公路隧道沥青路面结构的力学性能.doc

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1、附件1：外文资料翻译译文公路及隧道沥青路面结构的力学性能石春香郭忠印（1、上海理工大学，上海200233，中国;2、同济大学，上海200092，中国）摘要：一种线性全三维有限元法（FEM）被应用于公路隧道在双车轮装载矩形面积考虑横向接触应力诱导加速/减速的车辆作用下关键参数的设计。关键设计参数是被计算的作用在沥青层表面的最大横向拉应力，沥青层底部最大横向拉伸应力和沥青层表面的最大垂直剪应力。影响因素如双车轮重量;沥青层厚度;基层刚度模量和厚度;以及之间的联系结构层对这些关键的设计参数，还应单独审查以提出建设公路隧道沥青路面。关键词：隧道沥青路面结构的三维有限元法;横向

2、力;横向拉应力;纵向剪应力中图分类号：U452.2文献标识码：A导言几乎所有的机械式柔性路面设计程序确定路面疲劳寿命路面都考虑沥青层底部的拉伸应力或应变。他们含蓄地假设，疲劳裂纹起源于底部的沥青层和向上的表面路面。假设一个统一的正常接触压力分布在一个圆形的接触面之间的轮胎和路面，按层状弹性理论预计，最大横向拉应力（应变）发生底部的约束层直接作用下的负荷，最大横向压缩应力（应变）发生在路面表面的直接作用下的负荷[1]。然而，在英国[2]，美国[3-5]，日本[6]在我国西北地区[7]有些破裂的道路数据表明，破坏源自表面的路面，而不是在该地基，尤其是厚厚的灵活的结构。最近

3、，研究人员推测表面开裂现象可能与轮胎与路面之间高度非均匀三维测量接触应力分布有关,其直接诱导了路面结构顶部出现大的横向拉应力。测量自由滚动轿车和卡车轮胎的表现，除了正常的接触压力，就不可能有大的横向和纵向剪应力代理的接触面积。传统的层状弹性模型的路面结构通常假定负荷作为一个统一的垂直接触压力分布于圆形接触面积。在这些条件下，最大横向拉应力和压力通常是预测底部的沥青层，由于弯曲应力引起的负荷。然而，在隧道沥青路面，应该指出的是，横向拉伸应力表面远离加载面积（由于负曲率的表面）。公路隧道的刚度弹性模量在基岩处显的很高;良好路面的恶化不是路面结构的恶化。车辆进入隧道，司机将

4、车减速，因为弱光和狭隘的空间，会加快车辆离开隧道。存在高横向讲（运行方向）之间的轮胎与路面。本论文的主要是利用线弹性全三维有限元（远东）计划提出在公路隧道沥青路面下在考虑横向接触应力诱导加速/减速的车辆时的主要参数的设计。主要设计参数的计算方法：➀最大横向拉应力σmax表面的沥青层;➁的σmax底部的沥青层;➂最大垂直剪应力τmax表面沥青层。1交通加载表格传统的层状弹性模型的路面结构通常假定负荷作为一个统一的垂直接触压力分布于圆形接触面积。有限元本文另一方面，装卸条件，简化了使用一个统一的横向联系，纵向考虑压力分布在一个长方形的接触面积，接近真实的接触面之间的轮胎和

5、路面。数值轮胎印刷和胎压给出的表1。轮胎间距之间的间隔为34厘米。轮胎接触应力已与双车轮重量和轮胎使用的是内部压力经验公式的形式[10]：p=0.0042P'+0.29pi+0.145(1)其中，p是轮胎接触应力;P'是双车轮重量;pi是轮胎内部的压力。表1、轮胎和轮胎气压[12]一般情况下，横向接触应力的定义是：30％的垂直接触应力，因此按本文件中定义的计算。2说明全三维有限元法和路面结构隧道一般包括沥青路面沥青层，基础和基岩。完整的三维有限元法开发了路面结构显示图1。宽沿x方向和Y方向是3.0米深度沿z方向是不同的路面结构层厚度。8节点的因素是通过在模型。该示意图

6、的边界条件下的路面分析问题中显示图2。厂方向是固定在底部的模型;的X方向是固定在左，右架;Y型的方向是固定的正面和背面。联系路面层间条件也被视为特别是层的特点是厚度（hi），弹性刚度模量（Ei）和泊松比（vi）。以下两种型号的隧道路面结构中的表2。图1、三维有限元模型图2、图解路面问题分析表2、不同的路面结构3分析计算路面效应3.1影响双车轮重量对路面的反应在各种路面的反应双车轮重量时，要考虑。层之间的联系的条件是完全坚持。以下变种隧道路面结构得到了表3。表3、路面结构---A数字3-5本结果是考虑沥青层在各种双车轮重量w，而不是考虑横向压力。图3、σmax在路面图4

7、、τmax在路面图5、σmax底部的沥青层可以看出，在随着车轮重量等级的增大沥青层的压力也随之增加。沥青层底部的横向σmax小于其σmax和垂直剪应力τ在表面的沥青层。这些数字表明，横向讲之间的轮胎和路面加速恶化的路面。3.2影响沥青路面层厚度的效应在确定各种路面的反应沥青层厚度h1时，要考虑不同的刚度模量的基础。联系的条件层间完全坚持。以下两种型号的隧道路面结构得到了表4。表4、路面结构---B图6显示的结果，在不同的沥青层沥青层厚度上，确定了半刚性基层与E=2GPa。图6、的影响沥青路面层厚度上强调的半刚性基层可以看出：（1）当沥青层厚度为8-1