传统的单反射裂缝机理认为:行车荷载和温度荷载的单独或耦合作用都会诱发反射裂缝产生并向上扩展至面层。此外,膨胀的路基土和路基水分梯度也可能引起裂缝的垂直和水平位移。温度下降导致原有路面板收缩或翘曲引起裂缝和接缝的水平位移,HMA加铺层底部产生拉应力导致裂缝张开(I型裂纹),见图2a;Lytton等人研究发现,车轮驶过裂缝上方会产生三个连续应力波[图2b,c,d]。第一个最大剪切应力波是行车荷载接近裂纹时裂纹边缘之间的相对垂直位移差引起的。这时裂缝受荷侧向下运动,而未受荷侧向上移动,导致加铺层中产生剪应力(II型裂纹),第二个最大弯拉应力波是车轮经过裂缝正上方时在加铺层中引起的。第三个应力波与第一个应力波方向相反,再次在裂纹边缘之间诱发剪切应力。当加铺层受到的拉、剪切及弯拉应力或应力组合超过其抗拉强度时,就会产生反射裂缝。
3.模拟反射裂缝的室内试验设备
本文整合已有文献中的试验设备,并根据反射裂缝机理进行了区分。Molenaar等人认为温度梯度对反射裂缝的影响比交通荷载更显著,但为了更好地在室内模拟现场反射开裂,有必要考虑这两种因素—温度变化引起裂缝的水平位移,交通荷载导致裂缝两侧垂直位移差。目前开发的试验设备中,一些单独模拟了这两种效应,另一些则通过施加竖向荷载和水平张开位移同时研究了这两种效应。本文根据模拟的不同机理将实验室模拟反射开裂装置分为A、B、C三组,A、B组分别表示仅模拟温度变化、仅模拟交通荷载相关的反射开裂设备,C组表示模拟温度变化和交通荷载综合影响的设备,表1综合比较了A、B、C三组共17种试验设备的特点。