脱空状态下水泥混凝土路面最大弯拉应力及疲劳寿命的响应分析.pdf
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1、第 3 6卷 , 第 6 期 2 0 1 1年 1 2月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 6,No 6 De c , 2 0 1 1 脱 空状态 下水泥混凝土路面最大弯拉应 力及 疲劳寿命的响应分析 阳宏毅 ( 长沙理工大学 , 湖南 长沙4 1 0 0 7 6 ) 摘 要 通过采用有 限元分析软件 A N S Y S建模 , 计算水 泥混凝土路 面在 脱空状态 下 的最 大弯拉应 力 , 并 考 虑板块 厚度 、 脱空深度 、 脱 空范围等因素对水 泥混凝 土路 面的最 大弯拉应力 的力学 响应 , 结合计 算结果分析 脱空状
2、态对水泥混凝土路面疲劳寿命影响。 关键词 】水 泥混凝 土路 面 ; 脱空 ; 有 限元方 法 ; A N S Y S软件 中图分类号 U 4 1 6 2 1 6 文献标 识码 A 文章编号 】1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 9 0 0 3 M a x i m u m S t r e t c h S t r e s s a n d Fa t i g u e Li f e Re s p o n s e An a l y s i s o f Co n c r e t e Pa v e me n t wi t h Vo i d u n d e r S l a
3、b YANG Ho ng yi ( C h a n g s h a U n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y ,C h a n g s h a ,H u n a n 4 1 0 0 7 6 , C h i n a ) A b s t r a c t A n A N S Y S m o d e l i s a d o p t e d t o c a l c u l a t e t h e ma x i m u m s t r e t c h s t r e s s o f c o n c r e t e p a v e m
4、e n t wi t h v o i d u n d e r s l a b c o n s i d e r i n g t h e e f f e c t o f s l a b t h i c k n e s s,v o i d d e p t h a n d a r e a u n d e r s l a b, t h e r e s u h i s u s e d t o a n a l y s e t h e f a t i g u e l i f e o f c o nc r e t e p a v e me n t wi t h v o i d u n d e r s l a b
5、 Ke y w o r d s c o n c r e t e p a v e m e n t ; v o i d u n d e r s l a b ;F E M; A N S Y S s o ft w a r e 国内水泥混凝土路面的设计使用年限是 3 0 a , 目前绝大多数路面都无法达 到预期寿命 , 引起混凝 土路面过早损坏一是 因为超 载作用 , 但更为重要的 原因是基层和土基的塑性变形 以及水分的冲刷作用 下形成板块下基层和土基的脱空, 使板块 出现了应 力集中, 加之超载的作用 , 使 最大弯拉应力 急剧上 升 , 疲劳使用寿命相应快速下 降。本文采用有 限元 软件 A N S
6、 Y S对脱空状况下的混凝 土路面最大弯拉 应 力进 行分 析 。 1 路面结构分析模 型、 基本参数 及脱空范 围 的 确 定 1 1 水 泥混凝 土路 面结构 分析模 型 水泥混凝土路面力学分析一般采用弹性地基板 理论 , 把水泥混凝土面层看作 是支撑于弹性地基上 的小挠度板 , 将板看成具有弹性常数 E( 弹性模量) 和 ( 泊松比) 的等厚 弹性体, 并进行一定 的边界条 件假设。本文水泥混凝土板结构分析采用弹性半空 间地基模型, 地基顶面任一点 的挠度 不仅 与作用于 该点的压力 , 也同作用于其他点的压力有关。 1 2 路 面结构 的基本 参数 参考湖南省高速公路较普遍的水泥路面结
7、构形 式, 水泥混凝土路面板的尺寸按 4 X 5 m计算 , 基本 荷载采用标准单轴双轮组 , 标准 轴载 为 1 0 0 k N, 轮 压为0 7 MP a , 轮压采用矩形 , 长宽均为 1 8 9 c m, 两 轮间距为 3 2 c m, 轴宽为 1 8 2 c m。各结构层基本厚 度 、 模 量及 泊松 比基 本取 值 如表 1 所示 。 表 1 水泥路面结构层基本 力学计算 参数 Ta b l e 1 Th e c o n c r e t e pa v e me nt s t r u c t ur e p a r ame t e r s 1 3脱 空范 围的分析 确定 板底脱空的范围
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