设应力吸收层的“白改黑”路面应力模拟分析

发布时间：2020-05-05 19:19

【摘要】：我国早期修建的水泥混凝土路面在长年的使用过程中,经受了各种外在因素的作用后,最终导致各种损坏的出现,严重的影响了使用的安全性和舒适度,而沥青路面在很多方面都弥补了水泥混凝土路面的不足。因此,“白改黑”路面成为了旧水泥混凝土路面改造的一种常用的方案。加铺沥青罩面的措施有很多,针对不同的旧路状况可以选择不同的改造方案。在功能性罩面中,设置应力吸收层对于分散加铺层结构层底刚性基层接缝处的应力集中有较好的效果,同时也能够缓解反射裂缝的产生与扩展。本文在前人研究的基础上,针对设有应力吸收层的“白改黑”路面结构内应力进行进一步的分析,从各因素单独效应到因素间的交互作用进行研究。主要内容与结论如下:首先,在理论基础上,通过设计路面结构有限元分析模型所得出的计算结果,对加铺层结构底面旧水泥混凝土路面接缝处产生应力集中的原因和应力吸收层有减小应力集中的效果做出了解释。结果表明,无论是在车辆荷载作用下还是在温度作用下,最大主应力σ1、Mises等效应力σe以及最大剪应力τmax的最大值均出现在加铺层结构应力吸收层底面旧水泥混凝土路面板接缝处,即路面加铺层结构在旧路面板接缝处存在应力集中现象,因此,此处最容易产生破坏。其次是加铺层结构在单独外力作用下的应力分析。通过对相应有限元分析模型的计算,分别分析了各结构层厚度和模量变化对加铺层结构内荷载应力和温度应力产生的单独效应,以便之后的轴载—温度耦合作用下的应力分析,同时验证了应力吸收层可以有效的减小加铺层结构底面集中的应力值。结果表明,应力吸收层厚度在2cm～4cm之间时对荷载应力和温度应力的吸收效果明显,厚度越大加铺层底接缝处应力值越小;应力吸收层抗压回弹模量在200MPa～600MPa时对应力的吸收效果明显,荷载应力的影响大于对温度应力的影响;重载和大幅度降温对路面结构内荷载应力和温度应力的影响非常大,温度的降低还会削弱应力吸收层分散应力的效果。最后为应力吸收层的轴载—温度耦合应力分析。根据第二部分对设有应力吸收层的“白改黑”路面结构的荷载应力和温度应力的具体分析所得出的结果,选择应力吸收层厚度(2cm～4cm)和抗压回弹模量(200MPa～600MPa)以及轴载大小(1OOkN～220kN)三个因素为主要影响因素,通过响应面试验设计进一步研究轴载—温度耦合作用下路面结构的各应力状态,分析不同因素交互作用对各应力的影响,并对方案进行优化。最终对数据进行拟合得到各应力值的回归公式,并在所得回归公式的基础上得到了应力吸收层加铺方案的优化结果。
【图文】：

技术路线图,技术路线,应力吸收层,加铺层

逦东北林业大学硕士学位论文逦逡逑３．应力吸收层在轴载一温度耦合作用下的应力响应分析逡逑基于以上对设有应力吸收层的加铺层结构分别在车辆荷载作用和温度作用下的三维逡逑有限元模型的分析结果进行响应面试验设计，通过计算结果分析各影响因素及其交互作逡逑用对加铺层受力状态的影响，并得出回归公式和响应曲面，从而便于优化加铺方案。逡逑１．３．２技术路线逡逑

模式图,裂缝扩展,模式,裂缝

东北林业大学硕士学位论文１．张开型逡逑张开型裂缝指裂缝处受垂直于裂缝面的拉应力作用，使原有裂缝继续扩张的形式，逡逑图２－１⑷。逡逑２．剪切型逡逑剪切型裂缝指裂缝处受到沿裂缝面且垂直于裂缝尖端的剪应力作用，使原有裂缝力方向相对错开的扩张形式，如图２－ｌ（ｂ）。逡逑３．撕开型逡逑撕开型裂缝指裂缝处同时受到以上两种形式的应力作用，使原有裂缝产生综合性模式，，如图２－ｌ（ｃ）。逡逑
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.8

【参考文献】