车辆和温度影响下大堤沥青路面开裂数值模拟

作     者：刘小文 谢瑞琼 时雨 沈细中 LIU Xiaowen;XIE Ruiqiong;SHI Yu;SHEN Xizhong

作者机构：南昌大学建筑工程学院江西南昌330031 南昌轨道交通设计研究院有限公司江西南昌330100 黄河水利科学研究院工程力学研究所河南郑州450003 

出 版 物：《公路工程》 (Highway Engineering)

年 卷 期：2016年第41卷第6期

页      面：1-5,15页

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：国家自然科学基金资助项目(51268046) 

主　　题：沥青路面 裂缝 温度应力 荷载应力 影响因素 

摘      要：山东黄河大堤淄博段沥青路面开裂产生裂缝的危害比一般公路的裂缝危害大的多,裂缝的存在不仅影响行车安全,还大大损害了堤防结构的整体性。应用ANSYS有限元软件对沥青路面进行数值模拟,分析路面体在冬季一个变温周期下不同位置处温度场及温度应力场随时间变化的规律,以及车辆荷载作用下路面体的荷载应力以及在温度、荷载耦合作用下的复合应力的变化规律。研究结果表明:在冬季低温季节,路面表面层的最大拉应力超过了低温冻断应力,路面将开裂;对于车辆荷载,面层底部容易产生拉应力,可能引起路面开裂;车辆荷载与温度应力耦合作用下,路面表层最大拉应力大于沥青路面最大抗拉强度,路面将会发生破坏。采用合理的路面厚度、选择合适的沥青混凝土材料、合适膨胀系数的半刚性基层材料选择以及冬季车辆荷载控制可以有效防止裂缝产生。成果对路面裂缝发展的预测和路面结构设计有一定的指导意义。