预制块体路面结构力学特性的有限元计算分析

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1、公路交通技术2011年12月第6期TechnologyofHighwayandTransportDec．2011No．6预制块体路面结构力学特性的有限元计算分析王火明，赵军(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067；2．重庆交通大学，重庆400074)摘要：针对预制块路面结构特点建立力学分析模型，运用数值分析软件对其路表弯沉进行计算，分析预制块厚度、基层模量、基层厚度及土基模量对块体路面结构受力的影响。计算结果表明，随着块体厚度增加，路表计算弯沉逐渐减小；在块体厚度相同的情况下，基层厚度越大，路表计算弯沉越小；基层底面

2、的弯拉应力随土基模量增大而减小。关键词：道路工程；块体路面；力学特性；有限元；计算弯沉文章编号：1009—6477I2011)06—0016—05中图分类号：U416．2文献标识码：AFiniteElementComputationandAnalysisforMechanicalCharacteristicsOfPrecastBlockPavementStructureWANGHuoming’，ZHAOJunAbstract：Thispaperaimingatfeaturesofprecastblockpavementstructu

3、reestablishesmechanicalanalysismodelandcomputessurfacedeflectionbymeansofnumericanalysissoftware，andanalyzesinfluencesofthicknessofprecastblocks，moduliofbasecourse，thicknessofbasecourseandmoduliofsoilroadbedonstressofblockpavementstructure．Computedresultsshowthatcomput

4、edsurfacedeflectiongraduallydecreaseswithincreaseofblockthickness；inthecaseofsameblockthickness，themorethethicknessofbasecourse，thelessthecomputedsurfacedeflection；andtensilestressonthebottomofbasecoursedecreaseswithincreaseofmoduliofsoilroadbed．Keywords：roadproject；bl

5、ockpavement；mechanicalcharacteristics；definiteelement；computeddeflection混凝土预制块路面施工方便，无需大型设备，可型、同济大学孙立军采用的含缝轴对称多层体的有人工铺砌，施工适应性极好，在城市道路人行道、景限元模型。区道路、小区、公园等场所得到了广泛应用¨。此本文采用有限元方法，通过建立预制块路面的外，预制块路面还具有易着色和方便造型的特点，特有限元模型，考虑块体厚度、基层类型，土基模量和别适合有景观需求的路面铺筑。目前，已有人开始不同的加载位置等因素对预制块路面

6、结构受力的影研究将预制块路面应用于高速公路紧急停车道和服响，重点计算分析路面弯沉、基层顶面压应力和底面务区等停车区域。但是，要将预制块路面结构用于拉应力等力学指标，为预制块路面结构设计参数的公路机动车道而非人行道，则必须解决其路面结构选取提供依据。的设计问题；而要进行路面结构设计，首先就要了解路面结构对于荷载作用的响应。目前，用于预制块1有限元模型建立路面力学分析的理论主要有3种J，一是弹性层1．1块体尺寸及铺筑方式选择理论和弹性半空间理论，如英国Clapton、澳大利亚根据已有研究成果及实践经验，预制块用于路Shackle等采用的

7、弹性层理论方法，英国港口协会面铺筑时，其长度宜为20—30cm，宽度宜为15～25(BPA)采用的弹性半空间设计理论；二是板的断裂cm，长宽比通常为2：1，行车道路面砌块厚度宜为理论；三是有限元分析方法，如荷兰Molinari所用的10～18em。预制块有多种铺砌方式，其与砌块形状面层有接缝的平面模型、日本西泽正男采用的板模有直接关系。对于矩形块体，常见铺筑方式有平行收稿日期：2011—07—15作者简介：王火明(1982一)，男，湖北省黄冈市人，在读博士，工程师2011年第6期王火明，等：预制块体路面结构力学特性的有限元计算分析1

8、7顺块式铺砌和人字形铺砌。研究表明，块体的不同表1不同土基厚度时路表竖向位移、基层顶面压应力铺砌方式对于基层顶面的压应力有一定影响，与矩土基计算深度／m1．52形块厚度相同的联锁块，其荷载扩散能力比矩形块面层顶面位移／mm1．021．