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基于Abaqus计算下某旧水泥路面加铺黑化沥青结构性能分析研究
汇报人：
2024-01-19
引言
旧水泥路面破损状况及评价
基于Abaqus的旧水泥路面加铺黑化沥青结构建模
结构性能分析计算结果展示与讨论
不同工况下结构性能对比分析
结论与展望
contents
目
录
01
引言
旧水泥路面状况
我国许多地区的水泥路面由于使用年限过长、交通负荷增加等原因，出现了裂缝、错台、断板等病害，严重影响了行车安全性和舒适性。
加铺黑化沥青的需求
为改善旧水泥路面的使用性能，延长其使用寿命，采用加铺黑化沥青的方法成为一种有效的解决方案。该方法能够显著提高路面的平整度、抗滑性和降噪性能。
研究意义
通过对旧水泥路面加铺黑化沥青结构性能的分析研究，可以为工程实践提供理论支持和设计依据，对于提高道路养护水平、节约养护成本具有重要意义。
目前，国内外学者对于旧水泥路面加铺黑化沥青的研究主要集中在材料性能、结构设计、施工工艺和质量控制等方面。其中，有限元分析等数值模拟方法在结构性能分析中得到了广泛应用。
国内外研究现状
随着计算机技术的不断发展和数值模拟方法的不断完善，未来旧水泥路面加铺黑化沥青的研究将更加注重精细化建模、多场耦合分析和智能化设计等方面的发展。同时，结合新材料、新工艺的应用，将进一步提高加铺层的使用性能和耐久性。
发展趋势
研究内容
本研究以某旧水泥路面为研究对象，采用Abaqus有限元软件建立三维数值模型，分析加铺黑化沥青前后的结构性能变化。具体内容包括路面结构建模、材料参数确定、荷载与边界条件设置、计算结果分析等。
技术路线
首先收集旧水泥路面的相关资料和数据，进行路面结构建模和参数设置；然后施加荷载和边界条件，进行有限元计算；最后对计算结果进行分析和讨论，得出研究结论。
02
旧水泥路面破损状况及评价
旧水泥路面由于长期受车辆荷载和环境因素影响，容易出现板块断裂现象，包括横向裂缝、纵向裂缝和网状裂缝等。
板块断裂
部分板块在车辆荷载作用下，可能会产生翘起现象，导致路面不平整。
板块翘起
相邻板块在垂直方向上的位移，形成高低不平的路面。
板块错台
板块与基层之间失去支撑，出现脱空现象。
板块脱空
反射裂缝
旧水泥路面的裂缝会反射到加铺层，导致加铺层出现裂缝。
路面平整度
旧水泥路面的破损会影响加铺层的平整度，进而影响行车舒适性和安全性。
结构承载力
旧水泥路面的破损会降低路面的结构承载力，从而影响加铺层的使用寿命。
03
基于Abaqus的旧水泥路面加铺黑化沥青结构建模
Abaqus软件概述
Abaqus是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于结构、流体、热力学等领域。其丰富的材料模型库和高效的求解器使得复杂工程问题的建模与求解成为可能。
建模流程
在Abaqus中建立模型通常包括以下几个步骤：创建部件、定义材料属性、装配部件、设置分析步、定义接触和边界条件、划分网格、提交分析任务。
旧水泥路面结构特点
旧水泥路面通常存在裂缝、错台等病害，需要考虑这些病害对加铺层的影响。
建模方法
针对旧水泥路面的特点，可以采用实体单元或壳单元进行建模，同时考虑裂缝等病害的处理方式。
参数设置
需要设置的参数包括旧水泥路面的厚度、弹性模量、泊松比等，以及裂缝等病害的几何尺寸和分布情况。
建模方法
可以采用实体单元或壳单元进行建模，同时考虑黑化沥青材料的粘弹性本构关系。
参数设置
需要设置的参数包括黑化沥青的厚度、密度、粘度、弹性模量等，以及温度场和荷载条件等。
黑化沥青加铺层结构特点
黑化沥青加铺层通常具有较高的粘弹性和温度敏感性，需要考虑这些因素对结构性能的影响。
VS
旧水泥路面与黑化沥青加铺层之间存在接触关系，需要设置合适的接触属性来模拟这种关系，如摩擦系数、接触刚度等。
边界条件处理
针对实际工程情况，需要设置合适的边界条件来模拟路面的约束情况，如固定约束、位移约束等。同时还需要考虑荷载条件如车辆荷载的施加方式。
接触设置
04
结构性能分析计算结果展示与讨论
在旧水泥路面与黑化沥青加铺层的界面处，存在明显的应力集中现象，最大主应力值较高。
最大主应力分布
在加铺层的表面，由于车辆荷载的作用，最小主应力表现为拉应力，且随着深度的增加而逐渐减小。
最小主应力分布
在旧水泥路面与黑化沥青加铺层的界面处，剪应力值较大，可能导致界面滑移或开裂。
剪应力分布
01
02
03
垂直位移
在车辆荷载作用下，旧水泥路面与黑化沥青加铺层均产生向下的垂直位移，且位移量随着荷载的增加而增大。
水平位移
由于旧水泥路面的刚度较大，水平位移较小；而黑化沥青加铺层相对较软，水平位移较为明显。
界面滑移
在旧水泥路面与黑化沥青加铺层的界面处，存在界面滑移现象，可能导致界面开裂或剥离。
采用基于S-N曲线的疲劳寿命预测模型，考虑应力集中、荷载频率、材料疲劳性能
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