高模量沥青混凝土对路面结构受力影响.pdfVIP

现代公路 HIGHWAY 高模量沥青混凝土对路面结构受力影响 文/董俊华 国成功使用已超过20年的时间。依据 分析单元的力学特性。利用几何 法国铺设之经验显示：与A C 相比较 方程、本构方程和变分原理最终得到单 而言，使用的是高粘性沥青，设计出 元刚度矩阵。 的混合料具有高含量的胶结料和低空 建立所有单元的平衡方程，组成 隙率，因此，能够有较好的抗疲劳能 整体结构的平衡方程。 力；比较传统的软沥青，高粘沥青具 由平衡方程组求解节点的未知位 有较低的愈合能力。混合料具有的高 移，然后计算相应的应变和应力，最后 图1 计算模型 模量可以减少传递到底基层的应力， 求出结构的内力和变形值。 在与A C 相同的厚度层的情况下； 随着我国国民经济的发展，公路 沥青含量大约在6 % （油石比）， 力学模型建立 建设也取得了长足的进步。尤 HMA C 的密实度、耐久性、抗车辙能 路面结构模型的建立 其是自1988年沈大高速公路及沪嘉高 力及抗疲劳能力均明显比传统密级配 我国现行 《公路水泥混凝土路面 速公路建成通车以来，高等级公路以 沥青混合料要好，是一种高模量高质 设计规范》(JTGD40-2002) 中，应力计 前所未有的速度发展，我国的公路事 量的沥青混凝土。 算公式是基于弹性地基上有限尺寸薄板 业进入了以建设高等级公路为主的新 的有限元解，为了与现行规范接轨，视 时期。截止到2008年底，全国公路通 有限元理论 路面结构为弹性层状体系，研究对象由 车总里程已达3 58 万公里，高速公路 有限元法最早出现在20世纪50年 沥青上面层、中面层、下面层，基层、 已经达到55000公里。在所有已建公 代航空工程飞机结构的矩阵分析中，经 基础组成，建立相应的空间三维模型。 路中，由于沥青路面具有良好的行车 过几十年的发展，该方法已经广泛应用 沥青面层、基层和基础等结构层采用8 舒适性、建设速度快、维修方便等特 于工程技术领域中的复杂问题分析。其 节点各向同向SOLID45实体单元。为反 点，因此，沥青路面在路面结构中应 分析范围已经从最初的平面静力杆件问 映半无限大空间基础的特性，基础采用 用得越来越广泛。伴随着公路运输交 题发展到空间动力和稳定的弹性力学甚 扩大尺寸来模拟，计算模型及坐标系如 通量急剧增加，超载、重载现象日益 至塑性力学问题，从固体力学问题发展 图1所示。 严重,路面结构的损坏也逐渐加剧，许 到流体力学、电磁学和热力学问题。 对各结构层作如下假定： 多沥青路面在通车不久就发生不同类 用有限元法分析问题的基本步骤 各结构层为均匀、连续、各向同 型的损坏，严重影响了道路的服务质 如下： 性的弹性体； 量，为了解决道路早期破坏的问题， 结构的离散化。离散化就是要 各层层间竖向、水平位移均连续； 许多新型道路材料开始用于高等级公 把待分析的结构分割成有限个单元 基础底面各向位移为零，基础侧 路上，高模量沥青混合料就是其中的 体，每一个单元代表这个实际结构的 面水平方向位移为零； 一种，提高沥青混合料材料的劲度模 一个离散部分，并在单元体间设置节 不计路面结构的自重影响。