论文部分内容阅读
本研究以某下沉式道路结构为研究对象,运用数值模拟的方法分析道路结构分别在车载作用和温差作用下的应力大小及应力分布情况,预测该道路结构内最可能发生破损的位置和破损的原因,并探讨在给定车载或温度场作用下各结构层参数对道路结构性能的影响规律,据此得到在上述两种不同条件下最有助于抵抗结构裂缝产生的结构层参数,提出道路结构的优化设计方案。本研究的主要内容与成果如下:1)车载作用下的路面结构性状:道路结构内部的六个分应力中,位于垂直于行车方向的垂直平面内且方向为竖直方向的剪应力最大,极可能因此产生滑开型裂缝;相对正荷载(作用于伸缩缝正上方的车载),偏荷载(作用于伸缩缝一侧的车载)产生的剪应力更大;在现有道路结构中,偏荷载作用下产生的剪应力的最大值位于伸缩缝正上方的沥青混凝土(AC)层的底部。2)温差作用下的路面结构性状:道路结构内部的六个分应力中,平行于行车方向的拉应力最大,极有可能因此产生张开型裂缝;在道路所在地区的夏季典型高温天气作用下,结构内部的拉应力在一天之中的16时左右达到最大值,其位置位于伸缩缝正上方的连续配筋水泥混凝土(CRC)层的底部。3)在偏荷载作用下,现有道路结构中具有较高弹性模量且厚度约为110mm的AC层、厚度较大的CRC层、弹性模量较高且宽度为300mm左右的钢纤维加强层以及宽度约为25mm的温度伸缩缝将有助于降低伸缩缝正上方的AC层中的顶部或底部的剪应力值,进而降低滑开型裂缝产生的可能;同时,当AC层厚度小于110mm时,在车载作用下,有可能在AC层底部最先产生滑开型裂缝,并由底部向上扩展,而当AC层厚度大于110mm时,有可能在AC层顶部最先产生滑开型裂缝,并由顶部向上扩展。4)在给定温度场条件下,具有较低弹性模量且厚度较大的AC层、弹性模量较高、厚度较小且未设置钢纤维加强层的CRC层、配筋率较高且位于距CRC层底部约120mm处的连续铺装钢筋层、具有较低弹性模量且厚度较小的结构抗浮底板层以及具有较大宽度的温度伸缩缝将有助于降低伸缩缝正上方的CRC层底部位置处的有温差变化而产生的拉应力的最大值,从而降低产生张开型裂缝的可能。