多次加铺的复合道面疲劳寿命分析

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1、第35卷第l期2017年2月中国民航大学学报JoURNALOFCⅣILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV01．35No．1February2017多次加铺的复合道面疲劳寿命分析李龙海，杨茹(中国民航大学机场学院，天津300300)摘要：为解决多次加铺的复合道面加铺层使用寿命远低于设计值的问题，采用ABAQUS分别建立了加铺多层和一次加铺至相同厚度的复合道面三维有限元模型．通过对比排除了疲劳寿命衰减规律是完全由加铺厚度引起的可能性，得出结论：加铺层使用寿命随加铺层数增加而减小，且加铺层表层受力状态并未因加铺沥青砼而得到改善，在进行加

2、铺决策时应慎重。关键词：复合道面；有限元模型；加铺层数；疲劳寿命中图分类号：V351．11；U416文献标志码：A文章编号：1674—5590(2017)01—0036—06FatiguelifeanalysisofcompositepavementwithmultipleoverlayLILonghai，YANGRu(CollegeofAirportEngineering,CAUC，Tianjin300300,China)Abstract：Inordertosolvetheproblemthatthefatiguelifeofovedayisfa

3、rlowerthanthedesignvalue，twoABAQUSfiniteelementmodelsareestablishedtoanalyzethemechanicalresponseoftheroadconstruct，oneiscompositepavementwithmultipleoveday，theotherispavementoverlayingthesamethicknessofasphaltconcrete，whichcanexcludethepossibilitythattheattenuationruleoffatig

4、uelifeiscompletelycausedbyovedaythickness．Calculationresultindicatesthatthelayerservicelifedecreasewiththeincreaseofoverlaytimes，whichshowsthatthemeanfatiguelifeoftheoverlayisnotimprovedwiththeadditionofasphaltconcrete，whichshouldbeconsideredwhenmakinganovedaydecision．Keywords

5、：compositepavement；finiteelementmodel；overlayingtimes；fatiguelife随着航空交通量和大型飞机比例的快速增长，中国一些早期修建的大型机场跑道，道面结构损坏严重，使用性能急剧下降。目前，国内不少机场采用加铺沥青砼的方法延长道面的使用寿命。中国机场加铺层设计寿命一般在15年左右，但大多数跑道加铺层在远没有达到设计寿命时，即出现较为严重的拥包、车辙和裂缝，所以很多机场历经多次加铺，如虹桥、北京等机场都超过4次以上加铺，但加铺层仍然只能有效使用5-6年。飞机一复合道面作用系统中，飞机与道面接触将荷

6、载传递给跑道并产生相应力学响应。这个过程中，发生两种接触：轮胎一道面和加铺层一旧道面。加铺层界面作为新旧道面荷载传递的桥梁，其层间软接触处理合理与否，将直接关系道面受力大小和分布规律。目前，关于复合道面的研究主要集中于层间结合状态的模拟方法【1-31、机轮荷载大小和组合方式【堋、温度应力[81等方面，而关于道面受力大小与荷载作用形式以及加铺层数之间关系的研究很少。因此，如何模拟机轮荷载作用于加铺多次的复合道面，并真实反映飞机作用下道面结构的受力状态，成为亟待解决的问题。本文借助有限元模型，通过数值计算探讨了层问结合系数、加铺次数、机轮水平荷载对道面

7、使用寿命的影响，为复合道面损坏机理研究提供理论依据。1复合道面模型理论研究1．1力学模型现阶段中国进行加铺设计时一般采用多层弹性连续体系为理论基础，假设层间处于完全连续状态，这与复合道面实际工作半连续状态不相符。文献[3，9]收稿日期：2016—03一01；修回日期：2016—04—20作者简介：李龙海(197l～)，男，黑龙江虎林人，副教授，工学硕士，研究方向为交通运输规划与管理等第35卷第1期李龙海，杨茹：多次加铺的复合道面疲劳寿命分析一37一已经证明层间结合状态的改变对复合道面层间应力、应变影响显著。因此，要使层间结合状态在设计中体现，必须对

8、层间结合状态进行定量描述。本文借鉴以往研究，以典型的Goodman力学模型提出的层间粘结系数(也称抗剪强度)定量描述层间结