国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層力學(xué)響應(yīng)分析

2022-08-16 09:46:20羅子林
福建交通科技 2022年5期
關(guān)鍵詞:加鋪面層碎石

■羅子林

(福建省交通科研院有限公司,福州 300005)

舊水泥路面上進行瀝青面層的加鋪是針對混凝土路面修復(fù)的一種有效技術(shù), 由于其工期短、對交通的影響較小,而且修復(fù)之后路面的服務(wù)性能良好,得以廣泛應(yīng)用。 然而,我國對舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的研究還處于初級階段, 沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)體系和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 因此對舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)進行研究具有重要意義。在公路改擴建工程中,通過在舊水泥路面加鋪瀝青面層能夠充分利用原路面的剩余強度, 有效改善路面使用性能及承載能力[1-3]。 但由于舊水泥路面一般存在縱橫向裂縫、龜網(wǎng)裂、面板斷裂等病害,加鋪瀝青面層后,服役期加鋪層層底極易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中而開裂,后期裂縫緩慢向上擴展而導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)裂縫、龜裂等一系列病害。研究表明[4-9]通過設(shè)置應(yīng)力吸收層可有效緩解舊水泥路面裂縫引起的瀝青面層病害。 因此,本試驗在現(xiàn)有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,擬定2 種舊水泥路面加鋪瀝青面層方案,基于彈性層狀理論體系分析2 種路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。

1 模型建立

1.1 基本假設(shè)

本試驗路面結(jié)構(gòu)受力分析采用3D-Move Analysis 軟件。該軟件基于三維連續(xù)有限層法,視各結(jié)構(gòu)層為連續(xù)體,假定表面荷載具有隨時間不變的特性,用離散Fourier 級數(shù)展開法將表面荷載分解成二維諧波分量,使用解析解來計算各結(jié)構(gòu)層對每個諧波的響應(yīng),通過疊加原理用每個諧波分量的響應(yīng)來評估整體響應(yīng)。

1.2 擬定路面結(jié)構(gòu)

總結(jié)國內(nèi)公路改擴建工程中舊水泥路面加鋪瀝青面層改造方案,一般是對舊水泥混凝土路面病害處治后加鋪2~3 層瀝青面層;對原路面病害較嚴(yán)重、路面板破損率高的路段,采用壓力注漿或換板處理,但造價高昂。 針對病害嚴(yán)重的舊水泥路面改擴建工程,本試驗擬定先對舊水泥混凝土路面進行斷裂穩(wěn)定,再以加鋪級配碎石層及瀝青層的方法進行改造。

在瀝青面層與斷裂舊水泥混凝土之間設(shè)置級配碎石層可有效抑制路面反射裂縫。 級配碎石層作為粒料類結(jié)構(gòu),具有不能傳遞拉應(yīng)力,拉應(yīng)變的能力,可阻斷舊水泥路面的裂縫等病害由下向上發(fā)展至面層。 此外,級配碎石層可改善舊水泥混凝土路面的溫度狀況。 由于碎石過渡層的隔離作用,使得水泥混凝土板的溫度變化大幅下降,減少水泥混凝土路面內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

擬定在加鋪瀝青層層底鋪筑富油改性瀝青混凝土FAC-5 應(yīng)力吸收層, 以有效抑制下承層反射裂縫, 延長路面使用壽命。 富油改性瀝青混凝土FAC-5 成型后密實、粘結(jié)力強、不滲水,與基層之間的結(jié)合性能良好, 能隨著下承層的變形而變形,并且具有優(yōu)良的自愈能力,可以延緩基層裂縫向上反射。 同時富油改性瀝青混凝土級配較細,可大量應(yīng)用3~5 mm 的石料, 實現(xiàn)筑路材料的全粒度應(yīng)用,有效緩解3~5 mm 石料的浪費。 2 種路面結(jié)構(gòu)分別為:(1)對舊水泥路面病害進行處治(換板、注漿等)后加鋪(4+6)cm 瀝青面層,并在瀝青面層與舊路面之間設(shè)置富油改性瀝青混凝土應(yīng)力吸收層。 (2)對舊水泥路面進行斷裂穩(wěn)定處治后加鋪20 cm 級配碎石粒料層+(4+6)cm 瀝青面層, 并在瀝青面層與級配碎石層之間設(shè)置富油改性瀝青混凝土應(yīng)力吸收層。 2 種擬定路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)參照J(rèn)TG D50-2017《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中推薦值進行選取,見表1、表2。

表1 擬定路面結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)(結(jié)構(gòu)一)

表2 擬定路面結(jié)構(gòu)及材料參數(shù)(結(jié)構(gòu)二)

1.3 模型幾何及計算點位確定

路面結(jié)構(gòu)內(nèi)拉應(yīng)力最大值處很容易達到材料容許拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。 本試驗將應(yīng)用3D-Move Analysis 路面結(jié)構(gòu)分析軟件計算2 種擬定路面結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng),設(shè)計荷載采用標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100, 輪胎接地壓強p=700 kPa, 當(dāng)量圓直徑2δ=21.3 cm,計算模型及荷載分布形式見圖1、圖2,X 為行車方向,Y 為路面橫斷面方向,Z 為路面深度方向。在力學(xué)響應(yīng)計算時,沿X 方向選取點位的間距為10.65 cm,共5 個點位(分別為X=-21.3、-10.65、0、10.65、21.3 cm),沿Y 方向的間距為5.325 cm,共20 個計算點位(含規(guī)范中要求路面結(jié)構(gòu)內(nèi)拉應(yīng)力最大值處A、B、C 和D 4 點)。

圖1 X-Y 平面應(yīng)力計算點位分布示意圖

圖2 Y-Z 平面應(yīng)力計算點位分布示意圖

2 “白改黑”路面應(yīng)力響應(yīng)分析

2.1 路面結(jié)構(gòu)不同點位沿深度方向應(yīng)力分布

計算得到2 種路面結(jié)構(gòu)不同點位(A 點、B 點、C 點、D 點) 沿路面深度的正應(yīng)力分布規(guī)律見圖3、圖4。 其中,拉應(yīng)力為負(fù)值,壓應(yīng)力為正值。

圖3 路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布(結(jié)構(gòu)一)

圖4 路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布(結(jié)構(gòu)二)

在道路的行車方向, 瀝青面層主要承受壓應(yīng)力,2 種結(jié)構(gòu)的最大壓應(yīng)力均出現(xiàn)在路表A 點處,結(jié)構(gòu)一最大壓應(yīng)力值為0.64 MPa,結(jié)構(gòu)二最大壓應(yīng)力值為1.36 MPa,相較于結(jié)構(gòu)一,結(jié)構(gòu)二由于設(shè)置了粒料類,使得瀝青層的抗變形能力減弱,服役后期易產(chǎn)生車轍、擁包、推移等病害。

在道路的行車方向,瀝青路面舊水泥路面基層和水泥穩(wěn)定碎石底基層均承受拉應(yīng)力,最大橫向拉應(yīng)力發(fā)生在舊水泥路面基層底部D 點處,結(jié)構(gòu)一最大拉應(yīng)力為0.17 MPa,結(jié)構(gòu)二為0.1 MPa。相較于結(jié)構(gòu)一,結(jié)構(gòu)二的基層抗裂性能較強。

2.1.1 瀝青層底拉應(yīng)力分布(Z=0.12 m 處)

在靜力荷載作用下,結(jié)構(gòu)一瀝青層底為壓應(yīng)力(這是由于舊水泥路面經(jīng)過注漿等處治, 使得模量較大,加之瀝青面層較薄,車輛荷載產(chǎn)生的壓應(yīng)力分散路徑有限,瀝青層底產(chǎn)生壓應(yīng)力),結(jié)構(gòu)二為拉應(yīng)力,且應(yīng)力最大值均在A 點處。其中,結(jié)構(gòu)一壓應(yīng)力為0.18 MPa,結(jié)構(gòu)二拉應(yīng)力為0.77 MPa。 從層底拉應(yīng)力分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),由于結(jié)構(gòu)二對原有水泥混凝土路面進行了斷裂穩(wěn)定處治,且在基層與面層之間加鋪了模量值較低的級配碎石粒料層,使路面結(jié)構(gòu)當(dāng)量模量比較結(jié)構(gòu)一小,且路面結(jié)構(gòu)整體剛度比較小,瀝青層層底拉應(yīng)變最大,易發(fā)生疲勞開裂;而結(jié)構(gòu)一剛性基層在減少瀝青層疲勞破壞方面有較大的力學(xué)優(yōu)勢。

2.1.2 原路面基層層底拉應(yīng)力分布 (結(jié)構(gòu)一:Z=0.56 m、結(jié)構(gòu)二:Z=0.76 m)

在靜力荷載作用下,2 種路面結(jié)構(gòu)基層層底應(yīng)力均為拉應(yīng)力,且最大拉應(yīng)力均位于D 點處。 結(jié)構(gòu)一基層層底拉應(yīng)力為0.15 MPa,結(jié)構(gòu)二為0.1 MPa。結(jié)構(gòu)一的層底拉應(yīng)力為結(jié)構(gòu)二的1.5 倍。 分析結(jié)果表明, 結(jié)構(gòu)二路面基層的抗疲勞性能較結(jié)構(gòu)一好,具有較好的基層抗疲勞性能。

2.2 路面結(jié)構(gòu)YZ 剖面應(yīng)力分布

計算得到2 種路面結(jié)構(gòu)在X=0 處橫向剖面的應(yīng)力Sxx分布情況見圖5、圖6。

圖5 路面結(jié)構(gòu)YZ 剖面應(yīng)力分布(結(jié)構(gòu)一)

圖6 路面結(jié)構(gòu)YZ 剖面應(yīng)力分布(結(jié)構(gòu)二)

從圖5、圖6 可知,結(jié)構(gòu)一與結(jié)構(gòu)二的應(yīng)力均以X 軸對稱分布,且荷載作用區(qū)域兩側(cè)約δ 距離范圍內(nèi)為高應(yīng)力區(qū)。 對于結(jié)構(gòu)一,路面面層范圍內(nèi),由路表面沿路面深度方向,壓應(yīng)力逐漸減??;路面基層范圍內(nèi),由基層頂面到基層底面,拉應(yīng)力逐漸增大。對于結(jié)構(gòu)二,瀝青層與級配碎石層之間拉應(yīng)力達到最大值, 由于級配碎石粒料層的應(yīng)力擴散能力強,使得基層到底基層的拉應(yīng)力逐漸減小。

3 結(jié)論

通過總結(jié)國內(nèi)公路改擴建過程中舊水泥路面加鋪瀝青面層改造方案,擬定2 種路面結(jié)構(gòu),借助3D-MoveAnalysis 軟件進行路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析,得到主要結(jié)論如下:(1)在道路的行車方向,由于結(jié)構(gòu)二對原有水泥混凝土路面進行了斷裂穩(wěn)定處治并設(shè)置了粒料層, 路面結(jié)構(gòu)整體剛度較小,使得瀝青層的抗變形能力減弱,服役后期易產(chǎn)生疲勞開裂、擁包、推移等病害。 而結(jié)構(gòu)一在減少瀝青層疲勞破壞方面有較大的力學(xué)優(yōu)勢。 (2)在道路的行車方向,瀝青路面舊水泥路面基層和水泥穩(wěn)定碎石底基層均承受拉應(yīng)力,且結(jié)構(gòu)二的基層抗裂性能較結(jié)構(gòu)一強。 (3)對于結(jié)構(gòu)一,沿深度方向,面層壓應(yīng)力逐漸減小,基層拉應(yīng)力逐漸增大。 對于結(jié)構(gòu)二,瀝青層底拉應(yīng)力達到最大值,由于級配碎石的應(yīng)力擴散能力強,沿深度方向基層拉應(yīng)力逐漸減小。

猜你喜歡
加鋪面層碎石
碎石神掌
常用天然改性瀝青面層材料比選
公路工程施工中瀝青面層連續(xù)攤鋪技術(shù)的應(yīng)用
CFG樁與碎石樁的比選設(shè)計
橋梁工程中混凝土面層施工技術(shù)初探
江西建材(2018年1期)2018-04-04 05:26:16
悲壯歸鄉(xiāng)路
液化天然氣在別錫公路面層施工中的應(yīng)用
中國公路(2017年10期)2017-07-21 14:02:37
火車道上為什么鋪碎石?
碎石化舊水泥路面上水泥混凝土加鋪層應(yīng)力分析
舊水泥砼路面加鋪工程中的節(jié)能實踐及施工管理
河南科技(2014年1期)2014-02-27 14:04:13
来宾市| 铜川市| 美姑县| 库尔勒市| 五家渠市| 定结县| 乐陵市| 建昌县| 银川市| 揭阳市| 邢台市| 呈贡县| 东至县| 墨江| 仙桃市| 尖扎县| 新疆| 霍州市| 清新县| 礼泉县| 安西县| 沾化县| 孟州市| 抚宁县| 岳普湖县| 永登县| 宁远县| 文成县| 彰化县| 旬邑县| 当涂县| 安新县| 华阴市| 和顺县| 鄢陵县| 米林县| 和龙市| 策勒县| 申扎县| 武汉市| 揭阳市|