混凝土路面碎石化過程及加鋪結(jié)構(gòu)的有限元模擬.pdf

1、多錘頭碎石化是一種舊水泥混凝土路面處治技術(shù),具有工期短、環(huán)保、節(jié)能、性價比高等優(yōu)勢,在舊混凝土路面改建中應(yīng)用十分廣泛。采用碎石化技術(shù)處理混凝土路面,加鋪瀝青混凝土面層,是目前水泥混凝土路面改造技術(shù)研究和發(fā)展的一個重要方向。
　　 但是,目前國內(nèi)外對碎石化技術(shù)的研究多局限于施工經(jīng)驗,理論研究尚顯不足。對碎石化過程的有限元模擬一般都采用擬動力彈性模型分析,即將沖擊荷載用動量定理反算沖擊力,再將該力作為靜止荷載作用在路面結(jié)構(gòu)上,或者定

2、義一個函數(shù)曲線,假定荷載按該曲線隨時間變化。本文將模擬錘頭在自重作用下,以一定速度沖擊混凝土板,進(jìn)行三維動力有限元模擬,考慮到混凝土板破碎時,內(nèi)部應(yīng)力已經(jīng)超過彈性范圍,因此結(jié)構(gòu)層材料采用非線性模型模擬更接近真實情況。對于路面加鋪結(jié)構(gòu)的受力分析,以前的研究也多采用靜止荷載,因移動荷載更符合實際情況,故本文采用移動均布荷載來模擬行車荷載?；炷谅访嫠槭笤嚳娱_挖及施工控制不當(dāng)?shù)纫蛩貢顾槭箜斆婊貜椖Ａ孔儺愝^大,對加鋪后路面受力不利,本

3、文將分析碎石化后頂面回彈模量突變對瀝青加鋪層的影響,并提出改善措施。
　　 本文采用有限元模型進(jìn)行分析,主要取得了如下研究成果:
　　 (1)建立了三維非線性動力有限元模型,混凝土材料采用損傷塑性本構(gòu)模型模擬、基層和土基采用Drucker-Prager/Cap修正塑性本構(gòu)模型模擬,荷載為重錘做自由落體運(yùn)動,以一定速度沖擊混凝土板,分析了四種典型工況下,混凝土板的變形、受力及破壞特征,以及沖擊過程對基層和土基的影響。

4、>　　 (2)用三維非線性動力有限元模型分析了下落錘頭的個數(shù)、錘頭落點(diǎn)間距、錘頭下落高度、基層模量、土基模量、層間接觸、混凝土板和基層厚度等因素對沖擊破碎過程的影響；擬合了錘頭下落高度與板底橫向彎拉應(yīng)力的關(guān)系式。
　　 (3)用三維彈性動力有限元模型分析了移動荷載下,碎石化層頂面模量突變對瀝青加鋪層受力的影響。
　　 (4)用三維彈性動力有限元模型分析了移動荷載下,碎石化層模量突變對瀝青加鋪層反射裂縫及從上往下裂縫應(yīng)力