动载作用下典型沥青路面剪应力特性分析.pdf

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1、第３３卷第７期公路交通科技Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．７２０１６年７月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＪｕｌ．２０１６doi：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－０２６８．２０１６．０７．００４动载作用下典型沥青路面剪应力特性分析１，３２，３２，３肖川，艾长发，邱延峻（１．四川建筑职业技术学院，四川德阳６１８０００；２．西南交通大学土木工程学院，四川成都６１００３１；３．西南交通大学道路工程四川省重点实验室，四川成都６１００３１）摘要：为

2、探究动态荷载作用下沥青路面的剪应力响应特征，应用ＡＢＡＱＵＳ建立半刚性路面（Ｓ１）、倒装式路面（Ｓ２）、组合式路面（Ｓ３）的动力有限元分析模型，针对３类典型沥青路面的剪应力空间分布特性，动、静剪应力差异以及路面结构和车辆荷载参数对剪应力的影响规律等方面开展数值模拟分析。研究结果表明：沿路面深度方向，剪应力最大值位于中面层顶面位置（４０ｍｍ深度处）；剪应力在水平面的分布主要集中在车轮荷载作用区域，最大值位于轮印边缘位置处；Ｓ２的剪应力最大，Ｓ１与Ｓ３的剪应力较为接近，Ｓ３略大于Ｓ１；相比于静态荷载，动荷载作用下

3、的剪应力更大，二者的差异性随轴重水平提高逐渐增大；剪应力随基层模量增加而减小，随面层模量的增大而增大，随基层厚度增加逐渐减小；随着车速和轴重的提高，路面剪应力均逐渐增大；剪应力随轴距增加呈先增大后减小的趋势，在轴距取１．１ｍ时，剪应力出现最大值；随着行车加速度的增加，路面剪应力基本呈线性关系增大，轴重与车速的提高，均会增大沥青路面在车辆制动过程中的剪应力。关键词：道路工程；沥青路面；三维有限元分析；剪应力；动荷载中图分类号：Ｕ４１６．２１７文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０２６８（２０１６）０７－００１９－

4、０８ＡｎａＩｙｓｉｓｏｎＳｈｅａｒＳｔｒｅｓｓＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＴｙｐｉｃａＩＡｓｐｈａＩｔＰａｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒＤｙｎａｍｉｃＬｏａｄ１，３２，３２，３ＸＩＡＯＣｈｕａｎ，ＡＩＣｈａｎｇ－ｆａ，ＱＩＵＹａｎ－ｊｕｎ（１．ＳｉｃｈｕａｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｅｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６１８０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｅｎｇｄｕＳｉｃｈｕａｎ６１００３１，Ｃ

5、ｈｉｎａ；３．ＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏａｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈｅｎｇｄｕＳｉｃｈｕａｎ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｉｎａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｓａｂｏｕｔｓｅｍ

6、ｉ－ｒｉｇｉｄｐａｖｅｍｅｎｔ（Ｓ１），ｉｎｖｅｒｔｅｄａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔ（Ｓ２），ａｎｄｃｏｍｐｏｕｎｄｐａｖｅｍｅｎｔ（Ｓ３）ａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈＡＢＡＱＵＳ．Ｓｏｍｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅ３ｋｉｎｄｓｏｆｔｙｐｉｃａｌａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｄｙｎａｍｉｃａｎｄｓｔ

7、ａｔｉｃｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐａｖｅｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｖｅｈｉｃｌｅｌｏａｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ（１）ａｌｏｎｇｔｈｅｐａｖｅｍｅｎｔｄｅｐｔｈ，ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｉｓａｔｔｈｅｔｏｐｏｆｍｉｄ－ｓｕｒｆａｃｅ（４０ｍｍｄｅｐｔｈ）；（２）ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｅｓｉｎｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｌａｎｅｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｃ

8、ｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｗｈｅｅｌｌｏａｄａｒｅａ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｉｓｌｏｃａｔｅｄａｔｔｈｅｅｄｇｅｏｆｗｈｅｅｌｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；（３）ｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｏｆＳ２ｉｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ，ａｎｄｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆＳ１ａｎｄＳ３ｉｓｃｌｏｓｅ，ｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｏｆＳ３ｉｓｓｌｉｇｈｔｌｙｌａｒｇｅｔｈａｎｔｈａｔｏｆＳ１；（４）ｃ