公路隧道沥青路面结构的力学性能.docx

附件1:外文资料翻译译文 公路及隧道沥青路面结构的力学性能 石春香郭忠印 （1、上海理工大学，上海200233 ,屮国； 2、同济大学，上海200092 ,屮国） 摘要：一种线性全三维有限元法（FEM ）被应用于公路隧道在双车轮装载矩形面积考虑横 向接触应力诱导加速/减速的车辆作用下关键参数的设计。关键设计参数是被计算的作用在 沥青层表面的最大横向拉应力，沥青层底部最大横向拉伸应力和沥青层表面的最大垂直剪应 力。影响因素如双车轮重量;沥青层厚度;基层刚度模量和厚度;以及之间的联系结构层对这 些关键的设计参数，还应单独审查以提出建设公路隧道沥青路面。 关键词：隧道沥青路面结构的三维有限元法;横向力;横向拉应力;纵向剪应力 中图分类号：U 452.2 文献标识码：A 导言 儿乎所有的机械式柔性路面设计程序确定路面疲劳寿命路面都考虑沥青层底部的拉伸 应力或应变。他们含蓄地假设，疲劳裂纹起源于底部的沥青层和向上的表面路面。假设一 个统一的正常接触压力分布在一个圆形的接触血之I可的轮胎和路血，按层状弹性理论预计， 最大横向拉应力（应变）发生底部的约朿层直接作用下的负荷，最大横向压缩应力（应变） 发生在路面表面的直接作用下的负荷［1 ］。 然而，在英国［2］,美国［3-5 ］,日本［6］在我国西北地区［7］有些破裂的道路数据 表明，破坏源自表面的路面，而不是在该地基，尤其是厚厚的灵活的结构。 最近，研究人员推测表面开裂现象可能与轮胎与路面之间高度非均匀三维测量接触应力 分布有关,其直接诱导了路面结构顶部出现大的横向拉应力。测量自由滚动轿车和卡车轮胎 的表现，除了正常的接触压力，就不可能有大的横向和纵向剪应力代理的接触面积。 传统的层状弹性模型的路而结构通常假定负荷作为一个统一的垂直接触压力分布于圆 形接触面积。在这些条件下，最大横向拉应力和压力通常是预测底部的沥青层，由于弯曲应 力引起的负荷。然而，在隧道沥青路血，应该指出的是，横向拉伸应力表面远离加载面积（由 于负曲率的表面）。 公路隧道的刚度弹性模量在基岩处显的很高;良好路面的恶化不是路面结构的恶化。车 辆进入隧道，司机将车减速，因为弱光和狭隘的空间，会加快车辆离开隧道。存在高横向讲 （运行方向）之间的轮胎与路面。 本论文的主要是利用线弹性全三维有限元（远东）计划提出在公路隧道沥青路面下在考 虑横向接触应力诱导加速/减速的车辆时的主要参数的设计。主要设计参数的计算方法：① 最大横向拉应力o max表面的沥青层；②的o max底部的沥青层；③最大垂直剪应力t max 表而沥青层。 1交通加载表格 传统的层状弹性模型的路血结构通常假定负荷作为一个统一的垂直接触压力分布于圆 形接触面枳。有限元本文另一方面，装卸条件，简化了使用一个统一的横向联系，纵向考虑 压力分布在一个长方形的接触而积，接近真实的接触面之间的轮胎和路面。数值轮胎卬刷和 胎压给出的表1。轮胎间距Z间的间隔为34厘米。轮胎接触应力已与双车轮重量和轮胎使 用的是内部压力经验公式的形式［10］: p = 0.004 2P*+ 0.29pi + 0.145 （1） 其中，p是轮胎接触应力；P’是双车轮重量;pi是轮胎内部的压力。 表1、轮胎和轮胎气压[12] P/kN Pi/KI Pa p /MPa width/cin leiigth/cm 20 0.6 0.40 22 11.3 40 0.7 0.52 22 17.6 50 0.75 0.573 22 19.8 6D 0.8 0.63 22 21.7 80 0.9 0.74 24 22.5 100 1.0 0.855 24 24.4 一般情况下，横向接触应力的定义是：30 %的垂直接触应力，因此按本文件屮定义 的计算。 2 说明全三维有限元法和路面结构 隧道一般包括沥青路面沥青层，基础和基岩。完整的三维有限元法开发了路面结构显示 图1。宽沿x方向和Y方向是3.0米深度沿z方向是不同的路面结构层厚度。8节点的因 素是通过在模型。该示意图的边界条件下的路面分析问题屮显示图2。厂方向是固定在底 部的模型;的X方向是固定在左，右架；Y型的方向是固定的正面和背面。联系路面层间条件 也被视为特别是层的特点是厚度（hi）,弹性刚度模量（Ei）和泊松比（vi） o以下两种 型号的隧道路面结构中的表2。 图1、三维有限元模型 图2、图解路面问题分析 表2、不同的路血结构 层 hi/cm Ei/GPa vi 沥青层 8, 10, 12, 14, 16, 20 1. 5 0. 35 基础层 0, 10, 15, 25, 30 2. 5, 0. 5 0. 2 基岩 250 5. 0, 0. 5 0. 2 3分析计算路面效应 3.1影响双车轮重量对路而的反应 在各种路面的反应双车轮重量时，要考虑。层之I可