旧水泥混凝土路面碎石化应力响应分析.pdf
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1、Ma i n t e n a n c eMa c h in e 养 r y C 机 on械s t r uc t i o n 施 T e 工 c hn 技 o l o 术 g y RM CM _ 旧水 泥 混 凝 土路 面 碎 石 化应 力 响应 分 析 Ana l y s i s o f S t r e s s Re s po ns e t o Ru bbl i z a t i o n o f Ol d Ce m e n t Co nc r e t e Pa v e m e n t 冯永飞, 石振武 FENG Yong f ei ,SH I Zhen W U 东 北 林 业 大 学 土 木 工
2、 程 学 院 , 黑 龙 江 哈 尔 滨 1 5 0 0 4 0 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , N o r t h e a s t F o r e s t r y U n iv e r s i t y , H a r b i n 1 5 0 0 4 0 , H e il o n g j i a n g , C h i n a 【 摘要 】 应用AB A Qu s 有限元分析软件研究 了利用多锤头路面破 碎机进行 旧水泥混凝土路面碎 石化施工时 , 重锤 作用 于 不 同位 置 以及 不 同板底 联 结情 况 下 的应 力 响
3、应 。 选 取 不 同工 况 下 的相 关力 学指 标进 行 对 比分 析 , 结 果表 明 : 多 锤头 破碎 机 破碎 效 果较 好 , 而且 影 响范 围和 影 响 深度 都 比较 小 , 不 同作 用 位置 效 果会 有差 别 , 板 底 联结 情 况对 破碎 效 果 有 一 定 影 响 。 【 Ab s t r a c t】S t r e s s r e s p o n s e o f t h e h e a v y h a mme r e f f e c t o n d if f e r e n t l o c a t io n s a n d a s s o c i a t i
4、o n s o f p a v e me n t S bot t om i s st u di ed by A BAQUS f i ni t e el em en t s of t w ar e, w h en m ult i hea d br eak er i s w or k i ng on r ubbl i z at i on of ol d cem ent concr et e pa vem en t Com pa r i ng r el evan t m echanical i ndices of dif f er ent condit i ons,r esult s i ndica
5、t e:m ul t i hea d br eak er S const r uct i on ef f ec t is f avor abl e,m eanw hi l e t he i n f l uenci ng scope and dept h ar e sm al l,w hi ch w i l l be dif f er ent i n def f er ent l ocat i ons , and dif f er ent associ at i ons of pavem ent S bot t om have cer t ai n i nf l uence on cr ushi
6、 ng ef f ec t 【关键词 】 旧路 ; 改 造 ; 碎 石化 ; 有 限 元法 【 K e y wo r d s】o l d r o a d ; r e c o n s t r u c t io n r u b b l i z a t io n ; f i n i t e e l e me n t me t h o d 中 图 分 类 号 : U4 1 6 2 1 6 文 献 标 志 码 : B 文 章 编 号 : 1 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 0 ) 1 1 0 0 5 5 -0 4 0 弓I 言 旧水 泥 混 凝 土 路 面 加 铺 沥 青 面 层 是 旧 水
7、泥 路 面 改 造 的 主 要 形 式 之 一 ,但 由 于 旧水 泥 混 凝 土 路 面 的 接 缝 和 裂 缝 处 不能承 受拉应 力 和剪 应 力 ,加铺 层 上容 易 出现 反 射 裂缝 。 要 解决 沥 青加 铺层 的反射 裂 缝 问题 必须 对 旧水 泥 路 面 作 必 要 的 处 理 。 碎 石 化 是 一 种 较 新 的 旧 水 泥 混 凝 土 路 面处 治技 术 , 在 国外 已有 l 0 多年 的应 用经 验 并 获 得 了 巨大 的成 功 。 通 过 碎 石 化 可 以减 小 水 泥 混 凝 土 路 面 板 的 板块 尺 寸 , 减小 接 缝和 裂 缝 处 的位 移 ,
8、从 而 消 除反 射 裂缝 产 生 的根 源 , 是 一 种 有 效 的解 决 途 径 _ 1 _ 。在 碎 石 化 技 术 中 , 公认 处治 效 果较 好 的设 备就 是 多锤 头 破碎 机 。 本 文 将 结 合 山 西 省 s 3 l 1 忻 台 线 旧 水 泥 混 凝 土 路 面 加 铺 沥 青 面 层 试 验 段 的 施 工 实 践 ,应 用 ABAQUS 通 用 有 限 元 软件 , 建立 三维 有 限 元模 型 , 模 拟 多锤 头路 面破 碎 机作 用 下 旧水 泥 混 凝 土 路 面 的 力 学 响 应 , 并 进 一 步 分 析 相 关 因 素 的 影 响 1 工 程 概
9、 况 山 西 省 道 S3 1 1 忻 州 至 台 怀 镇 段 是 由 忻 州 方 向 往 五 台 山 旅 游 区 的 必 经 之 路 公 路 等 级 为 二 级 。 路 面 为 2 3 c m厚 水泥 混凝 土 路 面 , 路 面 宽 9 m, 每 侧 路 肩 宽 1 5 i n , 路 拱 横 坡 1 5 , 路 肩 横 坡 与 路 面 一 致 。 课 题 组 选 取 K5 4+ o 0 0 K5 6 + 0 6 0 段 作 为 试 验 段 在 K5 5 + 2 5 0 K5 6 + 0 6 0段 拟 定 的 方案 为 : 先 进行 旧水泥 混凝 土 路 面板 碎 石化 处理 , 后铺 筑
10、 沥 青 混凝 土 路面 加铺 层 2 碎 石 化 简 介 碎 石 化 处 理 方 法 最 早 是 被 美 国 亚 拉 巴 马 州 交 通 局 用 来 处理 损害 较 重 的混凝 土 路面 的。碎 石 化技 术 的原理 是 通 过 对 水 泥 混凝 土路 面 进 行 均 匀 的冲 击 、 破碎 、 压 实 在 损 失 一部 分 结构 强度 和 整体 性 的情 况 下 ,把水 泥 混凝 土 路 面 在荷 载作 用 和 温度 变 化情 况 下 的位移 降 低到 沥 青混 RM CM 。 。 凝土 面层 允许 的范 围 内,为加 铺 沥青 混凝 土 路面 提供 坚 实 、 安 全 的基 础 , 从
11、而 彻底 解决 反 射 裂缝 问题 。 国 内碎 石化使 用 比较 广 泛 的是 多锤 头破 碎 机 其 原 理 是对 设 在 自行式 底 盘后 部 的两 排锤 头 通过 分别控 制 其落锤 高度 来 快速 冲 击破 碎 混凝 土路 面 。破 碎机 每 分钟 冲击 3 0 3 5 次 ,锤 头 最 大 工 作行 程 1 5 2 4 mm。 机器 重 约 2 2 2 6 t 。行走 宽度 每 幅 1 3 9 13 1 , 破 碎 后 的混凝 土 碎块 尺 寸一 般在 7 5 c m以下 。该 机 械携 带 两种 标 ; 隹质 量 分 别 为 4 5 4 k g 和 6 8 1 k g 的 重 锤
12、 分 两 排 成 “ 品 ” 字 形 装 配 在 整 台 机 械 的尾 部 , 质 量 大 的锤 头 分 布在 外 侧 , 重 锤 底 部 为 宽2 5 4 c n l 、 长 2 0 3 2 c m的 破 碎 刃 条 。每 对 重 锤 单 独 以 一 套 液 压 提 升 系统 为动 力 , 在 破碎 时 按 一定 规律 下 落 。 重锤 下落 时可 产 生 冲 击能 量 , 使 旧路面 破碎 。破碎 后 的路面 经z 型 钢 轮 压 路 机 碾 压 , 形 成 下 层 嵌 挤 、 表 面 均 匀 的 结 构 ( 图 1 ) 。 图 1破 碎 后 的 水 泥 混 凝 土 路 面 3 多 锤 头
13、 破 碎 水 泥 路 面 有 限 元 分 析 3 1 计 算 模 型 与 参 数 国 内外 学者 对碎 石 化机 理 作 了积极 而 卓有 成 效 的探 讨 其 中有 限元 方法是 一 种 既科 学又 高效 的手段 , 在 业 界 得 到了广泛 的应用 。 在 以往 的分析计算 中研 究者一般将 整 个 路 体 结 构 假 设 为 一 个 整 体 , 而 忽 略 了 旧水 泥 混 凝 土 路 面 板与 下部结 构之 间可 能存在 相对错 动 的实际情 况 , 因此结 果 带有一定 的局 限性 。本 文采 用A B AQ U S 大 型通 用有 限元 软件 , 建 立三 维足 尺 寸路 面模 型
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