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长大纵坡沥青路面有限元分析

杨军 李炜农 陈志伟 于斌

杨军, 李炜农, 陈志伟, 于斌. 长大纵坡沥青路面有限元分析[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 20-24. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.004
引用本文: 杨军, 李炜农, 陈志伟, 于斌. 长大纵坡沥青路面有限元分析[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 20-24. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.004
YANG Jun, LI Wei-nong, CHEN Zhi-wei, YU Bin. Finite element analysis of asphalt pavement on long-steep longitudinal slope[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 20-24. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.004
Citation: YANG Jun, LI Wei-nong, CHEN Zhi-wei, YU Bin. Finite element analysis of asphalt pavement on long-steep longitudinal slope[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 20-24. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.004

长大纵坡沥青路面有限元分析

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.004
基金项目: 

云南省交通科技项目 2007(A)1-03

详细信息
    作者简介:

    杨军(1968-), 女, 江苏扬州人, 东南大学教授, 从事路面新材料与新工艺研究

  • 中图分类号: U416.217

Finite element analysis of asphalt pavement on long-steep longitudinal slope

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Article Text (Baidu Translation)
  • 摘要: 针对长大纵坡上坡路段沥青路面易产生车辙破坏的现象, 以粘弹性沥青混合料本构模型为基础, 选取了5种不同的纵向坡度, 采用ABAQUS有限元软件分析了标准轴载作用下沥青混合料面层内最大剪应力和竖向应变的分布规律, 并对有坡和无坡状态下荷载与车速的影响进行了分析。计算结果表明: 最大剪应力和竖向应变随坡度和荷载的增大而增大, 随车速的增大而减小, 且有坡路段受荷载和车速的影响更大; 位于路表下4~10 cm深度处中面层的最大剪应力和竖向应变平均值都大于其他结构层, 是最容易产生车辙的结构层位, 因此, 提高长大纵坡路段沥青路面中面层的抗车辙性能尤为重要。

     

  • 图  1  轮胎接地的几何尺寸

    Figure  1.  Tire-road contact sizes

    图  2  路面结构有限元模型

    Figure  2.  Finite element model of pavement structure

    图  3  不同纵坡水平下最大剪应力变化曲线

    Figure  3.  Change curves of maximum shear stresses under different slopes

    图  4  不同纵坡水平下竖向应变变化曲线

    Figure  4.  Change curves of vertical strains under different slopes

    图  5  不同荷载水平下最大剪应力变化曲线

    Figure  5.  Change curves of maximum shear stresses under different loads

    图  6  不同荷载水平下竖向应变变化曲线

    Figure  6.  Change curves of vertical strains under different loads

    图  7  不同车速水平下最大剪应力变化曲线

    Figure  7.  Change curves of maximum shear stresses under different speeds

    图  8  不同车速水平下竖向应变变化曲线

    Figure  8.  Change curves of vertical strains under different speeds

    表  1  路基路面模型参数

    Table  1.   Parameters of subgrade and pavement models

    结构层 行车向长度/m 横向宽度/m 厚度/cm 线弹性参数 非线性参数
    弹性模量/MPa 泊松比 A/10-6 m n
    沥青上面层 4.5 2.5 4 4.087 -0.783 0.974
    沥青中面层 4.5 2.5 6 1.743 -0.714 1.129
    沥青下面层 4.5 2.5 8 1.159 -0.672 1.356
    水稳碎石 4.5 2.5 30 1 400 0.20
    级配碎石 4.5 2.5 30 200 0.30
    土基 4.5 2.5 150 50 0.35
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    表  2  车辆荷载随坡度的变化

    Table  2.   Change of vehicle loads with slopes

    坡度/% 0 2 4 6 8
    稳定行驶速度/(km·h-1) 74 68 58 45 30
    水平荷载/kN 0.47 0.98 1.86 2.54 3.22
    垂直荷载/kN 25.00 24.99 24.98 24.96 24.92
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    表  3  不同坡度水平下最大剪应力和竖向应变的峰值

    Table  3.   Peak values of maximum shear stresses and vertical strains under different slopes

    纵向坡度/% 0 2 4 6 8
    最大剪应力峰值/MPa 0.223 0.245 0.248 0.252 0.255
    竖向应变峰值/10-4 -3.7 -4.3 -4.4 -4.5 -4.6
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    表  4  不同荷载作用下最大剪应力和竖向应变的峰值

    Table  4.   Peak values of maximum shear stresses and vertical strains under different loads

    坡度/% 0 6
    荷载/MPa 0.7 0.9 1.1 1.3 0.7 0.9 1.1 1.3
    最大剪应力峰值/MPa 0.223 0.287 0.351 0.415 0.252 0.324 0.396 0.468
    竖向应变峰值/10-4 -3.7 -4.7 -5.7 -6.8 -4.5 -5.9 -7.3 -8.7
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    表  5  不同车速水平下最大剪应力和竖向应变的峰值

    Table  5.   Peak values of maximum shear stress and vertical strain under different speeds

    坡度/% 0 6
    速度/(km·h-1) 0 30 60 120 0 30 60 120
    最大剪应力峰值/MPa 0.223 0.179 0.146 0.114 0.252 0.201 0.164 0.127
    竖向应变峰值/10-4 -3.7 -2.7 -2.4 -2.1 -4.5 -3.2 -2.8 -2.5
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  • 收稿日期:  2010-07-01
  • 刊出日期:  2010-12-25

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