基于动力特性的典型沥青路面性能评价与结构优化
本文选题:道路工程 + 性能评价 ; 参考:《中外公路》2016年06期
【摘要】:为研究动态荷载作用下沥青路面的力学特性及其使用性能,以Abaqus有限元软件为平台,建立沥青路面三维有限元动力分析模型,对比分析3种典型沥青路面结构的动力行为特征,进行路面性能评价,并开展沥青路面的结构组合优化分析。研究结果表明:随基层厚度增加,各动力响应量表现为路表弯沉、底基层层底应力和路基顶压应变逐步递减;面层层底应变和层间剪应力逐渐减小,并且随厚度增加,其变化逐渐减弱;当基层厚度20cm,底基层承担较大弯拉应力,随基层厚度增大,基层逐渐成为主要承重层;半刚性路面(S1)整体刚度大,并能较好地抑制沥青层开裂及路基永久变形,倒装式路面(S2)的各项动力力学指标均处于不利状态,组合式路面(S3)的沥青层剪应力指标最优;采用动力指标与结构参数之间的正、负相关性及其显著性分析方法可更直观判别路面结构优化方向,为改善路面受力状态,对S1结构应提高基层厚度、降低面层模量,对S2结构应提高基层厚度,对S3结构应提高基层厚度与面层模量。
[Abstract]:In order to study the mechanical characteristics and performance of asphalt pavement under dynamic load, a three-dimensional finite element dynamic analysis model of asphalt pavement is established on the platform of Abaqus finite element software, and the dynamic behavior characteristics of three typical asphalt pavement structures are compared and analyzed. The pavement performance is evaluated, and the structure combination optimization analysis of asphalt pavement is carried out. The results show that with the increase of the thickness of the base, the dynamic responses are as follows: the road surface deflection, the bottom stress and the top compressive strain of the subgrade gradually decrease, the bottom strain and the interlayer shear stress decrease gradually and increase with the thickness. When the thickness of the base is 20 cm, the base takes on a large bending and tensile stress, and with the increase of the thickness of the base, the base gradually becomes the main bearing layer, and the overall stiffness of the semi-rigid pavement is large. It can restrain the cracking of asphalt layer and the permanent deformation of roadbed, and all the dynamic mechanical indexes of inverted pavement (S2) are in a disadvantageous state, the asphalt layer shearing stress index of combined pavement (S3) is the best, and the positive between dynamic index and structural parameter is adopted. The negative correlation and its significance analysis method can directly distinguish the optimized direction of pavement structure. In order to improve the stress state of pavement, the thickness of base course should be increased and the modulus of surface layer should be reduced for S1 structure, and the thickness of base course should be increased for S2 structure. The thickness and modulus of surface layer should be increased for S3 structure.
【作者单位】: 四川建筑职业技术学院;西南交通大学道路工程四川省重点实验室;西南交通大学土木工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(编号:51378438) 四川省交通厅科技项目(编号:2010B28-2) 四川省教育厅科研项目(编号:16ZB0513) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(编号:SWJTU12ZT05)
【分类号】:U416.217
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,本文编号:1944967
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