基于有限元模擬的OGFC排水能力研究

李輝， 張牡丹

（1.河南省交通規劃設計研究院股份有限公司，鄭州 450001；2.浙江海洋大學船舶與海運學院，浙江 舟山 316022）

0 引言

近年來，基礎設施功能性設計逐漸成為國家“十四五”現代綜合交通運輸體系發展規劃的主要研究領域。OGFC具有較強的結構排水能力，然而通過對實體工程觀察，在大雨或暴雨條件下，OGFC面層在一定范圍內會出現排水不暢，甚至積水的現象。文中以OGFC混合料作為排水層的結構形式為研究對象，雨水只通過面層入滲和短暫蓄積，以橫向排流的方式[1]，最終將水引入附近的排水設施中。參照OGFC材料自身的水力特性參數，并通過有限元模擬得出實際尺寸OGFC面層的最大排水能力。

1 OGFC混合料構成及性能

研究對象參照一種成熟的OGFC-13配比產品展開模型的建立。構成OGFC-13混合料的礦料級配見表1，礦料級配曲線如圖1所示。

表1 OGFC-13產品的礦料級配

圖1 OGFC-13混合料礦料的級配

OGFC混合料采用馬歇爾試驗進行配合比設計，最佳瀝青用量為4.3，實測OGFC-13混合料路用性能較好，相應性能參數如表2。綜上所述，OGFC-13產品均滿足規范對路用性能、力學強度、穩定性的要求。

表2 OGFC-13混合料性能參數

2 有限元模擬的理論依據

2.1 非飽和產流

OGFC混合料內產生水不飽和流動時，瀝青膜表面水膜存在水和空氣的交界面，為描述這種不飽和滲流，需引入非飽和滲流計算模型。公式up=us/，其中up為孔隙速度，us為逼近速度，為空隙率，us、通過試驗測得，得到up代入Se1=up/為試驗水膜流動速率，得出Se1為有效飽和度。

則由空隙含水量確定的有效飽和度Se2有式：