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出入口处砌块类铺面结构力学分析 　　摘要：对于常用的砌块类人行道结构是否适用于有车辆出行的小区出入口这一问题在工程界还存在争论。针对这一问题，采用ANSYS软件，分析了砂垫层厚度、基层厚度及模量和嵌缝宽度对砌块类铺面结构力学性能的影响。通过考虑车辆累计轴载作用，提出了出入口的砌块类铺面结构。 　　关键词：砌块类铺面；力学分析 　　 　　Abstract: There is debate that whether the sidewalk Block structure can applies to vehicles travel residential entrance in the engineering field. To solve this problem, using the ANSYS software to analyze the impact of the sand cushion thickness, primary thickness and modulus, and caulking width of the pavement structure mechanical properties of block class. Consider vehicles accumulated the axle load, the entrance of the block pavement structure.Key words: block classes pavement; mechanical analysis 　　 　　中图分类号：U412.37+8文献标识码：A 文章编号： 　　 　　前言 　　人行道是城市道路交通设施的一个重要组成部分。它不仅提供人行走，同时也是美化城市环境、体现城市品位的重要载体。目前应用最为广泛的是彩色道板铺砌的人行道。在一些工程中，为了保证人行道的连续性，提升道路的整体景观效果，往往在居民小区出入口处采用人行道一致的砌块类铺面。 　　对于常用的砌块类人行道结构是否适用于有车辆出行的居民小区出入口这一问题在工程界还存在争论。为此，本文针对出入口处砌块类铺面结构进行力学分析研究。 　　砌块类铺面力学计算理论 　　砌块类路面结构的各种计算理论，主要体现对嵌挤砌块面层作了不同的假定。目前大体可分为以下四种:： 　　2.1 弹性层状理论 　　弹性层状理论将不连续的块体层和砂垫层等效为一个当量的、各向同性的线弹性均匀材料，用两个参数（弹性模量和泊松比）表征其力学特性。采用与沥青路面相同的轴对称力学模型进行结构的力学分析和位移计算。 　　2.2 有限元方法 　　荷兰Delft大学将块体铺面结构简化为平面应变问题。在该模型中，假定块体是刚性体，接缝只传递剪力，垫砂层被看作互不相关的弹簧，基层、底基层和土基均为各向同性体且在水平方向上是无限大，用弹性模量和泊松比表示。 　　2.3 弹性半空间理论 　　英国港口协会（BPA: British Port Association）将铺面结构转换为弹性半空间体，并采用Boussinesq理论计算土基顶面的应变。 　　2.4 断裂理论 　　这种理论将嵌锁块层看作刚度较低的板，采用板的断裂理论来计算路面结构内的应力和变形。 　　有限元模型 　　本文采用有限元软件ANSYS来分析出入口砌块类铺面结构力学。将砌块铺面结构简化为面层有竖向接缝的空间轴对称模型。引入接触单元考虑板块和嵌缝之间的相互作用。砌块、接缝、基层和路基均用杨氏模量E和泊松比u表征。块体的尺寸为200×100mm，厚度为6cm。分析时水平方向为2m，竖向计算深度为3m。在水平边界上假定只有竖向位移，没有水平位移，竖向边界上即没有竖向位移，也无水平位移。根据试算结果，面层采用6块板已足够满足计算精度。 　　人行道板（局部荷载）5kN/m2；车辆荷载仅考虑小型桥车。本研究取用单圆5kN、p=0.35MPa、荷载圆半径δ＝6.7434cm的荷载。 　　砌块铺面结构分析 　　人行道计算结构及设计参数如下表所示。 　　人行道计算结构及设计参数 　　 　　 　　4.1砂垫层厚度的影响 　　 　　力学指标随砂垫层厚度变化趋势 　　砌块类铺面力学性能对垫层厚度比较敏感。铺面表面弯沉随着垫层厚度的增加呈增加趋势，而基底的弯拉应力显著减少。 　　4.2基层厚度和模量的影响 　　 　　力学指标随基层厚度变化趋势 　　 　　力学指标随基层模量变化趋势 　　由于基层的刚度非常大，砌块铺装表面弯沉比较小。随着基层厚度增加，弯沉略微减小。当厚度大于15cm以后，弯沉的变化不明显。随着基层厚度的增加，基层底部弯拉应力显著减少。 　　砌块铺装表面弯沉