沥青路面沥青层剪应力变化简化模型研究

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沥青路面最大剪应力分析

沥青路面最大剪应力分析

收 稿 日 期 : 2 1 —4 2 0 10 . 2
作 者 简 介 :陈 光 伟 (9 1 ) 男 ,安徽萧 县 人 ,博 士 ,从事 高速 公路 建 设及技 术 管理 工 作 。 1 7一 ,
7 0
沥 青 略 而 最 大 剪 应 力 分 析
陈光伟

and hori zontal vehi c1e oads l and was signifi cant1Y affected by the oads. The 1 maxi mum shear stresS decreased as the pavement t cknesS and hi modui i US ncreas e, and i ncreased as the
A na ys SofM a m um l i xi She rS r s a te s ofA s ha tPa m e t p l ve n
C E Gu g— HN an wei 一 。 FEI uo xi G . n C EN on s en H R g— h g
的理论 基础 。
关 键 词 : 道 x- - ; 抗 剪 ; 数 值 分 析 ; 车 辙 ; 桥 面铺 装 层 4o 程  ̄r
中 图 分 类 号 : U 1 . 1 4 2 6 7 文 献标 识码 :A 文 章 编 号 :1 7 — 7 7 1 2 4 (2 2 0 0 8 6 4 0 2)0 -0 7 —0
se . gid mi ri base hickness t and modul i us ncrease, but he t increase val was ue smal1. Thereby, t hese anal ysiS above wou] d provides an acade miC basiS for sol ng t rutti problem. vi he ng

路面沥青层内剪应力的分析研究

路面沥青层内剪应力的分析研究
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2 各 结 构 层 参 数 对 沥 青 层 内最 大 剪
应 力 的 影 响
1 ) 沥青 层厚 度 的影 响

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大 剪应 力 影 响非 常 大 . 沥 青 层 内最 大 剪应 力峰 值 出 现 的路 面 结 构 深 度 位 置 与 沥青 层 的 厚 度 关 系 非 常
密切 对 于这 里所采 用 的结 构 . 当沥 青层 较 薄 . 其 厚
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深 度 处 不 同横 向位 置 即 Y坐标 不 同时 的 剪应 力 值 . 从 而 确定 沥 青层 内最 大剪 应 力计 算 的横 向位置 即 坐标 , 发现 当 y = 0 . 2 1 m处 的剪 应 力 值 最 大 . 见表 1
表 1是不 同沥青 层 厚 时距 路 表 1 O c m 不 同横 向位 置 处 的 最 大剪 应 力 值 , 从 表 中可 以 看 出 v : 0 . 2 1 m 时剪 应 力 最 大 。从 表 1 也 可 以看 出 。 沥青 层 厚 的变 化对 剪应 力在 横 向上并 没 有 产 生什 么 影 响 . 剪 应力 最 大

沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究

沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究

沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究引言沥青路面作为重要的交通基础设施之一,承受着车辆交通荷载的作用,其性能对道路的可靠运行至关重要。

在沥青路面结构中,面层是承受车辆荷载直接作用的层次,其剪应力分析以及层间抗剪切性能研究对于确保路面的安全舒适性具有重要意义。

一、沥青路面面层剪应力分析1.1 车辆荷载对剪应力的影响车辆荷载是沥青路面承受的主要荷载,其作用会导致面层产生剪应力。

剪应力会使沥青面层产生变形,进而影响路面的平稳性和舒适性。

因此,了解车辆荷载对剪应力的影响是研究面层性能的关键。

1.2 剪应力分析方法剪应力可以通过数值模拟方法进行分析。

在模拟分析中,可以考虑车速、车型、路面结构等因素对剪应力分布的影响。

通过分析剪应力的分布规律,可以评估面层的剪切性能以及路面结构的合理性。

二、层间抗剪切性能研究2.1 层间抗剪切性能的重要性沥青路面由多层结构组成,不同层次之间的剪切性能对于路面整体的稳定性有着重要的影响。

层间抗剪切性能的研究可以评估路面结构的合理性,并提供优化设计的依据。

2.2 层间抗剪切性能测试方法常用的层间抗剪切性能测试方法包括直剪试验、剥离试验等。

通过这些试验可以获得沥青路面不同层次之间的抗剪切能力,进而评估路面结构的稳定性。

三、案例研究:某城市高速公路针对某城市高速公路,本文进行了沥青路面面层剪应力分析及层间抗剪切性能研究。

3.1 剪应力分析基于实际交通流量和车辆荷载,运用数值模拟方法进行了剪应力分析。

结果显示,在高负荷的路段,面层产生了较高的剪应力,对路面安全性提出了要求。

3.2 层间抗剪切性能研究通过直剪试验和剥离试验,获得了该路段沥青面层与基层之间的抗剪切能力。

结果显示,面层与基层之间的层间剪切性能不符合设计要求,需要加强结构优化措施。

结论本文通过沥青路面剪应力分析和层间抗剪切性能研究,揭示了路面结构中面层的剪应力分布规律以及面层与基层之间的剪切性能情况。

沥青混凝土路面层间剪应力研究

沥青混凝土路面层间剪应力研究

沥青混凝土路面层间剪应力研究摘要:运用多层弹性体系理论,以games软件为力学分析工具,在双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、基面层模量变化及层间状态的不同,分析沥青路面层间剪应力的变化规律和影响因素。

研究表明:沥青路面层间剪应力受面层厚度影响不显著,通过增加面层厚度提高路面抗剪性能加重了经济成本,收效甚微;基层厚度变化对层间剪应力影响不显著,通过增加基层厚度提高沥青路面的抗剪性能不合理;基层模量增加,面层层间剪应力减小,但变化不显著,说明增加基层模量对沥青路面抗剪性能的提高作用不大;上面层与中面层模量比越大,上面层层间剪应力越大,且这种影响较为显著;在层间粘结减弱的过程中,面层层间剪应力随之减小且减小幅度显著。

关键词:道路工程;沥青路面;层间剪应力;有限元分析中图分类号:u416.217文献标识码:a文章编号:沥青混凝土路面应用较广,交通荷载情况不断变化,沥青路面结构组合形式越来越多,但jtg d50-2006《沥青混凝土路面设计规范》中主要还是将路面回弹弯沉值、层底拉应力作为设计指标,对于剪应力指标尚需进一步研究。

苏凯等认为在二、三级公路沥青面层较薄的情况下,在夏季重载、超载的作用下沥青路面出现层间剪切破坏的可能性是存在的;随基层模量增大,层间剪应力增大,而基层厚度对层间剪应力影响并不显著;层间剪应力随面层模量和厚度的增大而减小[1,2]。

肖鑫通过研究沥青路面面层层间剪应力发现:对面层内层间剪应力影响水平从大到小分别为超载、水平力和坡度[3]。

刘红平运用bisar程序对面层层间剪应力影响因素进行分析,得出层间剪应力随荷载增大而增大,在同一级别的荷载作用下,完全光滑状态时比完全连续状态时的最大剪应力要更大,并且随荷载增加,增大幅度比完全连续时增幅要大[4]。

白雪梅利用games有限元软件分析层间接触状态对沥青路面基面层间剪应力的影响,得出当层间变得不连续时,基面层间剪应力减小,但基面层间剪应力减小的幅度小于相应层间抗剪强度的减小,因而层间接触变差时会增加层间滑移破坏的机率[5]。

浅析沥青混凝土路面层间剪力

浅析沥青混凝土路面层间剪力

浅析沥青混凝土路面层间剪力0 引言我国普遍采用半刚性基层路面结构,半刚性基层是主要承载部分,沥青混凝土面层厚度相对较小,层间剪应力较大。

对于山区公路及坡段公路半刚性基层沥青路面,层间剪切滑移是一种典型病害[1]。

层间剪力是造成层间滑移的最直接原因。

1989年,关昌余等人在测定层间抗剪模量时自行研制了直剪仪[3],之后国内学者先后研制了各种室内试验设备对层间剪力进行了探讨。

苏凯,武建民等人在室内剪切试验的基础上应用计算软件分析了路面层间剪应力[1][2]。

本文采用大型商用有限元软件ABAQUS分析了沥青面层处于粘弹性状态下半刚性基层沥青路面层间剪力响应,探讨了静载和半矩形波周期荷载下层间剪力随时间的变化规律。

1 ABAQUS粘弹性本构关系ABAQUS的材料粘弹性本构关系采用了各向同性线性粘弹性应力与应变的遗传积分型式,该软件三维粘弹性关系表达式为[5][6]:(1.1)式中:、分别为偏应变和体应变张量;G和K分别表示剪切模量和体积模量;I为单位张量。

剪切松驰模量和体积松驰模量可表示为:(1.2)(1.3)式中,和分别表示材料初始剪切模量和初始体积模量。

2 路面模型的建立与检验选取路面结构如图1,由上至下各结构层依次为:上面层、下面层、基层、底基层、土基。

上面层和下面层为沥青混凝土层,基层为半刚性基层。

上面层、下面层、基层、底基层厚度分别取为:40mm、80mm、300mm、200mm。

车辆正常行驶过程中,路面受到一向后的水平力,此水平力可表述為。

路面平整度良好的情况下,车辆正常行驶时值为0.01~0.02[7],取中值0.015。

对路面结构施加标准轮压=0.7MPa,由式可得水平行车剪力0.0105MPa。

双圆荷载半径δ=10.65cm,轮距31.95cm。

周期性动载加载方式参照文献[8],见图3。

采用自动时间步长,荷载作用时间取30s。

结构及荷载对称,取一半结构进行计算,见图2。

忽略基层和土基土的粘弹性,假设基层以下材料均为线性材料,采用弹性模型。

沥青混凝土面层及层间剪应力分析

沥青混凝土面层及层间剪应力分析
p v me t ae n.
K e r :s f c o re a e c ure h a te s y wo ds ura e c u s ;b s o s ;s e r sr s ;mo u u d ls
由于行 车荷 载的水 平力 作用 .沥青 混凝 土 面层
上 部 的 表 层 剪 应 力 和 面层 、基 层 接 触 面 的 层 问 剪 应 力 都 有 可 能 引 起 路 面 的剪 切 破 坏 。 本 文 将 汁 算 分 析
Ana y i fAs l sso pha tCo r t ur a e a nt ra i r S a r s l nc e e S f c nd I e l m na he r St e s
ZHA0 Ya z n - u
( i w yE g er gO f ei B o igTa s o a o ue u B o i 7 0 C ia H g a n i ei fc a dn r np r t nB ra , a dn 0 0 , h ) h n n i n ti g 1 0 n
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3 级 配 碎 石 基 层 厚 度 和 模 量 的 影 响 级 配 碎 石 基 层 对 表 层 剪 切 力 和 层 间 剪 切 力 的影 响 如 图5 图 8 示 。 ~ 所
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赵 亚 尊
( 定 『 通 运 输 局 公 路 工 程 处 ,河 北 保 定 0 1 0 ) 保 交 7 0 0
摘 要 :在 行 车荷 载 作 用 下 ,级 配碎 石 基 层 沥青 路 面 面 层 与 基 层接 触 面容 易产 生剪 切 破 坏 ,对 沥 青路 面 的 剪 应 力进 行 计 算

沥青混凝土桥面铺装结构的剪切分析

沥青混凝土桥面铺装结构的剪切分析

沥青混凝土桥面铺装结构的剪切分析一、背景桥面铺装结构一般由基层、中间层和面层组成。

其中,中间层是由沥青混合料密实而成,是桥面铺装层的关键组成部分。

在交通荷载作用下,桥面铺装层会受到剪切力的作用,因此进行剪切分析对于保证桥梁的安全和寿命具有重要意义。

二、分析方法1.理论分析:利用弹性理论和力学原理,结合桥面铺装层的材料性能和荷载情况,建立相应的数学模型,分析桥面铺装层的变形和应力分布情况。

2.数值模拟:通过有限元方法或其他数值分析软件,对桥面铺装层的结构和受力情况进行模拟分析,得出相应的变形和应力分布结果。

三、应用实例以桥梁的沥青混凝土桥面铺装结构为例,对其进行剪切分析。

1.获取桥梁的几何参数和荷载情况:包括桥面铺装层的厚度、长度、宽度等几何参数,以及交通荷载的类型、强度等。

2.建立数学模型:通过选择适当的弹性模量、泊松比等材料参数,建立相应的弹性理论模型,考虑桥面铺装层的厚度和荷载作用下的变形和应力分布。

3.进行数值模拟:利用商业有限元软件进行数值分析,选取适当的单元类型和网格分布,模拟荷载作用下的桥面铺装层变形和应力分布情况。

4.分析结果:根据数值模拟结果,得出桥面铺装层在交通荷载作用下的剪切变形和剪切应力分布情况,判断桥梁结构的安全性。

5.结果讨论和优化:根据剪切分析的结果,对桥梁结构进行讨论和优化设计,采取相应的加强措施,确保桥梁的安全和寿命。

综上所述,沥青混凝土桥面铺装结构的剪切分析是一项重要的工程问题。

通过理论分析和数值模拟方法,可以得出桥面铺装层的变形和应力分布结果,并对桥梁结构的安全性进行评估,为桥梁的设计和施工提供参考和指导。

但需要注意的是,在进行剪切分析时,应结合具体的实际情况和设计规范进行综合考虑,确保分析结果的准确性和可靠性。

沥青路面下坡路段层间剪应力的分析

沥青路面下坡路段层间剪应力的分析
影 响。
中粒 式 沥 青 混 凝 土
h= e 5 m
1 计 算模 型
粗 粒式 沥青混凝土
水 泥稳 定 基 层
h= e 6r a
h=3 c 8m
级 配砂 砾 底 基 层
土基
h:2 e 6r a
图2
路 面 结 料 参 数
幽 1 实 体模 型 图
由表 2可知 , 结构 层 层 底 剪应 力 随着 荷 载 的 各 增 大 而 显 著 增 大 , 且 增 长 的 幅度 大 。 当荷 载 由 而
0 7 a增 大 到 0 MP 、1 MP 、1 M a 和 . MP .9 a .1 a .3 P
1 1 %和 0 9 % 。因此 可见 , 层 底剪 应 力 均 随着 .1 .8 各 坡 度 的增大 而增大 , 中上面 层增 大幅度 最大 , 其 但是
底 部 全部 约束 , 面层 表 面作 为 自由面 , 进行 任何 约 不
束。 2 计算 条 件
本 文 分 析 时 , 胎 接地 面积 由规 范 中 的 圆形 荷 轮
质量 , 的 需 要 进 行 修 补 , 重 的需 进 行 第 二 次 铺 轻 严
筑 , 费大量 人力 、 力 和 财力 , 接 和 间 接 经 济 损 花 物 直 失都 很 大 。虽然 国 内外 的学者 在 这方 面展 开 了大 量 的研究 , 是 大多 只 针 对 沥 青 混 合 料 的 高 温 稳定 性 但
细 粒式 沥 青 混 凝 土 h= e 4r a
分析 沥青 面层 内的剪 应 力 , 分 析 沥 青路 面层 间剪 而
应力 的研 究较 少 。本 文根 据 目前 的交通 现 状 和下坡 路段 的受 力特 点 , 用 有 限元 方法 分析 了路 面坡 度 、 应
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路 面结 构 的剪应 力 , 总结沥 青层 剪 应力 的分 布规 律 ,
文 献标 识 码 : A
关键 词 : 沥青路面 ;剪应力 ; ANS S Y ;伽马分布 ; 车辙预估
中图分类号 : 4621 U 1. 2
Re e r h o i lf d Mo e f rVa it n o s a c n Smp ii d l o ra i f e o
算 多层 沥青路面的有限元模型 , 利用其计 算多层 沥青 路面 也蓬 勃开 展 , 等 级 公 路 总里 程 与 日俱 增 . 同 时 , 并 高 但 结构 的沥青层 剪应 力沿深度方 向的分布规律 , 通过 计算 大量
结构分析 总结 出沥青层剪应力随着 面层厚度 、 基层 模量 和基
层厚度改 变的变化规律 ; 在这些规 律 的基础 上通过 修改伽 马
S e r S r s o As h l h a te s f p at L y r i a es n
As h l Pa e n s p at v me t
建 立 沥青层 剪应 力沿 深度 方 向 的分布 规律 的数学 模 拟方程 , 为沥 青 路 面 沥青 层 剪 应 力计 算 和 沥 青路 面 车 辙 预估提供 便 利.
1 沥 青 层 剪 应 力 沿 深 度 方 向 的 分 布 规 律
1 1 建立 多层 沥青路 面 的有 限元模 型 .
Ab t a t s r c :Th d lo h li a e s h l a e n s i e mo e f t e mu t ly r a p a tp v me t s - b i t h n t lme t o t r u l wil t e f ie ee n fwa e ANS S a c r i g t e t 1 i s Y c o dn o t h e a tc ly r s s e t e r . B s d o h d l t e s e r ls i a e y t m h o y a e n t e mo e , h h a s r s iti u in l n t e e t o t e a p at a e i te s d s rb t ao g h d p h f h s h l o ly r n a p a tD v me t s c lu a e .Th h r s r s iti u in s h l a e n i ac lt d s e s e te s d s b t a r o c a g n u e f t e a p a t ly r a ik e s o u f c , h n i g r ls o s h l a e s t c n s f s ra e h h mo u u f b s r t ik e s o s h n e a e f u d b d lso a e o hc n s f b e c a g r o n y a c lu a i g l t f sr c u a c mp st n . Ba d n h e a c ltn o s o tu t r l o o ii s o e s o t s e
第 4 O卷第 2期
21 0 2年 2月
同 济 大 学 学 报 ( 然 科 学 版) 自
J U N O O G I N 、 R I Y N T 瓜A , C D E O R  ̄ FT N J U I E ST ( A l I S I , )
Vo . 0 No 2 14 .
Fe .2 1 b 02
X h S NL UY , U 弘 a
( y L b r tr fRo d a d Tr fi gn e ig o he Mi ity o Ke a o ao y o a n a f En ie rn ft nsr f c
E u ain o gi nv ri ,S a ga 0 8 4 C ia d ct ,T nj U iest h n hi 1 0 , hn ) o y 2
文章 编 号 : 2 33 4 (0 2O —2 10 0 5 —7 X 2 1 ) 20 1—6
D I1 .9 9 ji n 0 5 —7x 2 1 .2 0 9 O :0 3 6 /. s .2 33 4 .0 20 .0 s
沥 青 路 面 沥 青层 剪应 力 变化 简 化 模 型 研 究
应力 规律 曲线的数学方程. 结合 此方程 和本 课题组 研究 的车
软件.

量 的早 期 损 坏. 期 损 坏 与沥 青 层 混合 料 的抗 剪强 早
和剪 应力 沿沥 青层深 度 的变化 与 路 面结 构各 层 的厚
1 而沥青 层 的最 大剪 应 力 的位 置 、 ] 大小 分布 的密度函数 的公 式试 算得 出 了沥 青 面层沿 深度 方 向剪 度 不 足有关 [ ,
许 严 , 立 军 孙
( 同济大学 道路与交通工程 教育部重点实验室 , 上海 2 1 0 ) 0 8 4
摘要: 根据层状弹性理论利用有 限元软件 AN YS建立 了计 S
随着 我 国经 济 的高 速 发 展 , 等 级公 路 的建设 高 由于 交 通 量 和 车辆 荷 载 的激增 , 建高 速 出现 了大 新
辙预估方程 编纂 了计 算剪 应力 分布和 路 面车辙 预估 的应用 度 与模 量组 合有 关 [.目前 , 用 AN YS等 有 限元 2 ] 多 S
软件 计 算 分 析 沥青 路 面 的沥青 层 剪 应 力 , 析 每一 分 个 结 构都要 进行 有 限元建 模 、 软件 计算 、 据 读 出 和 数 分 析 数据 四部分 工作 , 量结 构计 算 时 费时 费力 . 大 因 此 , 文 的主 要 工 作 是 利 用 ANS 本 YS软 件 计 算 大 量
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