旧砼沥青罩面层及应力吸收层有限元分析.pdf

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1、第４２卷，第１期公路工程Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１２０１７年２月ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．，２０１７旧砼沥青罩面层及应力吸收层有限元分析闫卫红，刘贺（河南省交通科学技术研究院有限公司，河南郑州４５０００１）［摘要］旧水泥混凝土路面上罩沥青加铺层是一种较为常见的路面改造方式，通常的做法是在加铺层下面设置应力吸收层。为了减少反射裂缝的发生，采用ＡＮＳＹＳ软件对不同层厚的加铺层以及不同弹性模量的应力吸收层进行三维有限元分析，通过不同路面结构的加铺层底主应力、剪应力、拉应力以及弯沉的对比分析，确定合理的加铺层厚度以及应力吸收层模量。分析结果表明，应力吸收层的弹性模量宜为４

2、～６ＧＰａ，沥青加铺层厚度宜为５～１０ｃｍ。［关键词］沥青罩面；应力；有限元；应力吸收层［中图分类号］Ｕ４１８８［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１７）０１—０２０２—０４ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＡｓｐｈａｌｔＯｖｅｒｌａｙａｎｄＳｔｒｅｓｓＡｂｓｏｒｂｉｎｇＬａｙｅｒｏｆＥｘｉｓｔｉｎｇＰｌａｉｎＣｏｎｃｒｅｔｅＰａｖｅｍｅｎｔＹＡＮＷｅｉｈｏｎｇ，ＬＩＵＨｅ（ＨｅｎａｎＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣＯ．，ＬＴＤ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅｎａｎ４５０００１，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｅｘｉｓｔｉ

3、ｎｇＣｅｍｅｎｔＣｏｎｃｒｅｔｅＰａｖｅｍｅｎｔＣｏｖｅｒｅｄａｓｐｈａｌｔｏｖｅｒｌａｙｉｓａｃｏｍｍｏｎｐａｖｅｍｅｎｔｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｉｔｉｓｃｏｍｍｏｎｐｒａｃｔｉｃｅｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｂｓｏｒｂｉｎｇｌａｙｅｒｉｓｓｅｔｂｅｌｏｗｔｈｅａｓｐｈａｌｔｏｖｅｒｌａｙＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｒａｃｋｓ，ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｓａｒｅｃｒｅａｔｅｄｂｙＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅｔｏａｎａｌｙｓｉｓｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｏｖｅｒ

4、ｌａｙａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｓｔｒｅｓｓａｂｓｏｒｂｉｎｇｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｉｓｄｏｎｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｏｖｅｒｌａｙｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｓｓａｂｓｏｒｂｉｎｇｌａｙｅｒｍｏｄｕｌｕｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｖｅｍｅｎｔｏｖｅｒｌａｙｂｏｔｔｏｍｏｆｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓ，ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ，ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｂｓｏｒｂｉｎ

5、ｇｃｏｖｅｒ’ｓｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｉｓ４～６ＧＰａａｎｄｔｈｅａｓｐｈａｌｔｏｖｅｒｌａｙ’ｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓ５～１０ｃｍ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ａｓｐｈａｌｔｏｖｅｒｌａｙｓｔｒｅｓｓＦＥＡｓｔｒｅｓｓａｂｓｏｒｂｉｎｇｃｏｖｅｒ进：加强加铺层材料、增加加铺层的厚度；设置应力０前言吸收层：应力吸收层的材料有级配碎石层、土工布、旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层，是土工格栅、钢丝网、沥青级配碎石、橡胶沥青［１，２］［７－１０］目前我国旧路改造的主要形式之一。由于旧水层；对旧路面的改造：对旧水泥路面进行破裂泥混凝土路面存在着大量接缝和裂缝，当行车荷载稳固。本文假定

6、旧水泥路面承载能力良好，研究沥经过裂缝区域时，裂缝两侧的水泥板变形不连续，青类材料的应力吸收层模量变化以及沥青加铺层厚从而对裂缝上方的沥青加铺层造成拉伸剪切变度变化对接缝区路面结构参数的影响。［３－５］形。在车辆的反复作用下，加铺层底面由于存１路面结构及各层计算参数选取在较大的应力反复作用，最终造成自下而上的裂［６，７］缝。本文有限元计算研究分析对象为河南省某省道总结国内、外对旧水泥路面的改造的经验。对试验路段，试验路结构具体布置如图１所示，计算参旧水泥路面的改造大概分为３部分：对加铺层的改数选取如表１所示。［收稿日期］２０１４—１２—１８［基金项目］河南省交通运输厅科技项目（

7、２０１２Ｄ２２）［作者简介］闫卫红（１９７７－），男，河南温县人，高级工程师，主要从事公路与桥梁研究工作。第１期闫卫红，等：旧砼沥青罩面层及应力吸收层有限元分析２０３地基深度初值，然后逐步扩大地基的三维尺寸，以观察其对路面板应力的影响，直至板底最大应力收敛为止，此地基尺寸为计算用范围。通过分析，本文有限元取模型尺寸如表２所示。表２有限元模型尺寸Ｔａｂ２Ｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ尺寸／ｍ结构层行车方向行车垂直方向竖直方向沥青混合料加铺层１００１４／水泥混凝