地下道路復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析.pdf

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1、公路與汽運總第162期Highways&AutomotiveApplications97地下道路復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析*劉航(陜西省交通運輸廳公路處，陜西西安710075)摘要：通過對地下道路復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)的分析，建立了地下道路瀝青砼面層(AC)+連續(xù)配筋砼基層(CRC)復(fù)合式路面的有限元分析模型，分別對路表回彈彎沉、瀝青層底面彎拉應(yīng)變(力)、瀝青層內(nèi)及瀝青層底最大剪應(yīng)力、CRC層底荷載應(yīng)力、路基項面壓應(yīng)變等力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析，進(jìn)而提出了最佳的復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)層厚度，使地下復(fù)合式路面能更好地適應(yīng)其使用場所。關(guān)鍵詞：公路；地下道路；復(fù)合式路面；有限元模型；力學(xué)分析中圖分類號：U416．2

2、24文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號i1671—2668(2014)03—0097—04作為地面道路系統(tǒng)的補充和延伸，城市地下道1主要力學(xué)指標(biāo)的確定路為快速增長的機(jī)動車開辟了一條全新的通道，為改變城市交通狀況起到了很大的作用。同時由于地1．1彎拉應(yīng)變指標(biāo)下道路將汽車引入地下，城市的三維結(jié)構(gòu)更加緊密。中國目前在瀝青層厚度計算時以疲勞開裂作為目前，地下道路以其可提高線路標(biāo)準(zhǔn)、縮短運營里臨界狀態(tài)，以設(shè)計彎沉值作為路面整體剛度的設(shè)計程、保護(hù)環(huán)境、減少拆遷、噪音污染少等優(yōu)點而越來指標(biāo)，以瀝青層層底拉應(yīng)力作為高等級公路瀝青路越得到人們的青睞。面厚度設(shè)計的驗算指標(biāo)；而國外大多數(shù)是以瀝青底連續(xù)配筋砼(CRC

3、)與瀝青砼(AC)復(fù)合式路面層最大彎拉應(yīng)變作為設(shè)計指標(biāo)。這兩種設(shè)計方法各是地下道路長壽命路面結(jié)構(gòu)的常用形式，但這種新種千秋，在對地下道路CRC+AC復(fù)合式路面進(jìn)行型路面結(jié)構(gòu)還缺乏科學(xué)的設(shè)計控制指標(biāo)和參數(shù)及完力學(xué)分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計時面臨著兩種設(shè)計方法的取整的設(shè)計方法體系?，F(xiàn)在大多數(shù)地下道路設(shè)計還是舍。下面通過分析地下道路CRC+AC復(fù)合式路面依靠經(jīng)驗直接得出的，由于環(huán)境、氣候條件的不同，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力與應(yīng)變的差異進(jìn)行說明。這種經(jīng)驗無法得到大規(guī)模推廣。采用表1所示路面結(jié)構(gòu)及參數(shù)進(jìn)行不同深度處地下道路往往是連接兩地的交通樞紐，一旦出最大彎拉應(yīng)力和應(yīng)變計算，瀝青層與連續(xù)配筋砼基現(xiàn)病害，往往不只是影

4、響所在道路的運營，嚴(yán)重者甚層之間接觸為連續(xù)，計算結(jié)果見表2。至可能影響區(qū)域間交通的正常運行，而且由于地下表l用于應(yīng)力應(yīng)變分析的路面結(jié)構(gòu)及參數(shù)道路空間有限，大型維修器械進(jìn)入不方便，這給道路維修帶來了一定的困難，使維修作業(yè)耗時較長或僅作簡單處置。較長的耗時會使道路通行受阻，簡單處置則會使養(yǎng)護(hù)維修頻率增多，進(jìn)而造成惡性循環(huán)影響整條道路的正常運營。所以，地下道路不僅應(yīng)具有高速公路路面的行駛品質(zhì)，還應(yīng)有足夠的耐久表2相同條件下不同深度處AC層彎拉應(yīng)力與性，其復(fù)合式路面類型的選擇既要考慮路面的功能彎拉應(yīng)變比較特性，還要考慮路面的壽命。深度／連續(xù)應(yīng)應(yīng)變／深度／連續(xù)應(yīng)應(yīng)變／某交通樞紐地下道路工程采

5、用CRC+AC復(fù)合cm力／MPa“￡cm力／MPa￡0—0．38272．0936—0．223184．780式路面，該文以該工程為例，對這種路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行2—0．311342．9508—0．246158．520力學(xué)分析，以提出復(fù)合式路面最佳厚度，從而保障路4—0．248877．28010—0．3251——4．168面結(jié)構(gòu)保持良好的長壽命。*基金項目：陜西省交通運輸廳科技計劃項目(13—06K)98公路與汽運2014年5月從表2可以看出：在瀝青層與連續(xù)配筋砼層間表4兩種長壽命路面結(jié)構(gòu)彎沉與豎向壓應(yīng)變指標(biāo)比較接觸為連續(xù)的情況下，不同深度處瀝青層的最大應(yīng)力均為壓應(yīng)力，應(yīng)變多為拉應(yīng)變，只有深

6、度為10cm時為壓應(yīng)變，且壓應(yīng)變值較小。同一路面結(jié)構(gòu)之所以能出現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變不一致的現(xiàn)象，主要是由于路面結(jié)構(gòu)是由三方面應(yīng)力應(yīng)變共同作用的結(jié)果。表1所示的路面結(jié)構(gòu)在瀝青層產(chǎn)生了壓應(yīng)力，但是其仍然會產(chǎn)生彎拉疲勞破壞，實際中應(yīng)變指標(biāo)更能反映路面損壞的本質(zhì)，同時在路面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析時其與應(yīng)力指標(biāo)具有更好的相容性，在進(jìn)行長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，更傾向于以應(yīng)變控制瀝青層的疲勞開裂。因此，以彎拉應(yīng)變作為CRC+AC復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)層力學(xué)分析指標(biāo)。結(jié)構(gòu)一的路基頂面壓應(yīng)變值遠(yuǎn)小于長壽命路面結(jié)構(gòu)1．2路表彎沉與路基頂面壓應(yīng)變指標(biāo)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)值200￡。因此，選用一般的瀝青路面地下長壽命復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)由于受到環(huán)

7、境及荷彎沉指標(biāo)對剛性基層的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析是不合載因素的共同作用會產(chǎn)生過量的變形或開裂現(xiàn)象，理的。對其路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時要考慮控制路面結(jié)構(gòu)的永地下道路CRC+AC復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)由于整體久變形。目前，中國以路表彎沉作為控制指標(biāo)，建立剛度非常大，通過力學(xué)計算出來的彎沉值非常小，如了一套相對較完善的測試換算體系。而國外設(shè)計體僅通過彎沉指標(biāo)來比較，路面不會存在破壞，而實際系以土基頂面壓應(yīng)變來控制路面結(jié)構(gòu)的永久變形或調(diào)查發(fā)現(xiàn)路面車轍損害現(xiàn)象嚴(yán)重?？梢?，彎沉指標(biāo)結(jié)構(gòu)破壞。下面對這