結(jié)果表明，當(dāng)橡膠瀝青混合再生料中 RAP 摻量提高后，試件的極限荷載與勁度指數(shù)均得以提高，破壞變形與斷裂能 2 項指標則不斷降低。Venudharan 等 [7] 發(fā)現(xiàn)膠粉級配的變化顯著影響橡膠改性瀝青的基礎(chǔ)性能及抗變形能力。Mashaan 等 [8]用 2 種膠粉級配進行研究，發(fā)現(xiàn)粗膠粉級配提高了橡膠瀝青的流變性能和抗紫外線老化性能。唐乃膨等 [9] 解釋了化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)、分子量、表面形貌等方面對橡膠瀝青宏觀性能的影響，分析了橡膠瀝青老化機理。曹彥東等 [10-12] 研究了橡膠瀝青應(yīng)力吸收層在道路工程中的應(yīng)用，提出了橡膠瀝青應(yīng)力吸收層關(guān)鍵施工技術(shù)要點。龍花 [13] 建立了適用于高黏復(fù)合改性橡膠瀝青黏韌性、韌性試驗及計算方法，提出了采用第一直線上升段包絡(luò)面積的兩倍用于計算 A1 的思路。

基于上述分析，針對橡膠瀝青的研究主要集中在橡膠瀝青混合料路用性能及橡膠瀝青自身的力學(xué)性能方面，而有關(guān)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層對瀝青路面力學(xué)性能的影響、橡膠瀝青最佳灑布量、碎石最佳滿鋪率的研究較少。為此，本文基于 ABAQUS 有限元軟件建立三維瀝青路面數(shù)值模型，分析交通荷載作用下橡膠瀝青應(yīng)力吸收層設(shè)置前后瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)規(guī)律，并與水穩(wěn)基層 - 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層 - 瀝青面層復(fù)合試件的剪切試驗和拉拔試驗結(jié)果進行對比，找出橡膠瀝青最佳灑布量和碎石最佳滿鋪率，以期為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的設(shè)計與施工提供理論支持。

1.1 模型的建立

基于瀝青路面多層彈性體系理論，采用 ABAQUS有限元軟件建立尺寸為 6m×5m×3m 三維瀝青路面數(shù)值模型。模型底部限制豎直方向和水平方向的位移，四周限制水平方向位移。模型結(jié)構(gòu)層材料參數(shù)見表 1。

我國現(xiàn)行 JTG D50-2017《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，路面設(shè)計荷載采用雙圓垂直均布荷載，標準軸載為 BZZ-100，接觸地面壓力 0.7MPa。在實際路面力學(xué)研究過程中，為方便計算，往往采用 7t 的 FWD 沖擊荷載模擬標準軸載，一般來說，簡化后的荷載應(yīng)可反映實際的輪載作用形式和接地壓力。FWD 沖擊荷載變化曲線如圖 1 所示。

為了提高荷載區(qū)域力學(xué)計算結(jié)果，對瀝青路面模型采用不等間距劃分網(wǎng)格，從四周逐漸向荷載區(qū)域加密，尺寸由 0.15m 到 0.03m，荷載施加區(qū)的網(wǎng)格密度設(shè)置為0.03m×0.03m。瀝青路面網(wǎng)格模型如圖 2 所示。

1.2 吸收層模量對路面力學(xué)響應(yīng)的影響

設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層厚度為 1cm，模量選取 10、20、30、50、70、90 MPa，其他參數(shù)不變。計算模量與瀝青路面路表彎沉、面層層底拉應(yīng)力及面層層底剪應(yīng)力之間的關(guān)系，并與無橡膠瀝青應(yīng)力吸收層路面力學(xué)響應(yīng)進行對比。計算結(jié)果見表 2~ 表 4。

綜合表 2~ 表 4 結(jié)果可知：

（1）路面結(jié)構(gòu)設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層時，路表彎沉要比沒有設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的彎沉大。當(dāng)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層模量很低時，彎沉增長幅度較大，隨著橡膠瀝青應(yīng)力吸收層模量的增大，路表彎沉增長幅度逐漸減小。這是因為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層模量比瀝青混凝土及水穩(wěn)基層的模量低，其相對于路面結(jié)構(gòu)而言屬于軟弱夾層，設(shè)置有橡膠瀝青應(yīng)力吸收層時，會造成路表彎沉的增大，隨著應(yīng)力吸收層模量的增加，這種影響會逐漸減弱。

（2）橡膠瀝青應(yīng)力吸收層模量較低，應(yīng)力吸收層層底拉應(yīng)力較小，在橡膠瀝青應(yīng)力吸收層消散應(yīng)力的作用下，瀝青面層層底拉應(yīng)力有一定幅度的下降。隨著橡膠瀝青應(yīng)力吸收層模量的增高，應(yīng)力吸收層及瀝青面層層底的拉應(yīng)力都有所增加，并且隨著模量的增加，瀝青面層層底拉應(yīng)力增大幅度也越來越大。

（3）與此同時，應(yīng)力吸收層模量較低會造成瀝青路面結(jié)構(gòu)層間位移增大，致使面層層底剪應(yīng)力相對沒有設(shè)置應(yīng)力吸收層時有所增加。隨著應(yīng)力吸收層模量的增高，應(yīng)力吸收層剪應(yīng)力越來越大，瀝青路面結(jié)構(gòu)層間相對位移增加量越來越小，面層層底剪應(yīng)力越來越小。

1.3 吸收層厚度對路面力學(xué)響應(yīng)的影響

為進一步分析橡膠瀝青吸收層對瀝青路面路表彎沉、面層層底拉應(yīng)力及面層層底剪應(yīng)力的影響，分別選取應(yīng)力吸收層厚度為 1、1.5、2、2.5、3 cm，模量設(shè)置為 60MPa，對路面力學(xué)響應(yīng)進行分析。計算結(jié)果見表 5~ 表 7。

由表 5~ 表 7 可知，隨著應(yīng)力吸收層厚度的增加，路表彎沉、面層層底拉應(yīng)力及面層層底剪應(yīng)力也越來越大，尤其是路表彎沉和面層層底剪應(yīng)力增幅較大。這說明應(yīng)力吸收層厚度增加，相當(dāng)于軟弱夾層越來越厚，各層間相對位移越來越大，路表彎沉和剪應(yīng)力也越來越大。

綜合 1.2 和 1.3 所述可知：瀝青路面設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收層會增大路表彎沉和瀝青面層層底剪應(yīng)力，減小瀝青面層層底拉應(yīng)力；從路表彎沉和面層層底剪應(yīng)力角度來看，應(yīng)力吸收層厚度不宜過大。