路基强度对水泥混凝土路面的影响研究.pdf

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1、路基工程·70·SubgradeEngineering2014年第2期(总第173期)路基强度对水泥混凝土路面的影响研究梁莉，傅翔，王雄，向鹏(1．重庆建筑工程职业学院，重庆400072；2．重庆大学土木工程学院，重庆400045；3．核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都610061；4．重庆建工集团股份有限公司，重庆401122)摘要：利用有限差分法分析了路基土的两个主要强度参数——黏聚力和内摩擦角对水泥混凝土路面的影响，重点讨论了路基土黏聚力和内摩擦角变化时路面板的弯沉和板中最大应力的变化规律。研究结果表明：路面的弯沉均随黏聚力或内摩擦角的增加而减小，当路基土黏聚力或内摩擦角增大至

2、某一数值后，路面的弯沉不再发生变化，也即是说施工中可找到一组最优的黏聚力或内摩擦角组合使路面弯沉最小；板中最大拉应力受路基土的黏聚力和内摩擦角的影响不明显，在施工过程中靠增大路基土强度的方法达不到减小板中拉应力的目的。关键词：路基土；水泥混凝土路面；弯沉；有限差分法中图分类号：TU471文献标志码：A文章编号：1003—8825(2014)02—0070—030引言不一定有实际意义。水对路基的强度与变形产生很大影响，路基强度对水泥混凝土路面破坏的影响，从表象上看就是1分析方法路基路面排水对路面破坏的影响¨’。水一旦入浸路1．1方法选取与强度准则基，路基土的物理力学性质就会发生变化，这涉利

3、用有限差分程序FLAC3D进行分析。数值计及路基变形的几个参数，如弹性模量、黏聚力、内算中，把混凝土面板作为弹性体考虑，基层材料和摩擦角等均会下降。众所周知，弹性模量的定义是路基土则采用岩体屈服条件与岩土体相适应的Mohr应力与应变的比值，其值越小，说明路基越软弱，—Coulomb直线形强度准则，其强度包络线的直线对水泥混凝土路面破坏的影响就越强烈。因此，本表达式为文不讨论弹性模量对水泥混凝土路面破坏的影响，—_一：—_～s1i‘n十ccos~(1)仅讨论路基土的两个主要强度参数——黏聚力和内摩擦角对水泥混凝土路面破坏的影响程度，并得到式中：，or，分别为最大和最小主应力；C为岩土了相关

4、的结果。体的黏聚力；为岩土体的内摩擦角。需要说明的是：路基土强度的变化，在力学参1．2计算模型数上不仅仅反映在黏聚力和内摩擦角的变化上。本如图1(a)，取板长L=6．0m，板宽B=4．5m。文为了得出某一参数对路面变形的影响规律，总是路面结构为24cm水泥混凝土+20cm二灰碎石+假定另一些参数是固定不变的，因此某些参数组合20cm级配碎石，路基土为广西膨胀土。模拟轮在实际过程中可能并不存在，计算所得的具体数值迹圆半径r=0．115m，轮迹净间距0．100m，200kN收稿日期：2013—12—26单轴双轮轴载作用。由于土基是半无限体，作为基金项目：重庆市建设科技计划项目(城科字2011

5、第(2—78数学模型的计算域必须是有界的，本文取10倍水泥号))；重庆市市政行业科研计划项目(市政科字O9第混凝土板厚(2．400m)作为模型底部边界土基厚度。(7)号)；中央高校基本科研业务费资助项目(106112013CDJZR200008)在单元划分上，考虑到单元划分的疏密、大小和形作者简介：梁莉(1976一)，女，甘肃天水人。讲师，硕士，主要状影响计算精度，理论上越密越小越规则，计算精从事路基路面工程教学和研究工作。E—mail：37241883@qq．COrn。度越高；但单元划分过细其计算速度太慢，实际分梁莉，等：路基强度对水泥混凝土路面的影响研究·71·析中在所关注的区域单元

6、划分较密一些，而其它区作为细化区域；而二灰碎石、级配碎石和路基土为8O域划分得稀疏一些。本分析中将混凝土路面板板角非细化区。有限差分单元网格如图1(b)。(a)模型基本尺寸(b)有限差分模型图1有限差分模型基本尺寸及网格划分(单位：m)计算时，对模型侧面和下界进行位移约束，路实体单元材料参数如表I，考察路基强度的两基土左右限制其方向位移，前后则限制其l，方向个主要参数黏聚力和内摩擦角变化时对水泥混凝土位移，模型底部限制方向、l，方向及z方向的位路面破坏的影响。分别考察路基土黏聚力c：0kPa，移，二灰碎石层和级配碎石层左右限制方向位移，内摩擦角分别为0。，5。，15。，25。，35。，4

7、5。时，前后则限制Y方向位移，界面紧密接触。路面板各以及妒=0。，c分别为0，30，60，90，120，150kPa端面自由。时，路面结构组合中各层的应力位移变化。1．3参数选取表1数值计算基本参数注：级配碎石和二灰碎石基本参数为经验数据，膨胀土的黏聚力c、内摩擦角均取击实度95％时的试验值5,9]。65目652内摩擦角的影响星64计算所得的最大弯沉与路基土内摩擦角的关系，64擐63如图2。嵇63内摩擦角／(。)62UlUl2U2j