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非均布三向应力作用下CRC+AC复合式路面动力响应分析

2021-04-16李盛张豪程小亮

中南大学学报(自然科学版) 2021年3期
关键词:有限元

李盛,张豪,程小亮

(1.长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙,410114;2.道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心,湖南长沙,410114;3.中冶南方城市建设工程技术有限公司,湖北武汉,430063)

连续配筋混凝土刚柔复合式路面(CRC+AC)是由高强度的刚性基层与柔性的沥青混凝土面层进行复合的一种路面结构,其中CRC(continuously reinforced concrete)层作为承重结构层,AC(asphalt concrete)层作为表面功能层,可以提高路面的行车舒适性,降低CRC 层中的荷载及温度疲劳应力,减小雨水对基层和钢筋的损害。该复合式路面结构具有行车舒适性好、使用寿命长、整体强度高、维修费用小等优点,长期来看,经济性也很好,是我国重载交通长寿命沥青路面的主要结构形式之一[1-4]。在路面力学响应分析中,现有的复合式路面力学多使用均布荷载,与实际情况有所差异。均布荷载是对轮胎荷载分布的近似荷载,在分析轮胎与地面附近的力学响应时,由均布荷载得出的结果与实际情况有很大误差,为此,要进一步准确分析复合式路面力学响应,有必要考虑更接近实际的车辆荷载分布特性。国内外高速公路出现的一些早期破坏与车辆的荷载分布密切相关。大量研究表明,轮胎与路面间的接触压力呈椭圆形或矩形非均匀分布,并非呈传统认知中的圆形分布[5-9]。在非均布荷载方面,ROESLER 等[10-12]通过试验发现当荷载增大50%时,轮胎-路面接触面积将增大30%~35%,对于不同类型的轮胎,负荷对垂直接触压力的影响也不同。谢水友等[13-15]通过研究发现轮胎接地区域与接触面积、轮胎胎面花纹类型和轮胎与路面接触应力有关,并通过建立子午线轮胎滚动分析的三维有限元模型,得到路面对轮胎的方向作用力与转速的关系;……

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