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冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为

胡昌斌 阙云

胡昌斌, 阙云. 冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(4): 40-46.
引用本文: 胡昌斌, 阙云. 冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(4): 40-46.
HU Chang-bin, QUE Yun. Mechanical behaviors of cement concrete pavement structure under impact rolling load[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(4): 40-46.
Citation: HU Chang-bin, QUE Yun. Mechanical behaviors of cement concrete pavement structure under impact rolling load[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(4): 40-46.

冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为

基金项目: 

福建省自然科学基金项目 E0410017

福建省高等学校新世纪优秀人才计划项目 003387

详细信息
    作者简介:

    胡昌斌(1974-), 男, 湖北孝感人, 福州大学副教授, 工学博士, 博士后, 从事道路工程与土动力学研究

  • 中图分类号: U416.216

Mechanical behaviors of cement concrete pavement structure under impact rolling load

More Information
    Author Bio:

    HU Chang-bin(1974-), male, associate professor, PhD, +86-591-22865362, huchb@sohu.com

  • 摘要: 为了揭示冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为, 基于动力三维有限元分析方法, 考虑材料的弹塑性, 拟定纵横板边、板中及板角4种典型荷载位置, 在四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时, 分析了路面各层结构的受力和变形特征。研究发现, 各工况下混凝土板底部承受纵、横向弯拉应力是旧面板破裂的主要原因, 基层与旧面板一起处于双向弯拉状态, 土基三向受压, 不同工况存在不同的有效影响深度。冲击碾压板角时, 路面板竖向位移最大, 影响深度最深; 而冲击板中位置时, 板竖向位移最小, 分布最均匀, 此时板体以纵向弯拉为主, 易形成横向裂缝; 当冲击纵向板边时, 板体以横向弯拉为主, 易形成纵向裂缝。可见, 路面破碎效果是地基刚度、冲击能量与冲击位置的综合函数, 建议基于具体路况选择相应的施工方案。

     

  • 图  1  冲击轮形状

    Figure  1.  Shape of impact roller

    图  2  有限元模型

    Figure  2.  Finite element model

    图  3  轮压位置

    Figure  3.  Roller pressure location

    图  4  路面板顶面Uz等值线

    Figure  4.  Contours of Uz at top of pavement slab

    图  5  路面板底面σx等值线

    Figure  5.  Contours of σx at bottom of pavement slab

    图  6  等效塑性应变等值线

    Figure  6.  Contours of equivalent plastic strains

    图  7  基层底面σx等值线

    Figure  7.  Contours of σx at bottom of base course

    图  8  土基顶面Uz等值线

    Figure  8.  Contours of Uz at top of subgrade

    图  9  竖向变形与土基深度关系

    Figure  9.  Relation between vertical deformation and subgrade depth

    图  10  竖向应力随土基深度变化

    Figure  10.  Change of vertical stresses with subgrade depths

    表  1  混凝土物理力学参数

    Table  1.   Physical and mechanical parameters of concrete

    弹性模量/MPa 泊松比 密度/(kg·m-3) 剪胀角/(°) 初始屈服压应力/MPa 极限压应力/MPa 屈服拉应力/MPa
    31 200 0.15 2 500 36.31 130 24.1 2.9
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    表  2  基层与土基材料参数

    Table  2.   Material parameters of base course and subgrade

    参数 弹性模量/MPa 泊松比 密度/(kg·m-3) 摩擦角/(°) 内聚力/MPa 屈服应力/MPa 形状参数 材料参数 材料常数 硬化参数/MPa 塑性体积应变
    基层 1 250 0.25 2 300 41.3 1.53 1.31 0.0 0.33 1.0 2.73.5 0.000.02
    土基 25 0.35 1 750 36.5 0.06 0.90 0.0 0.33 1.0 1.22.5 0.000.02
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2008-01-02
  • 刊出日期:  2008-08-25

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