草原牧区小油路路面结构分析

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1、密结合，闯出了一条符合区情的发展路子，公路等级标准需高则高、需低则低、一路多等和草原定线、3．5米小油路等技术政策的突破，极大的解放和发展了交通生产力。对于小油路的技术创新是在《国家技术规范》里没有的，但对内蒙古自治区农村牧区以及其它一些相似省份非常实用，内蒙古自治区各盟市已在各牧区尝试修建了宽基窄面、窄基窄面等不同型式的道路，夏季解决了晴雨通车问题，冬季解决了雪灾对牧民的威胁，保护了牧区生态环境，为牧区道路建设提供了典范。为保证乡、村道路建设的质量和效益，内蒙古自治区交通厅和内蒙古自治区技术监督局于1999年颁布实施了《牧区及沙漠地区地方道路技术标准》，为

2、全区草原牧区和沙漠地区公路建设起到了宏观指导性的作用。国内目前也正在进行有关天然砂砾应用、柔性基层、改性沥青、稀浆封层、微表处等课题的研究。1．2．2国外研究概况国外对于小交通量道路的研究，在一些幅员辽阔的国家做的多一些，有些国家还专门针对乡村牧区道路制定了相应的技术规范和设计指南。为了建立全天候的公路网，澳大利亚开发了～种特殊有效的路面形式，这种路面的典型结构为：在压实的路基上铺筑一层约20cm厚无结合料的碎石或天然砂石，然后撒布沥青封层罩面(sprayedsealsurfacing)，形成新的路面结构。早在1935年，F．M．Hanson发表了题为The

3、BituminousSurfaceTreatmentofRuralHighways的论文就建立了表面封层的概念。美国联邦公路局(FHWA)对小交通量乡村牧区道路的筑路材料进行了针对性的研究。同时，美国联邦公路局把小交通量道路分为两类：一类是平均日交通量小于50vpd的道路，这类道路一般无面层或具有粒状或土质集料的面层，但很少进行表面处置；另一类是平均日交通量在50一400vpd之间的道路，这类道路一般具有经选择的粒状稳定土集料面层，在较高交通量时这类路面面层可能是单层或双层贯入式面层(penetrationtypesurface)。在新西兰，表面封层技术应用

4、已有50多年的历史，主要有两种形式：一种是单层石屑封层，另一种是双层石屑封层。具体施工程序为：在压实路基上铺筑至少15em厚无结合料粒状集料基层，接着铺筑一层或两层薄的沥青石屑封层。这种石屑封层可提供防水、抗滑、耐磨的表面，提高了路面的使用性能。西班牙工程技术人员经过不断探索，利用碾压混凝土路面修筑小交通量道路。加拿大研究了适合本地环境条件的低造价小交通量道路的修建技术，并尽量利用当地筑路材料。在世界上干旱、半干旱国家，如沙特阿拉伯用矿粉和水泥(crushedfinesandcementcontent)改良砂子，还有在撒哈拉沙漠，当地工程技术人员针对沙漠环境

5、和小交通量状况修筑了几千公里的小油路。§1．3本文的研究方法和研究内容本文主要针对牧区道路典型结构——小油路进行分析，以宽基窄面的路面情况为代表，根据牧区小油路实际路基路面典型结构形式和材料特性，结含有限元软件MSC．NASTRAN对牧区小油路进行有限元建模；考虑模拟牧区小油路实际车辆荷载的作用情况，对模型分为三种情况进行加载，进行有限元线弹性分析；考虑牧区小油路路肩受力特性，分析了路肩材料性能对路肩受力和变形的影响；考虑牧区小油路面层厚度的差异，分析了面层厚度的较小改变对小油路受力和变形的影响；将弹性层状理论和小油路碎石垫层材料非线性本构模型关系相结合，对

6、碎石垫层弹性模量变化规律进行了探讨；利用有限元软件分析了将小油路碎石垫层考虑为线弹性材料进行线弹性有限元分析和考虑为非线性材料进行非线性弹性有限元分析时结果的差异性；通过对小油路路缘石作用的分析，对小油路路缘石的受力和变形特征进行了有限元分析；简述了小油路路面试验路的工程概况和施工工艺，并对小油路路面典型结构组合方案进行了初步拟定。本文的研究内容：1、考虑三种荷载作用情况，对小油路进行有限元线弹性分析；2、对小油路碎石垫层弹性模量变化规律进行了探讨，并对碎石垫层进行了非线性弹性有限元分析；3、考虑小油路路肩材料性能和面层厚度的改变进行有限元线弹性分析；4、对

7、小油路路缘石进行了有限元线弹性分析；5、简述了小油路路面试验路的工程概况和施工工艺，初步拟定了小油路路面典型结构组合方案。4第二章沥青路面结构分析基本理论及有限元模型试算§2．1有限元法的基本理论2．1．1有限元法的基本方法有限单元法是一种纯数值求解方法，其基本思想是将连续体模型离散成为有限个单元，单元之间通过节点连接，并要求每个单元满足一定的物理条件，最后将所有的单元再集成，组成求解问题的数值计算方程。有限单元法的基本公式推导，可以通过直接法、变分法和加权残值法三种方法来实现，直接法是从物理概念出发，直接建立求解问题的方程，得出外部荷载和未知量之间的关系：

8、变分法是根据固体力学能量泛函的极值条件，来建立求解问