層間接觸狀況對半剛性基層瀝青路面力學響應影響分析

層間接觸狀況對半剛性基層瀝青路面力學響應影響分析項目編號：140118組內成員：蘇芮、彭祖昭、李攀聰、文鴻、林維康指導老師：蔣鑫副教授研究背景半剛性基層瀝青路面作為我國典型的路面結構，其基層材料為無機結合料穩定集料或土類材料，雖然具有一些突出的優點：如強度高、承載力大、水溫性好；材料分布廣泛，易獲得；同時可以使面層厚度減小，大大降低工程造價。但隨著社會和經濟的發展，交通的發展也越來越迅速，伴隨而來的重載、超載、大交通量等現象越來越普遍，致使半剛性基層瀝青路面超負荷運行，從而使其普遍在設計年限的早期便出現車轍、裂縫、坑槽等破壞，表面功能大幅度衰減，不得不進行大面積維修研究背景目前我國現行的公路瀝青路面設計規范是以層狀彈性體系為基礎。層狀彈性體系假定瀝青路面各結構層之間的接觸面完全連續。但是，實際道路中層間接觸狀態非常復雜，如果忽視層間結合的結構要求，或者沒有有效的材料與工藝來實現層間粘結處理，層間結合面就會成為路面整體結構的薄弱環節，導致路面開裂、層間推移、車轍等破壞。軟件模擬實驗研究手段傳統的大型通用有限元軟件，如ABAQUS、ANSYS等，模型建立復雜，計算耗時過長，針對性不強，在一定程度上增加了科研的成本，為此本項目選用瀝青路面力學3D專業有限元軟件EverStressFE，可較好的克服上述弊端。模型建立擬定路面結構形式接地壓力形式荷載參數有限元模型路面各結構層間接觸狀況本項目結合我國瀝青路面設計規范，建立瀝青路面結構的三維模型，對不同層間接觸狀況下的瀝青路面結構內部力學響應進行計算分析。擬定路面結構形式荷載參數接地壓力形式

國內的瀝青路面設計方法中，通常忽略諸多因素的影響，直接采用輪胎內壓力作為接觸壓力，接觸面積簡化為圓形，接觸壓力均勻分布在荷載作用面內。本文結合我國瀝青路面設計規范，采用雙圓垂直均布荷載的接地壓力形式，如圖2所示，其中A、B兩點的距離r為雙輪中對中間隙，單輪接地面半徑為10.7cm。有限元模型根據輪載作用形式的對稱性，本文所用三維有限元軟件EverStressFE將模型進行簡化，即選取雙輪接地面的1/4作為模型的荷載作用部分，將模型有限域的尺寸（X，Y，Z)定為1m×1m×1.83m，整個有限元網格被劃分為5320個單元，24143個節點。為了提高計算精度，輪載作用的局部區域設置的網格較為密集（X=400mm，Y=551mm)，沿X方向和Y方向均為9個節點；輪載區域外的網格設置得較為稀疏，沿X方向和Y方向均為6個節點。邊界條件可假設為：X軸和Z軸方向均為無限邊界，沿Y軸方向為受約束的自由邊界。路面各結構層層間接觸狀況模型計算結果分析（1）路面結構變形后網格圖（放大因子：1000）層間接觸不連續的路面結構在輪載作用的局部區域內變形更大。層間接觸連續層間接觸不連續模型計算結果分析（2）路表彎沉云圖層間接觸狀況對路表彎沉的影響很大。層間接觸連續層間接觸不連續模型計算結果分析（4）輪隙中心處各方向應變、、沿深度分布圖層間接觸連續層間接觸不連續兩種層間接觸狀況下，輪隙中心處各方向應變的變化趨勢基本一致，且在各結構層間均出現不同程度的突變。但當層間接觸不連續時，各結構層間應變的突變幅度更大，且在數值上也呈現出明顯的增長。由此可知，層間接觸狀況對路面結