耦合场下陕北地区半刚性沥青路面力学响应分析

作     者：申爱琴 靳欣宽 郭寅川 何子明 王胜难 SHEN Ai-qin;JIN Xin-kuan;GUO Yin-chuan;HE Zi-ming;WANG Sheng-nan

作者机构：长安大学公路学院陕西西安710064 

出 版 物：《长安大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chang’an University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2022年第42卷第5期

页      面：1-11页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52078050) 陕西省交通科技计划项目(21-47K) 

主　　题：道路工程 半刚性沥青路面 有限元分析 温度场 移动荷载 动力响应 

摘      要：针对陕北地区半刚性沥青路面裂缝等病害严重的问题,对其在实际温度场、动载及温度-动载耦合作用下的力学响应进行了分析。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于实测参数的典型半刚性沥青路面结构三维有限元模型,分析其在实际温度场、动载及耦合场条件下路面结构的力学响应规律。通过现场检测进一步探究了该地区半刚性沥青路面的破坏机理,并与有限元模拟结果进行了对比验证。研究结果表明:温度场作用下,路面各结构层拉应力随温度呈现出规律性变化,路面下面层的拉应力最大,底基层的拉应力最小;春季比冬季时温差对路面结构的破坏更严重,面层最大拉应力达1.488 MPa,路面极易因受拉而开裂。动载作用下,结构层中将产生较大的拉应力、剪应力及拉应变,底基层拉应变可达30×10^(-6)~40×10^(-6),较面层拉应变增大20×10^(-6)以上,故易从底部产生反射裂缝;超载作用会增大路面各结构层的力学响应值,增幅可达20%。耦合场作用与单一因素作用相比,会显著增大路面各结构层的力学响应值,路面受力状态更为复杂;春季温差-动载耦合作用对路面结构的拉应力和拉应变指标更为不利,而冬季温差-动载耦合作用下路面结构具有更大的剪应力。现场调研和检测结果与有限元模拟结果吻合较好。研究结果可为同类地区半刚性沥青路面结构组合设计、病害预防及处治提供理论参考。