薄层水泥混凝土罩面有限元数值模拟分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com公路交通技术2012年8月第4期TechnologyofHighwayandTransportAug．2012No．4薄层水泥混凝土罩面有限元数值模拟分析余贤宇(广东梅河高速公路有限公司，广东兴宁514571)摘要：在原有混凝土路面加铺薄层水泥混凝土层是对传统路面技术的一个挑战，涉及材料、工艺以及力学分析等内容。基于理论分析，采用有限元软件对薄层水泥混凝土路面的加铺效果及不同粘结模式下的力学性能进行分析，通过对结果的分析朱验证和改进设计。关键词：超薄混凝土，有限元分析，薄层罩面，力学性能文章编号

2、：1009—6477(2012)04—0010—03中图分类号：U416．216文献标识码：AFiniteElementNumericalSimulationAnalysisforThin—layerCement&ConcreteTopFacingYUXianyuAbstract：Overlayofathinlayerofcement&concretecourseonoriginalconcreteroadSUribceisachallengetotraditionaltechniquesforroadsurfaceforconc

3、erningmaterials，technologyandchemicalanalysis．etc．Basedonthetheoreticalanalysis，thispaperanalyzesoverlayingeffectofthin‘layercement&concreteroadsurfaceandmechanicalpropertiesindifferentbondingmodesbymeansoffiniteelementsof1ware．andverifiesandmodifiesdesigninaccordance

4、withanalysisforresults．Keywords：uhrathinconcrete，finiteelementanalysis，thin—layertopfacing，mechanicalprope~y水泥混凝土路面薄层罩面的传统方法是加铺沥青类材料，而利用水泥混凝土材料作为薄层罩面是1．厂厂厂T]一种全新的技术，为确保新老水泥混凝土路面结构A协调受力，需要重点研究对现有混凝土板的充分利用。采用有限元软件对不同加铺厚度和不同粘结条BCDE件下的受力情况进行数值分析，从而确定最佳加铺厚度，达到恢复路面标高并实现快速通车

5、的目的。1薄层混凝土面板数值模型已有的研究成果表明，对于薄层混凝土面板受力分析，其最不利荷载位于板边中心位置，因此本次分析的荷载作用位置为板边中心位置。采用双圆单位：on荷载(图1)，荷载半径1O．65cm，两轮间隙1O．65cm，注：A、B、C、D、E分别代表加铺层表面轮隙中心和原混凝土板底轮压分别取0．70、1．05、1．40、1．75MPa。分别模拟不部轮隙中心至荷载当量圆中心的不同位置。同行车荷载下薄层混凝土加铺路面的力学行为。图1模型示意分析主要集中于薄层面板的厚度变化、接触情况、荷载应力等条件对路面结构的影响，因而取用

6、比2薄层混凝土数值模拟路面板相对而言较大的路基模型，以有效消除路基2．1等厚加铺粘结模型边界对模型计算结果的影响。通过试算对比，确定利用ANSYS软件对等厚加铺完全粘结模型进行了计算分析，用于计算的加铺层厚度分别为8、路基模型尺寸为16mxl6m。收稿日期：2012-02-04作者简介：余贤宇(1979一)，男，广东省大甫县人，本科，工程师学兔兔www.xuetutu.com2012年第4期余贤宇：薄层水泥混凝土罩面有限元数值模拟分析1l10、12、14cm。计算分析在不同加铺厚度条件下和触条件下，混凝土面板的力学响应。不同行车荷

7、载作用下的拉应力和压应力，结果见图采用接触模型分析等厚度薄层罩面层与混凝土2和表1(对应B点受力分析)。路面板之间的粘结程度时，其主要影响参数是摩擦5O0000系数和滑移极限接触力脒，胀一般取为~／／2，为材料的破坏强度J。分析中，采用加铺层厚度08em，进行参数敏感性分析。肛分别取0．1、0．3、0．5、0．6、0．8、1．2、1．5，FK分别取2e、5e、1e。、2e、5e。、2e、2e。荷载为标准轴载7ePa。分析中一般以c点(图1)为控制点。分析FK值影响时，取值为0．6；分析值影响时，取FK值为2e。Pa。分析结果如图3

8、～6所示。图2不同加铺层厚度模型的拉压应力1．00E+05表1不同加铺层厚度模型的拉应力和压应力日0．O0E+00_1．00E+05一2．OOE+05一3．00E+05-4．O0E+05—5．O0E+05十=2e8Pa图3滑移极限接触力FK和z向应