基于有限元模拟的各种修复方式车辙修复效果比较

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1、sHANGHAIH一一s◎基于有限元模拟的各种修复方式车辙修复效果比较王仁晓，高英，刘茹(东南大学交通学院)摘要：以厂拌热再生、现场热再生、新料、冷再生沥青混合料室内试验的永久变形参数为基础，用有限元方法模拟用各种修复方式修复车辙后路面的车辙发展情况，提出不同铣刨深度的最佳车辙修复方式。关键词：沥青再生路面；车辙；有限元0引言表1冷再生和热再生级配由于交通量增长、轴载增加、严重超载、交通渠筛孔尺寸／mm191613．29．54．752．361．180．60．30．150．075化、加上近年来持续高温天气等因素的综合影响，车【L级配1OO95

2、817O483425l81396辙已经成为沥青路面早期破坏中最主要的的破坏形混合料经旋转压实方法成型后，冷再生养生方法式之一[】]。当路面出现较严重的车辙病害时，需要采用能反映混合料长期结构强度的60~C烘箱中养生对路面进行洗刨处理。不同的病害，不同的严重程48hE，新料和热再生采用室温下养生即可。度，不同铣刨处理方式直接关系到对病害的处理效(1)混合料的密度和孔隙率的测定果和经济效益，而我国对各种铣刨维修方式比较研按照《沥青与沥青混合料试验规程》(JTJ052～究很少，我国高速公路养护部门对铣刨方式处理主2000)中T0706—2000压

3、实沥青混合料密度实验(水要是靠经验，对于相同的车辙病害，处理方式相差很中重法)的要求，根据下式测定各种混合料的表观大，缺少理论的依据[2]。本文用有限元方法从理论密度。上证明，在不同的铣刨深度下，对各种修复方式对于车辙的修复效果进行比较，得出不同车辙铣刨方式===—(1)I}t

4、nW下的最佳处理方式。=一==——×八p"(2)，’，}l}

5、1各种类型混合料实验参数的获取式中：为试件的表观相对密度，无量纲；为试件本次实验为了研究厂拌热再生、现场热再生、冷的表观密度，g／cm。；为干燥时间的空中质量，g；再生混合料以及新料的抗永久变形能力，采用

6、局部为试件的水中质量，g；为常温水的密度，三轴加载方式对混合料进行加载，而实验室再生混取1g／cm。合料的成型过程参考《公路沥青路面再生技术规范》最后计算出混合料的表观密度与孔隙率数据如(JTGF41～2OO8)中热再生和冷再生实验室成型方表2。法。旧的沥青混合料来自浙江某高速公路面层铣刨表2混合料的表观密度与孔隙率料，新料成型采用《公路沥青路面设计规范》(JTG混合料类型新料厂拌热再生现场热再生冷再生D50—2006)中的热拌沥青混合料的实验室成型方表观密度(25℃)g·m2．542．532．472．Z1法，混合料成型都采用最接近工程实际

7、的压实功的混合料L隙率／3．63．22．510．5旋转压实方法。采用的混合料类型为AC一16，级配情况如表1。(2)混合料的劈裂强度的确定按照《沥青与沥青混合料试验规程》(JrrJ052—收稿日期：2o1O一11一O52000)中的TO716—1993混合料的劈裂强度试验，在N。．42010上么咯23◎一一一15℃情况下，把旋转压实成型的试件切割成直径1001Tim，高度为100mm。按照规范规定的步骤测得各种类型混合料的劈裂强度如表3。加载及变形表3混合料的劈裂强度测量装置混合料类型f新料f厂拌热再生}现场热再生f冷再生lIli劈裂强度(

8、15℃，MPaf。·91f·12f-02i。·53试件由上表可知，各种沥青混合料的劈裂强度均在规H=80mlTl‘D=l50mm范规定的范围内。75mm底座(3)混合料的抗压回弹模量的测定按照《沥青与沥青混合料试验规程》(JTJ052—图1局部局部三轴蠕变试验装置2000)中的T0713—2000沥青混合料单轴压缩试验(圆柱体法)测定混合料的抗压回弹模量，用MTS试表5沥青混合料蠕变实验条件验机在2O℃情况下进行测定，测定各种混合料2O℃混合料类型温度／℃轴向应力水平／MPa情况下回弹模量如表4。冷再生AC一16400．72表4混合料的抗压

9、回弹模量现场热再生AC一16601．12混合料类型新料厂拌热再生现场热再生冷再生厂拌热再生A(：一l66O0．96和1．12E弹性回弹模量(2o℃，MPa)l25315571745lO5O新料A【一16601．12由上表可知，各种混合料的回弹模量均满足《公路2沥青混合料蠕变模型及参数拟合沥青路面再生技术规范》或者《公路沥青路面设计规(1)时间硬化蠕变模型范》的要求。材料的蠕变变形￡可以表示为温度T、应力q和(4)混合料的局部三轴蠕变试验时间t的函数，即局部三轴蠕变试验是由东南大学道路与铁道工程=F(T，q，￡)(3)系黄晓明教授为首的课题组

10、设计出来的一种新三轴试分析蠕变变形，通常采用Bailey—Norton蠕变规验方法。它与常规的三轴蠕变试验不同，侧向约束力律l6]。对于一维受力状态，其模型表达式为：由沥青混合料