1 路基路面三维有限元分析模型的建立

由于路面接缝的存在，会破坏水泥混凝土路面的整体性，基于路基路面协调变形和路面结构的非对称性，本文建立了路基路面的三维有限元分析模型来对路面设计问题进行分析。在该三维有限元分析模型中，在路面面层板四周、基层与路基侧面，以及路基底面均设置有位移值为零的法向约束。[1]综合考虑到路基分析尺寸以及水泥混凝土路面基层超宽尺寸对分析结果的影响，本文所采用的水泥混凝土路面的材料与结构参数，详见下表1所示。

表1 水泥混凝土路面材料与结构参数表

同时，本文还采用了正交试验设计方法，对水泥混凝土路面的相关设计参数进行组合，以此分析路面结构参数对路基路面协调变形的影响。在正交试验中，对面层厚度、基层厚度、底基层厚度、面层模量、基层模量以及路基模量这六个结构参数量分别设计了5种考察水平，详见下表2所示。

表2 水泥混凝土路面结构正交试验的考察因素和水平设置

对上表2中的结构参数量和考察水平进行参数组合和方差分析。在显著性水平为0.05的条件下，当进行板底弯拉应力试验指标的方差分析时，只有路基模量具有显著性;当进行路基工作区深度试验指标的方差分析时，只有面层厚度具有显著性。由此可知，以上6个结构考察因素中，只有路基回弹模量、路面面层板厚度这两个因素对路基应力有着明显的影响。因此，应在混凝土路面设计时尽量弱化其它结构参数指标，而应当将路基模量与面层厚度作为路面设计的重点进行考虑。……