資源描述：
《基于重載車輛作用下的瀝青路面層間應(yīng)力分析探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于重載車輛作用下的瀝青路面層間應(yīng)力分析探討瀝青路面的破壞機理一直是道路從業(yè)人員關(guān)注的焦點課題。本文對瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元分析進行詳細(xì)的分析探討，對瀝青路面的設(shè)計及施工有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：瀝青路面、層間應(yīng)力分析、有限元分析引言 車輛載荷是造成路面損傷的一個主要因素。推移和擁包等破壞現(xiàn)象是道路工程實踐中常見破壞形式。該現(xiàn)象與車輛對路面水平載荷的作用以及層間接觸狀態(tài)密切相關(guān)，用有限元方法對路面進行受力分析可以較為準(zhǔn)確的揭示導(dǎo)致路面破壞的力學(xué)特征。一、瀝青路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元分析條件1、面結(jié)構(gòu)有限元模型的基本假定采用有限元方法建立道路多層體系有限元
2、模型時，首先，需對實際道路進行一定簡化，忽略次要因素的影響，以集中對關(guān)鍵問題的研究。因此，為便于進行分析，對道路的彈性層狀體系作如下假定:(1)各層皆由均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的彈性材料組成;其彈性參數(shù)以彈性模量E和泊松比表征，這種材料的力學(xué)性能服從虎克定律;(2)各層平面無限大.面層和基層有一定的厚度.底基層為半無限體;(3)上層作用載荷，各層水平無限遠處和底基層無限深處應(yīng)力分量為零;(4)層間不出現(xiàn)脫空，且各層分界面之間的接觸條件采用連續(xù)體系，即應(yīng)力和位移完全連續(xù)。 我國城市道路路面設(shè)計除了滿足彎沉和拉應(yīng)力兩項指標(biāo)之外，尚須進行瀝青混合料面層的剪應(yīng)
3、力驗算.在進行瀝青面層的剪應(yīng)力驗算時，要求面層在車輪垂直荷載與水平荷載共同作用下，其破壞面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力不應(yīng)超過材料的容許剪應(yīng)力?！ ?路面結(jié)構(gòu)有限元模型的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 基于以上假設(shè)，根據(jù)某城際快速干道實際路面結(jié)構(gòu)的參數(shù)建立道路多層體系的三維有限元模型?！ D1路面結(jié)構(gòu)有限元摸型 路面結(jié)構(gòu)有限元模型的邊界條件 根據(jù)道路在實際車輛運行條件下的受約束和加載條件，進行一定簡化，得到道路多層體系有限元模型的邊界條件。二、載荷作用下半剛性瀝青路面層間接觸應(yīng)力有限元分析 車輛在水平道路上行駛過程中，既有對路面垂直方向載荷的作用，又有對路面水平方向載荷的作用
4、，且水平方向的載荷會隨車輛行駛狀態(tài)的不同而改變?！ ‖F(xiàn)行的瀝青路面規(guī)范中假定瀝青路面層間的接觸為完全連續(xù)狀態(tài)，根據(jù)前面所建立的有限元模型，在垂直均布載荷為25kN，輪胎接地壓力為0.7Mpa的條件下計算了不同水平力系數(shù)的幾種工況（具體計算結(jié)果不在此一一列舉）。根據(jù)計算結(jié)果可得出以下結(jié)論： ?。?）層間連續(xù)在無水平力作用時，剪應(yīng)力無論極大值還是極小值，其絕對值都隨深度的增加而成增大的趨勢，荃層頂部的值達到最大，且其極值的坐標(biāo)位置不變。 ?。?）隨著深度的增加，各工況最大值成增加趨勢。這是因為剪應(yīng)力隨深度方向變化的趨勢是先增大后減小，該結(jié)構(gòu)到達基層頂部時
5、仍未達到最大值。水平載荷系數(shù)為0.15時，極小值規(guī)律不明顯:當(dāng)水平載荷系數(shù)大于0.35時，極小值的絕對值成明顯減小趨勢?！ 。?）上面層頂部的最大值隨水平載荷的增加變化不明顯，最小值的絕對值成明顯增大趨勢:其余各層的最大值均隨水平載荷的增加而減小，但最小值的絕對值隨水平載荷的增加而增大?！ 。?）基層頂部的最大值均比下面層層底要大，隨水平力系數(shù)的增加最小值絕對值基層頂部的增加趨勢沒有面層底部快，說明水平載荷對下面層層底的影響更為顯著.三、層間光滑情況下層間剪應(yīng)力有限元分析 瀝青路面在車輛載荷長期作用以及水破壞等因素的影響下，路面層間的粘結(jié)性能會大大
6、下降，這種現(xiàn)象在面層與基層間表現(xiàn)的尤為突出，不少區(qū)域面層和基層間僅僅存在摩擦。按層間接觸的極端情況考慮，這種層間的簡單摩擦狀態(tài)可視為完全光滑狀態(tài).通過對層間光滑情況進行分析，進一步研究瀝青路面在該情況下的破壞行為。根據(jù)水平載荷的不同，對層間光滑情況安排了五種工況?！ ”?五種工況描述分析結(jié)果如下圖所示：圖3應(yīng)力對比圖 根據(jù)分析結(jié)果可以看出，在不同水平力系數(shù)下層間光滑狀態(tài)面層底部x方向正應(yīng)力與應(yīng)變變化的規(guī)律具有一致性，基本成“谷一峰一谷”的變化趨勢，且既有拉應(yīng)力又有壓應(yīng)力，應(yīng)變既有“拉伸”狀態(tài)又有“壓縮即狀態(tài)。（1）當(dāng)無水平載荷時，表現(xiàn)為明顯的對稱變
7、化，區(qū)域內(nèi)，由于面層和荃層光滑，面層與基層在垂直載荷作用分別有各自的中心面，在垂直載荷作用區(qū)域內(nèi)，下面層底部位于中性面之下，故表現(xiàn)為拉應(yīng)力，而在遠離垂直載荷作用區(qū)域的兩端，表現(xiàn)為壓應(yīng)力。（2）隨著水平載荷的增加，即水平力系數(shù)的增加，x負(fù)方向的“谷”變化趨于平緩，而x正方向的“谷”逐漸加深，“峰”的變化不太明顯，當(dāng)水平力系數(shù)大于0.35時，x負(fù)方向處的應(yīng)力均為拉應(yīng)力，應(yīng)變也基本上全部為拉應(yīng)變。但整體的變化趨勢并未改變，仍然為“谷一峰一谷”。且各“峰”“谷，的位置沒有明顯變化。結(jié)論 通過計算表明，瀝青路面基層與面層層間接觸不良，會導(dǎo)致瀝青路面的推移和擁
8、包等破壞。當(dāng)瀝青路面基層與面層層間的聯(lián)結(jié)狀況不良時，在車輛循環(huán)載荷的作用下容易使面層底部受拉開裂，尤其在重載
