半柔性水泥乳化沥青加铺结构力学响应分析-论文.pdf

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1、HighwavEngineering道路工程半柔性水泥乳化沥青加铺结构力学响应分析江睿南．朱宝林．陈景(交通运输部科学研究院道路结构与材料研究rt心．北100029)摘要：针对半柔性水泥乳化沥青加铺层的结构特性，提出了加铺半柔性水泥乳化沥青的常规路面结构，并采用ANSYS软件建立模型进行有限元分析．对旧水泥路面加铺改造中不同的半柔性水泥乳化沥青厚度进行分析．确定其合理的铺设厚度关键词：旧水泥路面：半柔性水泥乳化沥青：力学分析中图分类号：U4l4文献标识码：A文章编号：l002—4786(2013

2、)20一O113—04MechanicalResponseAnalysisofSemi-FlexibleCementEmulsifiedAsphaltPavingStructureJIANGRui-nan，ZHUBao-1in，CHENJing(HighwayStnmtm’eal(IMa!eriaIJlesearchCenter，ChinaAcademyt)f‘rransportationSciences，Beijing100029，China)Abstract：Thisarticleaimsa

3、tthestructuralcharacteristicsofsemi—flexiblecementasphaltmixture，andputsforwardoverlayingsemi—flexiblecementasphaltmixturepayementstructure．Themodelisestablishe(tbyUS-ingfiniteelementanalysissoftwareANSYS，differentthicknessofsemiflexiblecementemulsif

4、iedasphaltinpavingreconstructionoftheoldcementroadsurfaceisanalyzed，thereasonablepavingthicknessisdetermined．Keywords：oldconcretepavement；semi—flexiblecementasphaltmixture；mechanicalanalysis0引言青加铺层的合理厚度为了节省资金．减少对交通的影响．往往需要1建立加铺层路面结构有限元模型对不满足使用性能的旧水泥路

5、面进行加铺改造水根据力学分析经验选用5mx4．5m作为路面各结泥乳化沥青混合料是一种具有有机及无机特性的材构层平面尺寸．而基础选用9mxlOm的扩大平面尺料，具有优良的抗剪性能、强度、疲劳性能及层间寸．路面结构总深度取6m模型巾各结构层材料粘结作用．能够用于旧水泥路面的加铺改造用SOLID45(热力学分析时为SOLID70)单元进行模本文应用ANSYS软件在弹性层状体系理论的基拟．旧水泥混凝土路面与基础之间为非完全连续础上．通过对带有半柔性水泥乳化沥青加铺层的旧状态：其他结构层之间假设为完全连续

6、状态带水泥混凝土路面结构进行力学响应分析．并结合影有加铺层的旧水泥混凝土路面结构有限元模型见响路面结构受力的主要『大l素确定半柔性水泥乳化沥图l8)接缝局部放大罔b)基础与l【】水泥板接触图c)路面结构有限元模型图1带有加铺层的ILj水泥混凝士路面结构有限元模型201310Jj第20期l113道路工程HighwayEngineering轮胎接地压力取0．7MPa．接地形状简化为厚度根据施_T经验和下面层材料厚度选用9cITI0．2rex0．2m的正方形鉴于当荷载作用在路面中部10cm、1lcm和

7、12cm。路面热力学分析中模型参考接缝一侧时，加铺层路面会处于最不利受力状态l3j．温度为年平均温度(17℃)，降温幅度为1O℃，力学闵此．本文的力学分析中只考虑荷载作用在路面分析时主要考虑夏季高温情况影响接缝一侧的情形．计算加铺层受力的带有约束和2．1单一交通荷载情况荷载(单一车辆荷载或车辆荷载与温度荷载耦合)的单一交通荷载情况下．不同半柔性水泥乳化沥路面结构有限元模型见图2．．青加铺层厚度下的半柔性层底最大拉应力及最大剪应力见表2一表4表2单一交通荷载情况下半柔性层底最大拉应力沥青层厚度单层

8、沥青4cm双层沥青l0cm半柔性层厚度／cm910l1l29lO11l2半柔性层底最I大拉应力／MPaO．O9l0．0800．073O．0680．07lO．O650．0560．05Ca)车辆荷载位置及形式b)约束及荷载表3单一交通荷载情况下半柔性层底横向最大剪应力罔2带有约束及荷载的路面结构有限元模型(带接缝、计算加沥青层厚度单层沥青4cm双层沥青lOcm铺层受力)半柔性层厚度9／10l1l2910lll2建模过程中的基本假设如下：cm半柔性层底横a)各结构层材料为均质、连续、各项同性的弹向最大