路面结构力学分析(精选)
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ANSY S沥青混凝土路面结构力学分析时小梅(兰州交通大学土木工程系, 甘肃 兰州 730070) 【摘 要】 通过运用ANSY S软件对路面结构进行了数值模拟,在标准轴载作用下,分析了模量参数对路面结构应力及位移的影响。
通过分析得出,提高基层模量可以减小最大位移,减小最大应力,有较大的经济效益,但也应考虑基层的抗拉性能。
所以基层模量应该在一定的范围内取值。
【关键词】 路面结构;面层模量;基层模量;应力;位移【中图分类号】 T U312 【文献标识码】 B【文章编号】 1001-6864(2009)08-0066-02 ASPHA LT CONCRETE PAVEMENT STRUCTUA L MECHANICS ANA LYSIS BASE D ON ANSYSSHI X iao2mei, Y ANG Y ou2hai(School of Civil Engineering,Lanzhou Jiaotong University,G ansu Lanzhou730070,China) Abstract:This paper about surface structure of the numerical simulation based on ANSY S,under stan2 dard axle load,analysis the m odulus of the structure parameters on the surface stress and the effects of deflec2 tion1Through the analysis to im prove the grass2roots level can be reduced m odulus deflection,reducing the maximum stress,greater economic efficiency,but should als o consider the tensile properties of the grass2roots level1K ey w ords:pavement structural;surface m odulus;grass2roots m odulus;stress;displacement0 引言随着国民经济的持续快速发展及科学技术进步,高等级沥青混凝土路面得到越来越广泛的应用。
道路路面结构特性解析作为一个建筑工程行业的教授和专家,我在建筑和装修领域从事了多年的工作,积累了丰富的经验。
在这篇文章中,我将分享我在道路路面结构方面的专业知识和经验。
道路路面结构是指路面的构造,它是承载行车、行人和货物运输的基础设施之一。
一个合理的道路路面结构设计是保障道路使用寿命和安全性的关键。
下面,我将从路面结构的组成部分、特性和设计原则方面进行解析。
首先,道路路面结构通常由几个主要组成部分构成,包括基层、底床、面层和辅助层。
基层是承受和分散荷载的关键组成部分,它通常由碎石、砂石或者混凝土等材料构成。
底床是基层和面层之间的过渡层,它的作用是增加稳定性和均匀荷载传递。
面层是直接与车辆接触的层,它通常由沥青或者水泥混凝土材料构成。
辅助层是位于面层下方的附加层,用来提高路面的稳定性和耐久性。
其次,道路路面结构具有几个重要特性。
首先是稳定性,路面结构必须能承受车辆和行人的荷载,同时具备足够的抗侵蚀能力。
其次是耐久性,路面结构需要经受长时间的使用和各种气候条件的考验,因此对材料的选择和施工工艺有着严格的要求。
此外,路面结构还应具备良好的耐疲劳性和噪音吸收性能,以提高行车的舒适性和安全性。
在设计道路路面结构时,有几个原则需要遵循。
首先是根据道路的使用特点和交通流量确定路面结构的承载能力和设计寿命。
其次是选择合适的材料,特别是面层材料,要考虑其抗滑、抗反光和减少水平和垂直变形的能力。
此外,还应考虑路基地基条件和地下水位等因素,选择合理的底床材料和排水系统,以防止路面结构受到湿软地基的影响。
此外,在施工和维护过程中,还需要注意几个关键点。
首先是施工工艺,包括材料的选择、配比和压实等过程,要确保路面结构的均匀性和稳定性。
其次是及时检测和修复路面结构存在的损坏和缺陷,以防止进一步扩大和影响道路使用。
此外,定期进行路面状况评估和维护,采取适当的修复措施,可以延长路面结构的使用寿命和维护成本。
综上所述,道路路面结构是道路基础设施中至关重要的一环。
半刚性基层沥青路面结构力学分析王鑫【摘要】基于半刚性沥青路面经常出现的裂缝病害,研究不同结构组合下半刚性沥青路面的沥青层拉应变,对控制沥青路面常出现的裂缝病害提供一些理论建议.采用ANSYS有限元分析软件对双圆均布荷载荷载作用下的半刚性沥青路面结构进行三维仿真模拟,经过分析得到结论如下:基层厚度在20cm~30cm之间变化时,基层厚度每增加5cm,沥青层最大拉应变减小7.73%;基于经济型考虑,建议基层厚度取30cm.【期刊名称】《交通世界(建养机械)》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】3页(P125-126,77)【关键词】道路工程;半刚性沥青路面;有限元分析;结构设计【作者】王鑫【作者单位】河北省公路工程质量安全监督站,河北石家庄050051【正文语种】中文【中图分类】U416.217自改革开放以来,我国高速公路建设成就有目共睹。
半刚性沥青路面结构是我国高速公路主要路面结构,占据高速公路沥青路面的90%以上。
半刚性沥青路面结构相对于其他沥青路面结构来说,路面结构强度高、刚度强且造价低。
然而,半刚性沥青路面在使用过程中,经常出现裂缝等病害,对我国高速公路建设非常不利。
因此,本文从半刚性沥青路面常出现的裂缝病害进行研究,分析研究不同结构组合下半刚性沥青路面结构的力学响应,为我国半刚性沥青路面结构设计提供一些建议。
为了减少造价,半刚性基层通常分为两层设计,基层采用水泥稳定碎石,底基层采用水泥稳定砂砾等。
我国高速公路常采用的沥青路面结构为:16~24cm沥青层+20~40cm半刚性基层+15~35cm半刚性底基层+ 15cm垫层。
综合目前情况,本文研究的半刚性沥青路面结构及其参数如表1所示。
本文根据上述建模参数,利用ANSYS有限元软件对半刚性沥青路面结构建立三维有限元模型。
其中,Z轴方向为路面深度方向,Y轴方向为行车方向,X轴方向为路面横向,并对路基底部使用全约束的边界条件,其他四个截面分别约束其法向位移;施加的荷载为双圆均布荷载,具体如图1所示。
柔性基层沥青路面结构力学分析摘要:本文根据作者的实践工程对柔性基层沥青路面结构力学做以分析研究,供同类工程借鉴参考!关键词:高速公路,沥青路面,结构设计Abstract: in this paper, according to the author’s practice of flexible engineering grassroots the asphalt pavement structure mechanics to do analysis and study of the reference for similar engineering.Keywords: highway, asphalt pavement, the structure design1工程概况广州至河源高速公路是广州市路网规划“五环十八射”中的“第六射”,位于广州市东北面,西起广州华南快速干线春岗立交,横穿萝岗、白云、增城、东进惠州市、河源市,止于惠(州)河(源)高速公路,全长149Km。
2路面结构设计根据《广州至河源高速公路惠州段两阶段施工图设计》可知,本项目沥青路面设计年限为15 年,设计年限内一个车道上的累计标准轴载(100KN)作用次数Ne=2.40×107 次,设计弯沉30(0.01mm)。
路基段路面结构设计采用倒装式柔性基层沥青路面结构,如图1-1 所示。
4cm,SBS 改性沥青Sup-12.5必要时设PC-3 乳化沥青粘层7cm,SBS 改性沥青Sup-19必要时设PC-3 乳化沥青粘层8cm,普通沥青Sup-25必要时设PC-3 乳化沥青粘层9cm,普通沥青ATB-25AL(M)-2 液体沥青32cm,级配碎石15cm,2.5MPa 水泥稳定碎石路基图1-1 本项目柔性基层沥青路面设计结构图3路面结构弯沉和层底弯拉应力变化趋势分析3.1土基模量对最大拉应力和交工验收弯沉的影响分析在其他参数不变的情况下,半刚性基层沥青路面各结构层最大拉应力和交工验收弯沉随土基模量的变化情况,AC-13C上面层层底受压,其压应力随土基模量的增大而减小;AC-20C 中面层层底的最大拉应力随土基模量的增大先受压,后逐渐变向受拉,但增大幅度不明显;AC-25 下面层层底受压,其压应力随土基模量的变化影响甚微;水稳基层的层底最大拉应力随土基模量的增大而减小,但减小幅度不明显,尤其是上基层层底拉应力几乎不受土基模量变化的影响;水稳底基层层底的最大拉应力随土基模量的增大而减小,减小的幅度相对其他水稳层较为显著。
第六章路面结构的力学分析1.引言路面结构是指在路面上铺设的各种材料和层次,用来承受车辆荷载和环境荷载,并提供平稳、安全的行车路面。
路面结构的力学分析是研究路面结构在荷载作用下产生的应力和变形,以及结构的强度和稳定性。
2.车辆荷载车辆荷载是指行驶在路面上的车辆对路面产生的力和压力。
车辆荷载可包括静载荷和动载荷。
静载荷是指车辆停在路面上时对路面的作用力,动载荷是指车辆行驶时对路面的作用力。
车辆荷载可以通过车辆轴重、车辆类型、车速等参数来计算。
3.路面材料的特性路面材料的特性包括强度、刚度、抗裂性、耐久性等。
强度是指材料抵抗破坏的能力,刚度是指材料对应力的响应程度,抗裂性是指材料抵抗裂缝的能力,耐久性是指材料抵抗气候和环境影响的能力。
路面材料的选择应考虑车辆荷载、气候条件和交通流量等因素。
4.路面结构的力学模型路面结构的力学模型可分为弹性模型和塑性模型。
在弹性模型中,路面结构被假设为弹性体,能够在荷载作用下产生弹性变形,但不会导致结构破坏。
弹性模型的分析可通过有限元法等数值方法进行。
在塑性模型中,路面结构被假设为塑性体,能够在荷载作用下产生塑性变形,可能导致结构破坏。
塑性模型的分析可通过弹塑性理论和强度理论等方法进行。
5.路面结构的承载力路面结构的承载力是指其能够承受的最大荷载。
路面结构的承载力分析可通过确定路面结构的应力和变形,并比较其与材料的强度和变形能力。
当路面结构的应力超过材料的强度或变形超过材料的变形能力时,路面结构可能产生破坏。
6.路面结构的稳定性路面结构的稳定性是指其在荷载作用下保持平稳和不发生破坏的能力。
路面结构的稳定性分析可通过确定路面结构的变形和结构的弯曲、剪切和压实情况,以及土壤的支撑条件。
7.实例分析以城市道路的路面结构为例进行实例分析。
首先,通过调查和测量确定车辆荷载、路面材料和路面结构的参数。
然后,进行路面结构的力学分析,计算路面结构的应力和变形。
最后,比较计算结果与路面材料的强度和变形能力,评估路面结构的承载力和稳定性。
基金项目:山东省交通厅公路局课题烟威高速/水泥混凝土路面材料和结构研究0部分成果。
收稿日期:2010)10)08作者简介尚福鲁(6)),男,山东东平人,烟台大学土木工程学院在读研究生。
采用ATPB 基层的水泥混凝土路面结构力学分析尚福鲁,徐江萍,孙振伟(烟台大学土木工程学院,山东烟台264005)摘要:借助有限元软件AB AQUS ,分析水泥混凝土面层的厚度、基层的厚度、基层的模量等对路面应力的影响,得到相应的规律。
分析结果表明:面层厚度并不是越厚越有利,基层模量变化对基层和面层的应力影响显著。
关键词:水泥混凝土路面;结构分析;模量;排水基层中图分类号:P642.2;X142文献标识码:AAna l ysis of structure of ce m en t concr ete pave m en t w ith ATPBS HA NG F u -l u,XU J i ang-pi ng,SU N Zhen-wei(C i vil Engineeri ng Sc h o ol o f Y antai Univ ers ity ,Shan d o n g Y antai 264005Ch i na )Ab stract :W ith fi n ite ele men t sof t ware AB AQUS ,it considers i n fl uence of the th i ckness of ce m ent c on crete p ave m en,tthe t h i ckness of the flexi b ility base ,t h emodu lus of fle x i b ility base to the str ess a nd deflect i on and gi ves correspond i ng la ws .Th e resu lts sho w that notth icker p ave m ent was the b etter ,the i n fl u e n ce of basemodu lus to str ess and deflection were notab l e .K ey word s :ce ment concr ete pave me n;t str uct u r e analys i s ;modu le ;per meable base引言随着经济迅速的发展,我国的交通运输业也越来越繁忙,超载现象日益成为交通部门面临的一大难题。
路面结构的力学分析路面结构力学分析是指对路面结构进行力学研究,包括路面结构的受力分析、变形分析、稳定性分析等,以评估路面结构的耐久性、安全性和性能是否符合规范要求,为路面工程设计和施工提供科学依据。
静力分析是指在路面所受到的静态荷载作用下,通过解析或数值计算方法求解路面结构的内力、应力和变形。
其基本假设是路面是一个均匀连续的弹性体,其材料力学性质服从线弹性理论。
通过力学原理和边界条件,可以建立路面结构的受力方程,采用解析或数值方法求解。
静力分析可以确定路面结构的强度和稳定性,为路面结构的设计提供理论依据。
动力分析是指在路面所受到的动态荷载作用下,研究路面结构的振动特性和动态响应。
动力分析考虑路面结构的固有振动频率、模态形态、动态力学性能等,以预测路面结构的动态响应和疲劳性能。
动力分析通常采用有限元法或响应谱法,根据实际荷载作用和路面结构的频率特性进行动力计算,从而评估路面结构的抗震、抗风、舒适性等性能。
路面结构的变形分析是指研究路面所受到荷载作用下的变形情况,包括垂直变形、平面位移和横向变形等。
变形分析可以评估路面结构的变形性能和稳定性,为路面结构设计提供变形控制和稳定性评价的依据。
变形分析通常采用非线性有限元法,考虑路面材料的非线性弹性和破坏性能,以及荷载作用的时间依赖性,对路面结构的变形进行计算和分析。
路面结构的稳定性分析是指研究路面所受到负荷作用下的稳定性和破坏机制。
它包括静态稳定性分析和动态稳定性分析。
静态稳定性分析用于评估路面结构在静态荷载作用下的稳定性,主要考虑路面材料的强度、受力形式和变形特征等因素。
动态稳定性分析用于评估路面结构在动态荷载作用下的稳定性,主要考虑路面结构的固有振动频率、模态形态和动态响应等因素。
综上所述,路面结构的力学分析是为了确定路面结构的受力、变形、稳定性和动态响应等性能,并为路面工程的设计和施工提供科学依据。
它涉及静力分析、动力分析、变形分析和稳定性分析等多个方面,需要采用合适的理论模型和计算方法进行研究。
路面结构受力分析及疲劳寿命预估摘要:在本文中,笔者计算了两种路面结构在基层模量的变化下对面层影响,并得出水泥稳定碎石及二灰碎石层适宜的模量及厚度。
相比之下,模型A在应力控制方面明显优于模型B,为今后工程提供借鉴经验。
关键词:基层模量水泥稳定碎石应力控制路面结构的受力分析半刚性基层材料不同于沥青混合料,在重复荷载作用下其力学性质具有本身的特征。
半刚性材料层的特点是,其控制应力或控制应变的是拉,并通常位于半刚性层的底面[1]。
根据半刚性材料的力学特性和车轮荷载在路面中产生的应力的分析,可以知道,当半刚性基层下的底基层也是半刚性材料时,在半刚性基层底面产生的拉应力往往较小,相对于半刚性基层材料的弯拉强度,只是一个小的应力水平,通常不会引起半刚性基层产生弯拉疲劳破坏;直接位于土基上的半刚性底基层的底面却往往可能遭受较大的车轮荷载引起的拉应力,特别在土基较软的情况下拉应力更大,也就是底基层的底面会遭受到较大的力反复作用,从而引起弯拉疲劳破坏[2~4]。
因此,往往需要检验半刚性底基层是否可能遭受弯拉疲劳破坏。
本课题对振动成型设计方法的半刚性基层沥青路面进行结构的受力分析,把个面层层底、基层层底及底基层层底的拉应力做为分析指标,采用公路路面设计系统(HPDS 2006)来计算各结构层的层底拉应力。
路面结构设计应采用双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论进行计算,并假定各结构层间接触为完全连续。
路面结构层的设计将前面进行疲劳试验的振动成型方式的水泥碎石及二灰碎石混合料应用于路面结构中,本课题设计的路面结构采用六层体系,分别为:细粒式沥青混凝土(AC-13)上面层,中粒式沥青混凝土(SUP-20)中面层,粗粒式沥青混凝土(SUP-25)下面层,半刚性基层,二灰土底基层和土基。
本课题采用了两种路面结构类型:(1)水泥稳定碎石做上基层,二灰碎石做底基层,为结构类型A,如表6.1;(2)二灰碎石做上基层,水泥稳定碎石做底基层,为结构类型B,如表6.2。