旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力分析.pdfVIP

维普资讯 第 17卷第 l期 同 济 大 学 学 报 Vo／·17 JOURNAL 0F TONO~ UNIVI~RSITY Mar-1989 1989年 3月 —二 = 二 二 一= __ —= =～ — 二 =二 =一：j = = 一—_l__ = = = 一 二二_—_ 旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的 应 力 分 析 倪 明 姚祖康 (道路与交通工程系 ) 提 要 率文采用平面有限元方法．耜据G0odman力学模型建立旧路面与加埔层层间结台条件，计算 分析了具有接墙 (戚蚕I麓)的旧水泥混凝土路面上沥青 畴 层在行车荷载和温度变化作用下的应力 和位移状况．分析了反射裂鞋产生发展的原因．肚及加铺层厚度和应力消散夹屠防治反射裂缝的作 用．为台理地设计加铺层提供依据和计算方法 关羹饲：沥青加铺层，反射一裂缝，温度一应力。荷载一应力 一 、 引 言 近年来。不少旧水泥混凝土路面面临着加铺改建任务。采用沥青混台料作为加铺层。可 以用较少的投资改善路面的使用性能，但是这种沥青加铺结构存在的反射裂缝 问题至今未能 很好解决。 六十年代以来，国内外开始进行广泛的试验研究，各种防裂措施应运而生。譬如，封缝， 破碎板、隔离层、应力消散夹层等等措施，收到一定的防裂效果。反射裂缝的机理研究和分 析方法主要有，断裂力学法 ，静力平衡法 、弹性力学有限元法I“。断裂力学方法能够从理论 上解释反射裂缝的发展机理，但是由于沥青材料的断裂参数难以确定，实际应用困难 静力 平衡法力学图式简明，计算简便。但是根据经验得出的温度与接缝位移关系难 以适应不同地 区的情况。 弹‘性力学平面有限元法是 目前应用较多的分析方法。Majidzadeh取 旧路面与加 铺层之间的极限粘结力为 O．07N／ram 进行温度应力分析， 认为加铺层的开裂是由旧路面板 的温度收缩和翘 曲位移 1起的，裂缝最初发生在抽铺屠顶面 。C~etzee假定 旧路面与椰铺层 之间完全连续计算温度应力．认为最大应力发生在加铺层底面”。1992年，NanJim Chert 亦采用平面有限元计算了设有整平屠、橡胶沥青夹层和沥青混凝土罩面层的三层加铺结梅， 假设层间位移连续。考察了加铺层 的荷载应力影响线和温度应力，得到与 Coetzee类似 的结 果… 本文收到 日期 1987年 1】月 10日 自然科学基金会资助项目 维普资讯 同 济 大 学 学 报 第 i7卷 有限元法是分析反射裂缝问题行之有效的方法。但是，以往 的研究分析中对旧路面与加 请层层闻结合条件没有很好考虑，采甩完全连续或完全滑动的假设与实际路面工作状况有较 大差异。因此，有必要采用能够模拟层间半结台条件的计算模型，从国内的材料参数和环境 条件出发，进行深八的理论分析 二、计算图式、方法与参数 1． 计算圈式 国外用断裂力学理论研究反射裂缝机理表 明，加铺层反射裂缝主 要 是 由于 旧路 面 搔 (裂 )缝的水平和垂直位移引起的 (图1)。路面温度变化使接 (裂 )缝产生伸缩变形，而 行车荷载作用则主要产生竖向剪切变形 不 容忽视的是，旧路面与加铺层之 间 的 结 合 条件将直接影响加铺层应力集中的程度 固 此，合理的计算图式应当能够计算分析温度 变化和行车荷戴作用下的路面应力场，咀及 路 层间结台条绊的影响。本文采用平面应变状