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層間接觸狀況對半剛性基層瀝青路面力學響應影響分析項目編號:140118組內(nèi)成員:蘇芮、彭祖昭、李攀聰、文鴻、林維康指導老師:蔣鑫副教授研究背景半剛性基層瀝青路面作為我國典型的路面結(jié)構(gòu),其基層材料為無機結(jié)合料穩(wěn)定集料或土類材料,雖然具有一些突出的優(yōu)點:如強度高、承載力大、水溫性好;材料分布廣泛,易獲得;同時可以使面層厚度減小,大大降低工程造價。但隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,交通的發(fā)展也越來越迅速,伴隨而來的重載、超載、大交通量等現(xiàn)象越來越普遍,致使半剛性基層瀝青路面超負荷運行,從而使其普遍在設計年限的早期便出現(xiàn)車轍、裂縫、坑槽等破壞,表面功能大幅度衰減,不得不進行大面積維修研究背景目前我國現(xiàn)行的公路瀝青路面設計規(guī)范是以層狀彈性體系為基礎。層狀彈性體系假定瀝青路面各結(jié)構(gòu)層之間的接觸面完全連續(xù)。但是,實際道路中層間接觸狀態(tài)非常復雜,如果忽視層間結(jié)合的結(jié)構(gòu)要求,或者沒有有效的材料與工藝來實現(xiàn)層間粘結(jié)處理,層間結(jié)合面就會成為路面整體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),導致路面開裂、層間推移、車轍等破壞。軟件模擬實驗研究手段傳統(tǒng)的大型通用有限元軟件,如ABAQUS、ANSYS等,模型建立復雜,計算耗時過長,針對性不強,在一定程度上增加了科研的成本,為此本項目選用瀝青路面力學3D專業(yè)有限元軟件EverStressFE,可較好的克服上述弊端。模型建立擬定路面結(jié)構(gòu)形式接地壓力形式荷載參數(shù)有限元模型路面各結(jié)構(gòu)層間接觸狀況本項目結(jié)合我國瀝青路面設計規(guī)范,建立瀝青路面結(jié)構(gòu)的三維模型,對不同層間接觸狀況下的瀝青路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部力學響應進行計算分析。擬定路面結(jié)構(gòu)形式荷載參數(shù)接地壓力形式

國內(nèi)的瀝青路面設計方法中,通常忽略諸多因素的影響,直接采用輪胎內(nèi)壓力作為接觸壓力,接觸面積簡化為圓形,接觸壓力均勻分布在荷載作用面內(nèi)。本文結(jié)合我國瀝青路面設計規(guī)范,采用雙圓垂直均布荷載的接地壓力形式,如圖2所示,其中A、B兩點的距離r為雙輪中對中間隙,單輪接地面半徑為10.7cm。有限元模型根據(jù)輪載作用形式的對稱性,本文所用三維有限元軟件EverStressFE將模型進行簡化,即選取雙輪接地面的1/4作為模型的荷載作用部分,將模型有限域的尺寸(X,Y,Z)定為1m×1m×1.83m,整個有限元網(wǎng)格被劃分為5320個單元,24143個節(jié)點。為了提高計算精度,輪載作用的局部區(qū)域設置的網(wǎng)格較為密集(X=400mm,Y=551mm),沿X方向和Y方向均為9個節(jié)點;輪載區(qū)域外的網(wǎng)格設置得較為稀疏,沿X方向和Y方向均為6個節(jié)點。邊界條件可假設為:X軸和Z軸方向均為無限邊界,沿Y軸方向為受約束的自由邊界。路面各結(jié)構(gòu)層層間接觸狀況模型計算結(jié)果分析(1)路面結(jié)構(gòu)變形后網(wǎng)格圖(放大因子:1000)層間接觸不連續(xù)的路面結(jié)構(gòu)在輪載作用的局部區(qū)域內(nèi)變形更大。層間接觸連續(xù)層間接觸不連續(xù)模型計算結(jié)果分析(2)路表彎沉云圖層間接觸狀況對路表彎沉的影響很大。層間接觸連續(xù)層間接觸不連續(xù)模型計算結(jié)果分析(4)輪隙中心處各方向應變、、沿深度分布圖層間接觸連續(xù)層間接觸不連續(xù)兩種層間接觸狀況下,輪隙中心處各方向應變的變化趨勢基本一致,且在各結(jié)構(gòu)層間均出現(xiàn)不同程度的突變。但當層間接觸不連續(xù)時,各結(jié)構(gòu)層間應變的突變幅度更大,且在數(shù)值上也呈現(xiàn)出明顯的增長。由此可知,層間接觸狀況對路面結(jié)

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