基于有限元对沥青加铺层温度应力与荷载应力研究.pdf

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1、第４２卷，第２期公路工程Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２２０１７年４月ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｒ．，２０１７基于有限元对沥青加铺层温度应力与荷载应力研究李冰，谢雅洵，吴开谡（北京化工大学理学院，北京１０００２９）［摘要］采用ＡＮＳＹＳ软件构建三维有限元模型分析了加铺沥青路面的旧水泥混凝土路面温度场和行车荷载应力场，对反射裂纹的形成的影响因素进行了探究。结果表明：温度应力和行车荷载是导致反射裂纹形成的主要原因，且温度应力影响更明显；存在一个最佳基层模量和基层脱空宽度能有效延缓反射裂缝的扩展速度，对于加铺层厚度对反射裂缝的影响，只有在加铺层厚度大于２０ｃｍ时

2、，才能有效抑制反射裂缝形成。［关键词］沥青加铺层；剪切型裂缝；温度梯度［中图分类号］Ｕ４１６２１７［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１７）０２—０１０３—０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＳｔｒｅｓｓａｎｄＬｏａｄＣａｕｓｅｄｂｙＬｏａｄａｎｄＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎＡｓｐｈａｌｔＯｖｅｒｌａｙｓｂｙＤＦＥＭＬＩＢｉｎｇ，ＸＩＥＹａｘｕｎ，ＷＵＫａｉｓｕ（ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦａｃｕｌｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ｕｓｅｄｔｈｅＡＮＳＹ

3、Ｓｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｐａｖｉｎｇａｓｐｈａｌｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｔｏｔｈｅｏｌｄｃｅｍｅｎｔｃｏｎｃｒｅｔｅｐａｖｅｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｌｏａｄｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｒａｃｋ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇｌｏａｄｉｓｒ

4、ｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｃｒａｃｋｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓｅｆｆｅｃｔｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓ；Ｔｈｅｒｅｉｓａｂｅｓｔｍｏｄｕｌｕｓａｎｄｐａｖｅｍｅｎｔｗｉｄｔｈａｔｔｈｅｇｒａｓｓｒｏｏｔｓｌｅｖｅｌｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｌａｙｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｃｒａｃｋｅｘｔｅｎｓｉｏｎｒａｔｅ，ｆｏｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌａｙｅｒｄｅｐｔｈｏｆｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｒａｃｋ，ｏｎｌｙｉｎｔｈｅｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ２０ｃｍ，ｃａｎｅｆｆ

5、ｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｓｔｒａｉｎｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｒａｃｋｆｏｒｍａｔｉｏｎ．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ａｓｐｈａｌｔｌａｙｅｒ；Ｓｈｅａｒｆｒａｃｔｕｒｅ；ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｇｒａｄｉｅｎｔ中间夹层、提高罩面层特性等，但基于工程环境、０引言［３］应用材料和地质特征不同，导致效果并不明显。原有混凝土路面存在裂纹或接缝破损等现象，而反射裂缝的形成与材料性能、温度荷载、施工工旧水泥混凝土加铺沥青层后，在交通荷载和环境温艺等因素息息相关，因而，有必要对沥青加铺层温差的影响下，沥青加铺层间的裂缝位置和板接处往度场合荷载应力等因素进行分析，提出延缓反射裂

6、往出现反射裂缝。尤其在一些昼夜温差较大的地纹生成和发展的有效方式。基于此，本文通过有限区，由于温差而形成的收缩应力以及路面层不均匀元分析法构建路基模型对沥青加铺层温度应力与荷的温度梯度而产生的温度翘曲应力往往在沥青加铺载应力的分析，重点对基层模量和厚度，加铺层厚［１］层温度型反射裂缝；沥青路面在交通荷载作用度以及温度荷载等因素对反射裂缝的作用进行了探下，旧路面的接缝处发生位移引起加铺层的应力集讨，确定引起沥青加铺层反射裂缝的主导因素。中，在交通荷载的繁复作用下容易产生反射裂１沥青加铺层应力分析［２］纹。当前国内防治反射裂缝的技术方法主要有设置为探究反射裂缝的形

7、成和扩展机理，需对接缝［收稿日期］２０１６—１２—２１［基金项目］北京化工大学青年科学基金（ＱＮ０６２２）［作者简介］李冰（１９９２—），女，吉林长春人，硕士研究生，研究方向：微分方程。１０４公路工程４２卷区板接处以及加铺层的应力状态进行分析。传统的对网格化的结构单元作出假设：各层结构体都［４］［５］静力平衡法、断裂力学法等只能应用于平面是均匀的线性弹性体，各接触面都是连续；土基层应力情况，对求解三维路面结构体有很大的难度，和地基层水平位移为零，其他各层横截面位移为本文结合断裂力学的应用公式，采用有限元模型对零，两侧面自由；忽略路面自重的影响，设置路面沥青加铺

8、层温度应力和荷载应力进行分析。接缝宽度