多年冻土区路基尺度效应对路面结构力学响应的影响

发布时间：2020-03-09 09:33

【摘要】：为了研究不同尺度路基融沉作用对路面结构层力学响应的影响,建立了基于热力耦合理论的有限元模型,系统研究不同路基尺度工况下,融沉作用对不同厚度路面、不同材料基层的力学分布规律影响.结果表明:相同的融沉条件下,整体式路基较分离式及二级路基,变形分别增大45%、64%,应力增大17.5%、21.7%.高速公路面层由于路基较宽,地基融沉更容易向上传递,进而导致面层底部应力增大,最终造成面层的破坏.因此,路面设计过程中保证一定的面层厚度,并采用柔性基层减小模量,可有效以降低层底应力水平,并防止基层裂缝向上反射.
【图文】：

．130．140．190．220．240．24粉质黏土E/MPa7007003401767413．17322μ0．150．150．150．180．20．220．240．40．4含砾黏土E/MPa72．672．661．350．8454036．93434μ0．130．130．130．130．140．190．350．450．45风化泥岩E/MPa880880790731666572500500500μ0．250．250．250．250．250．250．250．250．25表5路面力学响应计算工况组合Table5Workingconditionsforcomputingpavementmechanicalresponse路基形式幅宽/m面层厚度/cm基层模量/MPa高速路基26．09600分离式路基12．515800二级路路基10．0201000图1计算用道路结构Fig．1Modelofthepavementstructureforcalculating图2有限元剖分图Fig．2Finiteelementmeshfigure0．4m，两端最大网格尺寸为2m．试算结果显示，经过这样剖分后虽然与完全细化网格相比，结果精度会有所降低，但对路基处沉降变形影响不大．试算结果显示，采用这种局部加密的网格剖分形式对路面结构应力分析产生的影响是微小的．因此，本文采用此种形式利用有限元软件建立路面模型．3计算结果对比分析3．1二级路与分离式路面力学响应对比为了确定分离式路基与青藏二级路路基融沉对面层受力的影响，分别提取面层顶部位移、面层底部应力、基层底部应力进行对比分析，，对比结果如图3所示．由图3可知，在融沉作用及车辆荷载联合作用下，路面变形沿水平方向呈先增后减的趋势，其中，变形最大位置为融沉中心及荷载作用点．对于相同的融沉条件下，二级路及分离式路基表面沉降峰值相差0．65cm，即分离式路基路基路面顶部变形，比二级路表面变形增大10．2%．图3分离式与青藏公路二级路路面变形对比Fig．3Verticalpavementdisplacementprofilesofdisconnect-typesubgradeandsecondaryroadsubgradei

μ0．150．150．150．180．20．220．240．40．4含砾黏土E/MPa72．672．661．350．8454036．93434μ0．130．130．130．130．140．190．350．450．45风化泥岩E/MPa880880790731666572500500500μ0．250．250．250．250．250．250．250．250．25表5路面力学响应计算工况组合Table5Workingconditionsforcomputingpavementmechanicalresponse路基形式幅宽/m面层厚度/cm基层模量/MPa高速路基26．09600分离式路基12．515800二级路路基10．0201000图1计算用道路结构Fig．1Modelofthepavementstructureforcalculating图2有限元剖分图Fig．2Finiteelementmeshfigure0．4m，两端最大网格尺寸为2m．试算结果显示，经过这样剖分后虽然与完全细化网格相比，结果精度会有所降低，但对路基处沉降变形影响不大．试算结果显示，采用这种局部加密的网格剖分形式对路面结构应力分析产生的影响是微小的．因此，本文采用此种形式利用有限元软件建立路面模型．3计算结果对比分析3．1二级路与分离式路面力学响应对比为了确定分离式路基与青藏二级路路基融沉对面层受力的影响，分别提取面层顶部位移、面层底部应力、基层底部应力进行对比分析，对比结果如图3所示．由图3可知，在融沉作用及车辆荷载联合作用下，路面变形沿水平方向呈先增后减的趋势，其中，变形最大位置为融沉中心及荷载作用点．对于相同的融沉条件下，二级路及分离式路基表面沉降峰值相差0．65cm，即分离式路基路基路面顶部变形，比二级路表面变形增大10．2%．图3分离式与青藏公路二级路路面变形对比Fig．3Verticalpavementdisplacementprofilesofdisconnect-typesubgradeandsecondaryroadsubgradeinQinghai-TibetHighway864冰川冻土36卷

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本文编号：2585786