交通荷載作用下瀝青路面數(shù)值模擬分析.pdf

1、我國現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)規(guī)范以及常見的路面結(jié)構(gòu)研究方法都是以彈性層狀體系為基礎(chǔ)，采用層間變形連續(xù)的假設(shè)，通過單次加載或者荷載累計(jì)作用時(shí)間等效的方法來模擬作用于路面結(jié)構(gòu)的車輛荷載，開展相關(guān)路面結(jié)構(gòu)研究工作。實(shí)際上，道路中行車荷載作用是移動(dòng)的、長期的、變化的、不連續(xù)的，簡單的單次加載或荷載累計(jì)作用無法反映出這些特點(diǎn)。同時(shí)，不同的路面結(jié)構(gòu)層之間的接觸狀態(tài)并非完全連續(xù)，也非完全光滑，而是處于中間狀態(tài)。理論分析與實(shí)際工程的這些差異將直接影響路面結(jié)構(gòu)研究

2、的結(jié)果。因此，本論文力圖建立更能反映路面實(shí)際物理狀態(tài)的精細(xì)化分析模型對路面結(jié)構(gòu)展開研究。
　　論文采用ABAQUS通用有限元軟件，以半剛性基層瀝青路面為主要研究對象進(jìn)行數(shù)值模擬，采取先普遍、后特殊的思路展開一系列分析。首先，通過建立溫度預(yù)估模型計(jì)算連續(xù)高溫環(huán)境下的半剛性基層瀝青路面溫度場，為后面的車轍預(yù)估模型提供環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。
　　接著，論文對行車荷載進(jìn)行精細(xì)化處理，在建立荷載函數(shù)時(shí)考慮交通量和單次荷載強(qiáng)度的變化。建立二維軸

3、對稱車轍預(yù)估模型，采用與溫度相關(guān)的蠕變本構(gòu)模型描述瀝青材料特性，將精細(xì)化處理后的荷載和前面計(jì)算得到的溫度場作用于路面結(jié)構(gòu)有限元模型中。通過多種工況模擬，分析車轍深度與交通量、軸載之間的關(guān)系以及半剛性基層瀝青路面與瀝青+水泥混凝土復(fù)合式路面的異同。
　　然后，針對損傷前后水泥穩(wěn)定碎石的物理性質(zhì)有較大差異的現(xiàn)象，對路面結(jié)構(gòu)基層性能劣化展開分析。根據(jù)規(guī)范中的描述，用彈性模量的降低來反映水泥穩(wěn)定碎石的性能劣化。建立二維軸對稱模型，分析連續(xù)

4、性周期荷載作用下水泥穩(wěn)定碎石基層性能劣化過程中層狀瀝青路面結(jié)構(gòu)受力和變形，并設(shè)計(jì)了輕、重軸載組合數(shù)值模擬試驗(yàn)分析了軸載變化對路面車轍的影響。
　　最后，建立三維有限元模型，考慮面層與基層、基層與底基層的界面的不同接觸狀態(tài)和基層反射裂縫的影響，在路表施加水平與豎直耦合作用的移動(dòng)荷載，分析在不同接觸狀態(tài)下路面結(jié)構(gòu)的彎沉、應(yīng)力和裂縫張開量等指標(biāo)的變化規(guī)律。
　　論文針對不同的研究對象和設(shè)計(jì)指標(biāo)采用了三種不同的荷載函數(shù)，綜合考慮了溫