GSOG—20瀝青加鋪層三維數值模擬分析

張承善+席永慧

摘要：本文結合浦東地區川沙路維修改造工程，利用通用有限元軟件ABAQUS進行三維數值模擬，分析GSOG-20瀝青加鋪層厚度、GSOG-20瀝青加鋪層彈性模量對瀝青加鋪層層底應力變形的影響。

關鍵詞：GSOG-20；abaqus；瀝青加鋪層；數值模擬

1.前言

近年國家大力投資基礎設施建設，在我國早期修建的公路和城市道路中，水泥混凝土路面多已不能適應現代化交通的發展。因此，如何快速經濟地進行舊路改造，防止反射裂縫是一個非常有研究價值的課題。

關于反射裂縫的產生機理，國內外的研究學者進行了大量的研究工作，分別從現場試驗和采用有限單元軟件模擬試驗對反射裂縫的機理進行研究。Perez，S.A.等建立了加速路面測試下瀝青路面的反射裂縫模型。由Fabac ALT-APT 試驗臺來保證裂紋的正常擴展，得到反射裂縫的擴展情況 [1]。吳正新采用有限元軟件ABAQUS，計算了瀝青層荷載型反射裂縫應力強度因子，分析出結構層厚度、模量，配筋率，層間結合狀態對AC層反射裂縫擴展的影響 [2]。周富杰等采用三維有限元分析技術，分析了層間接觸條件、罩面層厚度、夾層類防反措施對裂縫尖端應力和反射裂縫的影響[3]。才華等進行了反射裂縫的斷裂及疲勞分析和模擬計算，從斷裂力學及疲勞損傷力學的觀點出發，探討反射裂縫的產生和發展機理。認為墊層對行車荷載是不利的，對低溫收縮荷載的影響是有利的 [4]。

本文結合上海市川沙路維修工程，對舊水泥混凝土路面加鋪GSOG-20瀝青面層的技術開展研究，主要分析GSOG-20瀝青加鋪層厚度、GSOG-20瀝青加鋪層彈性模量對瀝青加鋪層層底應力變形的影響。

2.數值模擬模型建立

本論文采用標準的單軸雙側四輪荷載進行有限元計算，車荷載采用標準軸載BZZ-100，輪胎內壓 0.7MPa，單個輪壓作用范圍 18.9cm×18.9cm，雙輪距為 32cm，側輪隙間距為182cm[4]。

本論文采用ABAQUS進行數值模擬分析，從上到下各層幾何尺寸及材料計算參數如表1所示。

本文分析點位置如圖1所示。本文中σ代表最大正應力；τ代表最大剪切應力；u代表最大變形。

3.車輛荷載作用下瀝青加鋪層層底應力變形分析

3.1 GSOG-20瀝青混合料加鋪層厚度對瀝青加鋪層層底應力變形的影響

本節主要分析GSOG-20瀝青混合料加鋪層厚度對瀝青加鋪層層底應力變形的影響，模型參數選取參照表1，改變GSOG-20瀝青混合料加鋪層厚度，計算結果見表2。

隨著GSOG-20瀝青混合料加鋪層厚度的加大，瀝青加鋪層底部正應力降低，剪切應力于0.09m達到最大，變形略有降低。

3.2 GSOG-20瀝青混合料加鋪層彈性模量對瀝青加鋪層層底應力變形的影響

本節主要分析分析GSOG-20瀝青混合料加鋪層彈性模量對瀝青加鋪層層底應力變形的影響，模型參數選取參照表1，改變GSOG-20瀝青混合料加鋪層彈性模量，計算結果見表3。

表3 不同GSOG-20瀝青混合料加鋪層彈性模量下

瀝青加鋪層層底應力變形

隨著瀝青混合料加鋪層彈性模量的增大，瀝青加鋪層底部正應力增加，剪切應力增加，變形基本不變。

4.結論

本文利用通用有限元軟件ABAQUS建模，主要分析GSOG-20瀝青加鋪層厚度、GSOG-20瀝青加鋪層彈性模量對瀝青加鋪層層底應力變形的影響。分析結果表明：

1.隨著瀝青混合料加鋪層厚度的加大，瀝青加鋪層底部正應力降低，剪切應力于0.09m達到最大，其后逐漸降低，變形略有降低。

2.隨著瀝青混合料加鋪層彈性模量增大，瀝青加鋪層底部正應力增加，剪切應力增加，變形基本不變。

參考文獻：

[1]Perez，S.A.etal.Accelerated pavement testing and modeling of reflective cracKing in pavements.Engineering Failure Analysis[J].2007，1526-1537.

[2]吳正新.AC+CRC復合式路面結構應力與反射裂縫研究[D].湖南大學，2013.

[3]周富杰，孫立軍.瀝青罩面層荷載應力的三維有限元分析[J].中國公路學報，1999，04：4-9.

[4]才華，張敏江，徐術隴.反射裂縫的斷裂及疲勞分析和模擬計算[J].沈陽建筑工程學院學報，1997，03：33-39.endprint