道路拓宽中路面拼接台阶尺寸的分析.pdf

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1、第27卷第5期2010年5月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentv01．27No．5May20lO文章编号：1002-0268(2010)05-0052-04道路拓宽中路面拼接台阶尺寸的分析马晓晖，李立寒(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海200092)摘要i通过有限元计算分析，研究了新老路面拼接台阶尺寸对拼接结构受力的影响，并提出了适宜的台阶宽度，包括面层台阶的尺寸和基层台阶的尺寸，为实际工程提供指导及借鉴。通过计算分析2种路面结构下，不同面层或基层台阶尺寸时新老路面结

2、构的顶面变形、最大剪应力及层底剪应力，表明设置台阶有效降低了拼接路面结构中的剪应力及新老路面拼接面两侧的不协调变形。在台阶尺寸方面，面层拼接台阶的宽度大于20cm即可，基层台阶宽度宜为40em至60cn-i。关键词：道路工程；台阶尺寸；有限元；路面拼接；剪应力中图分类号：U416．05文献标识码：AAnalysisofPavementSplicingStepDimensioninRoadBroadeningMAXiaohui，LILihan(KeyIzJ口oratoryofRoadandTrafficEr

3、gi喊ofMinistryofEducation，ToniU

4、niversity，Shanghm200092，China)Abstract：Theeffectofsplicingstepdimensionofoldandnewpavementsonstressbearingofthesplicedstructurewasstudiedbyfiniteelementcalculation．Theproperstepdimensionsforbothsurfacelayerandbaselayerweredesignedasareferenceforpracticale11西neering．Thesurfacedeformatio

5、n，maximulTlshearstressandbottmnshearstressoftwopavementstructureswithdifferentstepdimensionswerecalculatedandanalyzed．Theresultshowsthat(1)theshearstre88e8andthediscrepantdeformationinthesplicedstructurewerereducedeffectivelyafterapplicationofthesteps；(2)astotherecommendedstepdimemions

6、，20emistheminimumforsurfacelayerstepand40CTllto60cmforbasehyerstep．Keywords：roadengineering；stepdimension；finiteelement；pavementsplicing；shearstge980引言在高速公路拓建中，由于新路基的同结沉降作用及新老路面在结构强度上存在差异，使得拼接处受力极为不利【1-2

7、。为了更好地衔接新老路面，使新老路面在拼接处具有一定的整体强度，设置拼接台阶是一种简单有效的方法。但是台阶尺寸过小，则起不到预期的效果；而太大的台阶尺寸可能积极作用

8、有限，却极大增加了铣刨工作量和施工难度，同时增加了旧料的浪费【3

9、。我国高速公路加宽工程刚刚起步，相关的理论研究无论在深度还是广度上都存在着严重的不足【4-5J。在众多的公路改扩建工程中，设计和施工人员对加宽工程的设计理论没有充分认识，仅依据少量的经验进行工作，随意性很大。因此通过建立新老路面拼接结构的三维有限元模型，分析不同台阶尺寸时，荷载作用下拼接处的力学响应，以确定合理的拼接台阶尺寸，包括面层拼接台阶及基层拼接台阶。从而为道路拓宽中新老路面结构拼接的设计及施工提供理论参考，尽可能避免由于缺乏理论依据而造成的设计和施工质量不高，及使用过程中出现工程病害，确保加宽

10、公路的正常运行。收稿开期：2009-05—26基金项目：上海市科学技术委员会科研计财项目(062112062)作者简介：马晓晖(1986一)，男，宁夏西吉人，博士研究生，研究方向路面工程．(12mm,h@to嚼i．edu．∞)第5期马晓晖，等：道路拓宽中路面拼接台阶尺寸的分析531典型拼接结构由于关心的主要是路面结构拼接部分，因此在确定分析模型时，选取路面各结构层，即面层、基层、底基层，而将以下的路床、路堤、地基部分视为一个整体，此整体部分(文中以地基表示)作为下承层对分析对象即路面拼接结构施加一个边界条件。由此简化了对目标问题之外的其他条件的处理。1．1面层台