连续变温沥青路面车辙变形数值模拟

作者:张兰峰 刊名:公路交通科技 上传者:郑泽光

【摘要】采用ABAQUS有限元软件建立三维半刚性基层沥青路面结构的温度场模型,输入某地区夏季高温1天24h温度,考虑了沥青路面材料性质(弹性模量、蠕变参数)随温度变化的特征,进行持续变温的车辙变形模拟分析。主要研究高温时,路面在不同行车速度作用下,不同深度结构层竖向变形、剪切蠕变、压蠕变规律。结果表明:竖向变形、剪切蠕变、压蠕变值在整个行车道路横向范围内呈正负交替变化。不同层位的竖向变形、剪切蠕变、压蠕变变化规律不相同,但同一层位变化规律是一致的,都随着行车速度的降低而增加,而且发现当车速处于中低速(30~80km/h)时,车速增大对竖向变形、剪切蠕变和压蠕变的减小程度均明显高于中高速(80~120km/h)。路表位置轮载外侧边缘受到拉、剪切的综合作用,也验证了拉应力和剪应力作用下,轮胎轨迹外侧边缘容易出现纵向裂缝。而路表正最大剪切蠕变出现在左侧轮迹内侧右边缘,负最大剪切蠕变出现在右侧轮迹内侧左边缘。所以在路表处轮迹内侧边缘容易出现剪切破坏的裂缝。剪切蠕变、压蠕变主要出现在中面层(4—10cm范围内)。在沥青路面设计时,上面层与中面层需要选择时间硬化蠕变模型中A,n参数变化对温度敏感性小的沥青混合料,以提高沥青路面的抗车辙能力。

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第 35卷 第 2期 2018年 2月 公 路 交 通 科 技 Journal of Highway and Transportation Research and Development Vo1.35 No.2 Feb.2018 doi:10.3969/j.issn.1002—0268.2018.02.003 连续 日 叉|皿 沥青路面车辙变形数值模拟 张兰峰 (长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西 西安 710064) 摘要 :采用ABAQUS有限元软件建立三维半刚性基层沥青路面结构的温度场模型,输入某地区夏季高温 1天24 h温度, 考虑了沥青路面材料性质 (弹性模量、蠕变参数)随温度变化的特征 ,进行持续变温的车辙变形模拟分析。主要研究 高温时,路面在不同行车速度作用下,不同深度结构层竖向变形、剪切蠕变、压蠕变规律。结果表明:竖向变形、剪 切蠕变、压蠕变值在整个行车道路横向范围内呈正负交替变化。不同层位的竖向变形、剪切蠕变、压蠕变变化规律不 相同,但同一层位变化规律是一致的,都随着行车速度的降低而增加,而且发现 当车速处于中低速 (30~8O km/h) 时,车速增大对竖向变形、剪切蠕变和压蠕变的减小程度均明显高于中高速 (80~120 km/h)。路表位置轮载外侧边缘 受到拉、剪切的综合作用,也验证了拉应力和剪应力作用下,轮胎轨迹外侧边缘容易出现纵向裂缝。而路表正最大剪 切蠕变出现在左侧轮迹 内侧右边缘,负最大剪切蠕变出现在右侧轮迹内侧左边缘。所以在路表处轮迹 内侧边缘容易出 现剪切破坏的裂缝。剪切蠕变、压蠕变主要出现在中面层 (4—10 cm范围内)。在沥青路面设计时,上面层与中面层需 要选择时间硬化蠕变模型中A,n参数变化对温度敏感性小的沥青混合料 ,以提高沥青路面的抗车辙能力。 关键词 :道路工程 ;车辙 变形 ;数值模拟 ;温度场模 型;蠕 变 中图分类号 :U416.2 文献标识码 :A 文章编号:1002—0268(2018)02—0015—10 Numerical Simulation of Rutting Deformation of Asphalt Pavement at Continuous Variable Temperature ZHANG Lan-feng (Key Laboratory of Highway Engineering in Special Region of Ministry of Education,Chang'an University,Xi’an Shaanxi 710064,China) Abstract:The actual temperature field model of 3 D asphalt pavement semi-rigid road base is established by ABAQUS finite element software.Inputting one day 24 hours temperature in a given area in summer, considering the characteristics of the asphalt pavement material property(elastic modulus,creep parameters) changes with temperature,the rut deformation simulation analysis based on continuous vari

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