脱空状态下水泥混凝土路面最大弯拉应力及疲劳寿命的响应分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第36卷，第6期公路工程Vo1．36，No．62011年12月HighwayEngineeringDec．，2011脱空状态下水泥混凝土路面最大弯拉应力及疲劳寿命的响应分析阳宏毅(长沙理工大学，湖南长沙410076)[摘要]通过采用有限元分析软件ANSYS建模，计算水泥混凝土路面在脱空状态下的最大弯拉应力，并考虑板块厚度、脱空深度、脱空范围等因素对水泥混凝土路面的最大弯拉应力的力学响应，结合计算结果分析脱空状态对水泥混凝土路面疲劳寿命影响。[关键词】水泥混凝土路面；脱空；有限元方法；ANSYS软件[中图分类号]U416．216[文献标识码]A

2、[文章编号】1674—0610(2011)06—0090—03MaximumStretchStressandFatigueLifeResponseAnalysisofConcretePavementwithVoidunderSlabYANGHongyi(ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha，Hunan410076，China)[Abstract]AnANSYSmodelisadoptedtocalculatethemaximumstretchstressofconcretepave—mentwithvoidundersl

3、abconsideringtheeffectofslabthickness，voiddepthandareaunderslab，there—suhisusedtoanalysethefatiguelifeofconcretepavementwithvoidunderslab．[Keywords]concretepavement；voidunderslab；FEM；ANSYSsoftware国内水泥混凝土路面的设计使用年限是30a，该点的压力，也同作用于其他点的压力有关。目前绝大多数路面都无法达到预期寿命，引起混凝1．2路面结构的基本参数土路面过早损坏一是因为超载作用，但更为重要

4、的参考湖南省高速公路较普遍的水泥路面结构形原因是基层和土基的塑性变形以及水分的冲刷作用式，水泥混凝土路面板的尺寸按4X5m计算，基本下形成板块下基层和土基的脱空，使板块出现了应荷载采用标准单轴双轮组，标准轴载为100kN，轮力集中，加之超载的作用，使最大弯拉应力急剧上压为0．7MPa，轮压采用矩形，长宽均为18．9cm，两升，疲劳使用寿命相应快速下降。本文采用有限元轮间距为32cm，轴宽为182cm。各结构层基本厚软件ANSYS对脱空状况下的混凝土路面最大弯拉度、模量及泊松比基本取值⋯如表1所示。应力进行分析。表1水泥路面结构层基本力学计算参数Table1Theconcrete

5、pavementstructureparameters1路面结构分析模型、基本参数及脱空范围的确定1．1水泥混凝土路面结构分析模型水泥混凝土路面力学分析一般采用弹性地基板理论，把水泥混凝土面层看作是支撑于弹性地基上1．3脱空范围的分析确定的小挠度板，将板看成具有弹性常数E(弹性模量)板底脱空的范围和程度通过路用雷达结合钻芯和(泊松比)的等厚弹性体，并进行一定的边界条法确定。现场脱空检测采用LTD一2000探地雷达件假设。本文水泥混凝土板结构分析采用弹性半空(见图1)。电磁波由空气进入路面结构，介电常数间地基模型，地基顶面任一点的挠度不仅与作用于会发生明显的变化会出现强反射；同样

6、，当电磁波由[收稿日期]201l一04一O2【作者简介]阳宏毅(1976一)，男，湖南娄底人，博士研究生，主要从事公路检测与养护。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com106公路工程36卷(上接第92页)③路面脱空是一个逐渐发展的过程，其受力状板在非脱空条件下面板最大弯拉应力为2．45态也是不断变化的。只有建立板底脱空区域的发展MPa，对应的疲劳寿命为N．；在本文基准脱空条件模型才能更好的预估混凝土板的疲劳寿命。下板的最大弯拉应力为2．78MPa，对应的疲劳寿命为Ⅳ2，按照式(1)计算三者的疲劳寿命比为：[参

7、考文献]Nl：N2≈7：1[1]姚祖康．路面[M]．北京：人民交通出版社，2006．[2]姚祖康．水泥混凝土路面设计[M]．安徽科学技术出版社，假定在正常状态下路面使用寿命为30a，在脱l999．空状态下路面使用寿命则为4．3a，由于脱空程度是[3]龚曙光．ANSYS工程应用实例解析[M]．北京：机械工业出版一个逐渐发展的过程，板块实际平均寿命要大于社，2003．4．3a。[4]JTGD40—2002，公路水泥混凝土路面设计规范[S]．[5]龚啸，龙助一．水泥混凝土面板脱空的有限元模型分析研