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匝道沥青路面结构三维有限元分析

(2023-06-11 19:36:02)
标签:

有限元分析

有限元软件

强度分析

有限元

结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

匝道沥青路面结构三维有限元分析

目前,我国高速公路互通立交匝道路面结构大多采用无机结合料基层沥青路面结构,面层结构往往采用与主线相同的上面层和中面层,与主线面层结构相比少了下面层,某高速公路主线与互通立交匝道的路面典型结构如图所示。沥青路面结构设计假定路面结构层间完全连续,即各层间粘结状态完好,没有产生相对滑动。而实际上由于各层材料在物理力学性质上的显著差异,在行车荷载、环境、气候等因素的影响下,道路通车运营后各层之间并未完全粘结,在层间剪应力的作用下出现相对滑动,处于不完全连续状态。

国外有对柔性基层沥青路面的研究表明,层间相对滑动是造成路面结构损坏的重要因素,大大降低路面结构的整体使用性能;对于相对较薄的沥青面层路面结构,若层间粘结状态变差,将促使路面早期损坏,出现推挤、拥包等病害。本文针对我国典型匝道路面结构,采用专业沥青路面三维有限元分析程序EverStressFE,分别对路面结构层间处于完全粘结、部分粘结和完全滑动3个状态进行力学响应分析,以得出路面结构层间粘结状态对路面结构整体性能影响的规律。

采用现行公路沥青路面设计规范建议的双轮组单轴100 kN标准轴载(BZZ-100)计算参数,如表所示。

   模型建立以轮轴为Y方向,以车辆行驶前进方向为X方向,路面结构深度向下方向为Z方向。根据当量双圆均布荷载的对称关系,以Y方向和两轮中心面截取1 mx1 m有限元模型,如图2所示。模型边界条件水平和向下均为无限延伸的自由端,有限元模型网格划分共4180个单元,20349个节点,如图所示。选取典型匝道路面结构物理力学性质参数如表所示。

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