碎石化旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力分析.pdf

M AI NTE NANCE C0NS TRUCTI oN AND M ACHI NERY 文章编号 ： l 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 5 4 0 6 0 碎石化 旧水泥路面上水泥混凝土 加铺层应力分析 王永 良 ， 张洪 亮 ， 郭桂 宏 ， 吕江峰 ( 1 甘肃新路交通工程公 司， 甘肃 兰州 7 3 0 0 3 0 ； 2 长安 大学 公路学院 ， 陕西 西安 7 1 0 0 6 4 ； 3 云南 省交通规 划设 计研究院 ， 云南 昆明 6 5 0 0 1 1 ) 摘 要： 将碎石化结构层分为上、 中、 下三层 来构建有限元模型， 深入分析 了碎石化后 ， 旧水泥路 面 上水泥混凝土加铺层 的应力及其在不同参数下的变化情况， 并给 出了应力诺模 图， 并在试验路段进 行 了验证 。 结果表 明 ： 将 碎石 化层 分 为三层 来构建 分析 模 型 是合 理 的 ， 加 铺 厚度 、 脱 空尺 寸 和碎 石 化 下部模 量等 因素 对 水泥混 凝 土路 面板 结构应 力计 算 结果影 响很 大 。 关键 词 ： 旧水 泥路 面 ； 碎 石化 ； 诺模 图 ； 结 构应 力 中 图分类 号 ： U4 l 8 8 文献标 志 码 ： B An a l y s i s o n S t r e s s o f Ce me nt Co n c r e t e Ov e r l a y o n Ru b b l i z e d ol d Ce me n t Co nc r e t e Pa v e me nt W ANG Yo n g I i a n g ，Z HANG Ho n g l i a n g ，GUO Gu i h o n g ，LU J i a n g f e n g 。 。 ( 1 Ga ns u Xi nl u Tr a f f i c Engi ne e r i ng Comp a ny，La n z ho u 7 30 03 0，Ga n s u，Chi na；2Sc ho ol o f Hi ghwa y， Ch a ng a n Uni v e r s i t y，Xi a n 7 1 006 4，Sh a an xi ，Chi n a；3 Tr a f f i c Pl an ni ng，De s i gn an d Re s e a r c h I n s t i t u t e of Yu nna n Pr o vi nc e，Ku nmi ng 6 5 001 1，Yu nna n，Ch i n a) Ab s t r a c t ：The r ubb l i z e d l a y e r wa s di vi d e d i nt o t h r e e i n or d e r t o b ui l d t he f i n i t e e l e m e nt mod e 1 The n o m o gr a m o f s t r e s s wa s ob t a i n e d f ol l o wi n g a t h or o ug h a na l ys i s o n t he s t r e s s of c e me n t c o nc r e t e ov e r l a y o n r ub bl i z e d o l d c e me n t c o nc r e t e p a v e me n t a nd i t s v a r i a t i o n und e r v a r i o us p a r a me t e r s ，a n d wa s v e r i f i e d on t e s t r o a dTh e r e s ul t i n di c a t e s t h a t i t i s a p r op e r wa y t o bui l d t he an a l y t i c mod e l by d i v i di ng t he r ub bl i z e d l a y e r i nt o t hr e e；f a c t o r s s u c h a s o ve r l a y t hi c kne s s，v o i d s i z e a nd l o we r m o du l us o f r u bbl i z e d l a y e r ha v e s i g ni f i c a nt i m p a c t o n t h e c a l c u l a t i o n of s t r u c t u r a l s t r e s s of c e me nt c on c r e t e p a v e me n t s l a b Ke y wo r d s：ol d c e me nt p a v e m e nt ；r u bb l i z a t i o n；n omo gr a m ；s t r uc t ur a l s t r e s s 引 口 水 泥混凝 土 路 面 是 一 种 刚 度 大 、 耐 磨 耗 、 耐 高 温 、 扩展荷载能力 强、 稳定性好 、 使用 寿命长 的路面 结构。水泥混凝土路面出现病 害后如何修复 ， 是公 路养护部门面临的主要问题。水泥混凝土路面碎石 化 是 目前较 为成 功 的一种 旧水 泥混 凝 土路 面破碎 处 治 技术 ， 是 对 旧水 泥 混 凝 土 路 面 大修 或 改 造 的重 要 手段。该技术通过专用设备将 旧混凝土面板一次性 破 碎为 碎块 柔性 结构 ， 因破 碎 后 的颗粒 粒径 小 ， 更 趋 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 1 1 O 2 5 4 近 于级 配碎 石 ， 因而将 其命 名 为碎石 化 1 。 国内学 者对 碎石 化技 术及 碎石 化后 的加 铺层 做 了大量 的研 究 ： 董 元 帅 介 绍 了 碎石 化 的施 工 工 艺 原 理 、 特点 、 设备及加铺层 的设计方法_ 4 ； 张玉宏对 比 分析了碎石化后加铺沥青面层和同厚度级配碎石层 上 加铺 沥青 面层 的应 力l_ 5 ； 张 泉等 采用有 限 差 分法 与颗粒 离散 单元 法模 拟 沥青 加铺层 及 碎石 结构 层 的 力 学行 为 ， 并分 析 了碎 石 化 结 构 层 与 沥青 加 铺 层 对 外荷载作用的联合力学响应_ 7 ； 郭林 泉、 周玉民等人 分析了碎石化旧水泥混凝土路面上沥青加铺层 的应 M AI NTENANCE CoNS TRUCT1 0N AND M ACHI NERY 力 、 弯沉 变化 规律 ， 给 出 了不 同交通量 及 沥青 加铺 层 厚度下碎石化 旧路面顶面最小回弹模量值 。 然而 对碎 石化 后 加 铺 水 泥 混 凝 土 的研 究 很 少 。 碎石 化后 加铺 水泥 混凝 土 面板 与碎石 化 后加铺 沥 青 层 不 同 ， 之前 的相 关研 究很 少 考 虑 到 破 碎 后 的碎 石 结 构 层 ， 因此 本文将 碎 石化 的结 构层 分为 上部 、 中部 和下部三个部分 ， 并用相对应的模型模拟 ， 给出了供 设 计 和施 工使 用 的应 力诺模 图。 1 模型 的建立 1 1 碎 石化 结构 层 需 要 维 修 的 混 凝 土 面 板 用 多 锤 头 破 碎 机 ( MHB ) 进行 破碎 9 ， 由于 旧水 泥混凝 土 板 块 吸收 能 量遵循从近到远递减的规律 ， 因此碎石化后 的水泥 混凝土颗粒粒径沿深度方 向递增。根据颗粒粒径大 小 ， 将碎 石化 结构 层 简化 为碎石 化层 上部 、 中部 和下 部 三部 分 ， 如 图 1所示 。 松 散 层 稳 定 层 次 碎 石化层上部，4 c m左右 碎 石化层中部，1 0 c m左右 碎 化层下部，1 0 c m左右 图 1砰 白 化结 构 层 从 图 1中可 以看 出 ， 由于碎 石 化 层 上 部 颗 粒 呈 片状 且粒 径 大多 小于 7 5 c m， 水 泥混 凝 土 颗粒 无 法 形成 嵌 锁 结 构 。经 压 实 后 ， 碎 石 化 层 上 部 变 成 骨 架一 空 隙结 构 ， 它 的 强 度 形成 原 理 和 结 构 形 式 与 级 配碎石相类似。因此 ， 在采用有限元软件模拟时 ， 可 以把该层 当作级配碎石层进行模拟 。 碎石 化层 中部 的颗 粒 粒 径 大 于 碎 石 化层 上 部 ， 且 存 在大 量 能充分 扩 张 的裂 纹 ， 并 且 有 部 分 混凝 土 颗粒 的薄 弱棱 角被 压碎 成 细微 的颗粒 填 充在 大粒 径 颗 粒 之 间 ， 最 终所 有 的 混凝 土颗 粒 被 固定 在 一个 相 对 稳 定 的位置 ， 形成 密 实一 骨架 结构 ， 其 强度小 于 沥 青 混 凝土 强度 。因此 ， 在有 限元 仿真 模拟 时 ， 可 以把 该 层 当作具 有 连续 的均 匀模 量 的一层 进行 模 拟 。 碎石化层下部水泥混凝土颗粒 粒径 比较大 ， 且 大 颗粒 间的空 隙缺 乏充 足 的次级 颗粒 来填 充 。 因此 可 认 为该层 是 骨 架一 空 隙 结 构 ， 且 由于 该 层 颗粒 粒 径 基本 上超 过 了整 个 旧水泥 混凝 土板 的厚度 ， 因此 ， 在结构上可以近似地看做块料路面 ， 在进行有限元 仿真模拟时仍将其看作线弹性体 。 1 2温 度应 力与 湿度 应 力 本文 研究 的是 碎 石化 的 旧水 泥路 面上 水泥 混凝 土加铺层结构使用后期 的情况。此时的路面结构变 形 已经稳 定 ， 主要 进行 在车辆 荷 载 、 温 度梯 度和 湿度 梯度综 合 作用 下 的水 泥 混凝 土路 面结 构 应力 分 析口 “ 。可 知温 度在 混 凝 土 板 内为 非线 性 分 布 ， 因 此 ， 本文利用等效原则 ， 将非线性温度分布对水泥混 凝 土路 面的影 响 简化 为等效 的线 性温 度 一 I Zd z ( I z d z ) ( 1 ) 式 中 ： 为等效 温度 梯 度 ( 。 C m ) ； H 为水泥混 凝 土 板厚 度 ( c m) ； Z为 距 离 路 面 表 面 的深 度 ( c m) ； T x 为 导热 系数 为 时 的深 度 Z路 面温 度 ( ) 。 本文讨 论 的路面结 构属 于复合板 ， A AS HTO 2 0 0 2提 出 了复 合 板 结 构 非 线 性 温 度 分 布 引 起 的温 度 内应 力值 ， 复合 板结 构 的温度 内应 力计 算公 式为 O C C , N I 一 鲁 一 一 垒 。 + 甓 式 中 ： 为 复 合 板 温 度 内应 力 值 ( MP a ) ； E 为 水 泥混凝 土 面层 弹性 模量 ( MP a ) 0 水 泥混凝 土 热 膨 胀 系数 ( ) ； 为水 泥 混凝 土 面 层 泊松 比 ； h 为 水泥 混凝 土面层 厚 度 ( c m) ； E 为 基 层 回弹模 量 ( MP a ) ； h b 为基 层厚 度 ( c m) ； 丁 为 路面结 构第 i 层 的温度 ( ) ； h 为 复合 板 总厚 度 ( c m) ； T 为复 合 板 板顶 与板 底 的温度 差 ( 。 C) 。 按 照式 ( 2 ) ， 最 终 非线性 温度 分 布引起 的温 度 内 应力值可转换为由等效温度梯度值得到。 水 泥混凝 土板 还 会 受 到 湿 度梯 度 的作 用 ， 会 发 生翘曲变形。不过 ， 由湿度梯度引起 的翘曲应力相 对 于温度 梯度 引起 的翘 曲应 力 是很 小 的 ， 因此 湿 度 梯 度对混 凝 土面 板 的 影 响很 小 。为计 算 方 便 ， 用 这 部分温差产生的温度应力代替湿度应力 厶 3 ( ) ( sh 一s h ) ( 詈一 ) E T Gs n 一 而 ( 3 ) 式 中 ： ET G 为 由第 i月湿 度 梯度 与 年平 均 湿度 问 的偏 差转 换 得 到 的 等效 温 差 ( 。C) ； 为可 以恢 复 的 收缩 系数 ， 一 般取 0 5 为 极 限 收缩 应 变 ( 1 0 ) ； s 为第 i 月相对湿 度 系数 ； s h 为年平均相 对湿度 系 5 5 + + MA I N T E N A N C E C O N S T R U C T I O N A N D MA C H I N E R Y 嚣圈固酉园圃圈 擦 系数 为 0 。 ( 8 )板底 无 脱 空 时 ， 行 车 荷 载 作 用 于板 纵 缝 边 缘 中部 u 。 ( 9 )板底存 在 脱 空 时 ， 行 车 荷 载 分 别 作 用 于 板 角 和纵 向接 缝 边 缘 中部 ， 脱 空 单 元 尺 寸 为 0 4 I T I 0 4 mS 0 0 4 I T I 。本 文 中讨 论 的模 型 尺 寸 为 5 I T I 4 5 1T I 。在板底无脱空、 板角脱空和板边脱空三种工 况下， 水泥7 昆 凝土加铺层的的应力值分别为 0 9 7 3 6 、 1 21 9 0、 1 0 03 2 M Pa。 2 2 参数 因素 分析 路 面结 构 的参数 与 上述参 数 相 同 。在 各路 面结 构 层 的基本 计 算参 数 设 定 条 件 下 ， 对 各 参数 变 化 对 水 泥 混凝 土路 面应 力 的影 响进行 分析 和研 究 。 2 2 1 水泥 混凝 土加 铺层厚 度 影响 保 持其 他各 层 的 计 算 参数 不 变 ， 水 泥混 凝 土 加 铺 层 的厚度 分 别取 2 0 、 2 2 、 2 4 、 2 6 、 2 8 、 3 0 c m， 计 算 结 果 见 表 1 。由表 1可 知 ， 无 论 板底 是 否 存 在脱 空 ， 随 着 水 泥 昆 凝 土 加铺 层 厚 度 的 增加 ， 路 面 的荷 载 应 力 逐渐减小 ， 碎石化的旧水泥路面上水泥混凝 土加铺 层 厚度 对路 面荷 载应 力 影响很 大 。 表 l 不同的加铺层厚度对应的水泥混凝土路面最大应力值 加铺层厚度 c m 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8 3 0 板底无脱空H MP a 1 4 9 3 3 1 2 5 l 3 1 0 2 3 0 0 9 9 6 3 0 9 7 4 0 0 9 6 3 2 板角脱空时 MP a 2 3 6 2 0 1 9 8 6 0 1 6 7 3 0 1 4 5 3 0 1 2 1 9 0 1 0 3 l 0 板边脱空时 MP a 1 5 3 8 l 1 2 8 7 8 1 O 6 3 7 1 O 2 6 2 1 O O 3 2 0 9 9 8 3 2 2 2 脱 空 尺寸影 响 保 持其 他各 层 的 计 算 参数 不 变 ， 板 角 和板 边 的 脱 空 面积分 别取 0 2 m0 2 I T I 、 0 4 F n 0 4 1 T I 、 0 6 m 0 6 m 、 0 8 m0 8 I 1 3 、 1 0 I T I 1 0 m 和 1 5 IT I 1 5 m， 脱空 深度 为 0 0 4 c m， 计 算结 果 见表 2 。由表 2可 知 ， 随着脱 空 面积从 0 2 i I 1 0 2 I T I 增 加 到 1 5 m1 5 m， 水 泥 混凝 土加 铺 层 最 大 应 力 逐 渐 增 大 ， 说明其对路面使用寿命影响很大 ， 所以在路 面结构 设 计 中需要 考虑 。 表 2不同的脱空面积对应 的水泥混凝土路面最大应 力值 税空面积 ( mm 0 2 X0 2 0 4 0 4 0 6 0 6 0 8 O 8 1 0 1 0 1 5 1 板角脱空 MP a 1 0 l 4 6 1 2 1 9 0 1 5 3 6 2 1 9 6 7 4 2 5 3 4 7 3 4 2 5 1 板边脱空It , MP a 0 9 8 3 7 1 0 O 3 2 1 O 8 l 2 1 5 9 3 8 2 2 3 0 1 3 0 6 4 2 2 2 3碎 石化 影响 保持其他各层的计算参数不变 ， 碎石化层下部 的模 量 分 别 取 1 0 0 0 、 3 0 0 0 、 5 0 0 0 、 7 0 0 0 、 1 0 0 0 0 、 1 5 0 0 0 MP a ， 计算结果见表 3 。由表 3可知， 无论板 底存在脱空还是不存在脱空 ， 随着碎石化层下部模 量 的增大 ， 水 泥混凝 土 加铺 层 的荷 载 应 力 先减 小 后 增 大 。说 明碎 石化 层下 部模 量 的大小 对路 面结 构 的 使用寿命影 响较大 。 表 3 不同的碎石化层下部模量对应的水凝混凝土路面最大应力值 MP a 碎石化层下部模量 l 0 0 0 3 O 0 O 5 0 O 0 7 0 0 0 l 0 O 0 O 】 5 0 O O 板底无脱空时最大应力 0 9 8 0 5 0 9 7 4 l 0 9 7 4 6 0 9 7 6 O 0 9 7 8 3 0 9 8 1 4 板角脱空时最大应力 1 2 6 1 7 1 2 2 2 0 1 2 l 2 0 1 2 0 7 0 1 2 6 l 0 1 3 2 0 2 、 板边脱空时最大应力 1 0 0 9 9 1 0 0 3 3 1 0 0 3 9 1 0 0 5 3 1 O 0 7 7 1 0 l 0 8 2 2 4温度梯 度 影响 保持 其他 各层 的计 算 参 数 不变 ， 温 度梯 度 分 别 取 1 O 、 2 O 、 4 0 、 6 0 、 8 0 C m， 计 算 分 析不 同的温 度 梯度 对 水 泥 混 凝 土 路 面应 力 的 影 响 ， 计 算 结 果 见 表 4 。 由表 4可 知 ， 随着 温 度 梯 度 的增 加 ， 水 泥 混 凝 土加铺 层 的荷 载应力 变 大 ， 无 论板 底是 否脱 空 ， 温度 梯度 对碎 石化 的 旧水泥 路上 加铺 层 的最 大 应力影 响 很 大 。 表 4 不 同的温度梯度对应的水泥混凝土路面最大应力值 温度梯度， ( C m ) 1 O 2 O 4 O 6 0 8 O 板底无脱空时最大应力 MP a 0 5 8 0 9 0 9 7 4 0 1 7 6 0 0 2 5 5 8 0 3 3 7 6 0 板角脱空时最大应力 MP a 0 7 6 0 9 1 2 1 9 0 2 1 3 4 0 3 0 9 9 0 4 1 3 3 0 板边脱空时最大应力 MP a 0 5 9 9 3 1 0 0 3 2 1 8 3 1 8 2 6 3 4 7 3 4 7 7 3 2 3应 力诺模 图 为了方便查询计算结果和对 比不同参数条件下 的应力 值 ， 保持 原 计 算 模 型 的基 本 参 数 不 变 。根 据 2 2节 的参数敏感性分析结果 ， 选 择水泥混凝土加 铺 层 厚度 、 碎石 化层 下部 模量 、 温 度梯度 和行 车道 横 缝 传 荷 系数 这 四种 重 要 结 构 参数 ， 进 行 正交 试 验 得 到诺谟 图 ， 如 图 6 、 7 所 示 。水 泥 混 凝 土加 铺 层 厚 度 取 2 O 、 2 4 、 2 8 c m， 碎 石化层 下 部模 量取 1 0 0 0 、 3 5 0 0 、 7 0 0 0 MP a ， 温度 梯度取 1 0 、 2 O 、 4 O 1 T I ， 行车 道 接 缝传 荷 系数 为 2 、 5 O 、 9 2 。在 实 际 设 计 时 ， 当所用 的参 数 不为 上 述 各 值 时 ， 可 在 上述 参 数 计 算 结 果 中采用 内插 法求 得 所需结 果 。 3 试 验路研 究 为了验证车辆荷载、 湿度梯度 和温度荷载综合 作用下 的应力分析模型 ， 在 国道 3 2 4线罗梅公路和 冲罗公路修建了试验段进行试验 ， 试验结果具体见 表 5 。 3 1 试 验 路测试 测 试 系统分 为静 态 系统 和动 态系统 两部 分 。静 5 7 M AI NTENANCE CoNS TRUCTI oN AND M ACHI NERY 2 5 6 0 2 3 6O 2 16 O 1 9 6 0 1 7 6 0 l 5 6 o 更 1 3 6 0 嘣 1 1 6 0 0 9 6 0 0 76 0 O 5 6 0 2 36 O 0 21 6 0 0 1 9 6 0 0 日 1 7 6 0 0 1 5 6 0 0 1 3 6 0 0 _ K l 1 6 0 0 皤 0 9 6 0 0 0 7 6 0 0 O 5 6 OO 4 0 1 0 2 0 4 0 1 0 2 O 4 0 温度 梯度( m ) E一1 0 0 0 MP a时的诺谟 l o 2 0 40 I U 20 4 0儿J 2 0 40 温度梯度( m ) 图 7 E一3 5 0 0 MP a时的诺谟 态测试设备 包括： 混凝 土静态应变计 、 混凝 土温度 计 、 与应力无关的应变计 、 数据采集仪、 便携式气象 站和标准 B Z Z 一 1 0 0单 轴双轮组 汽车。动态 测试设 备 包括 F WD。 表 5 试验路布置和路面结构 类型 结构类型 桩号 所在路段 2 8 c m 水 泥混 凝 土 面 层 + 2 K l 2 0 2 +2 2 0 K1 2 0 2 +4 2 0 试验段 I 2 5 c m稀浆封层+透层油+碎 石化后的旧水泥路面 K 1 2 1 O +8 0 0 K 1 2 l l +0 0 0 对比段 2 8 c m水泥混凝 土面层+2 5 K 1 2 0 l +6 O 0 Kl 2 O 1 +8 0 0 试验段 c m厚 A C一1 3 +透层油+碎石 化后的旧水泥路面 K 1 2 1 l +0 0 0 K l 2 1 1 +2 0 0 对比段 2 8 c m水泥混凝土面层+4 r f t K 1 2 0 1 +8 0 0 K 1 2 0 2 +0 0 0 试验段 厚A C l 3 +透层油+碎石化后 的旧水泥路面 K 1 2 l 1 +2 0 0 K 1 2 0 2 +4 0 0 对比段 2 8 c In水泥混凝土面层+单层沥 K1 2 0 1 +0 2 0 K 1 2 O 】 +2 2 0 试验段 青表处+透层油+2 O c m水泥稳 定碎石+碎石化后的旧水泥路面 K1 2 l l +4 0 0 K l 2 1 1 +6 0 0 对比段 混凝土静态应变计测量路面结构不 同位置处的 应 变 ( 图 8 ) ； 温 度计 测试 路 面 内部 的 温度 ； 连 接 振 弦 式 应变计 测试 混 凝 土 内部 的应 变 ； 连接 与应 力 无 关 的应变计测试与应力无关 的应变。F WD是测量弯 沉的一种高精度设 备， 模拟行车作用 的冲击荷载下 的弯沉 测量 ， 测 定 的 是 各测 点 的最 大 变 形 。为 了能 准确地测试施工现场的气象数据 ， 采用便携式气象 5 8 站 测试 气 温 、 相 对 湿 度 、 风 速 、 热 辐 射 、 风 向 、 气 压 和 降雨量等 ， 其中施工现场的大气温度随时问的变化 如 图 9所示 。 行车方 向 = = 混凝土应变计 口无应力瓦 。温度计 单位 ：G i n 注：L 为测试路面的宽度 图 8 传感器平面布置 时 1 日 J 图 9 大气温度和相对湿度随时间的变化 3 2 模 型 参数 的选 择 本论文采用试验路面结构 为研究对象 ， 模 型 尺寸的大小为 5 1T I 4 5 I T l 。为了简化计算模型， 将 面层以下各 层合 并模拟 为地基 ， 通过 F WD动态 弯 沉数 据换 算 为 模 拟 地 基 的 k值 参 数 ， 计 算 公 式 如 式 ( 4 ) 所示 ， 计 算步 骤如 下 。 ( 1 )计算 F WD承载板下各层的复合模量 。 E0 1 5 a a d 。 ( 4 ) 式 中： a为 F WD承载板 的半径 ( r n m) ； G o 为 F WD冲击 荷载下的最大应力 ( MP a ) ； 为 F WD最大弯沉 ( tu r n ) 。 ( 2 )计算距离承载板中心 3 f t ( 9 1 4 ram) 范围内 弯 沉盆 的面 积 。 A 一 6 ( 1 + 2 d 1 d 。 + 2 d 2 d 。 + d 。 d 。 ) ( 5 ) 式 中 ： d 、 d 。 、 d 。 分别 为距 离 F WD 承载 板 中心 1 、 2 、 3 f t 处 的弯沉 ( tur n ) ； A 为 距 离 承载 板 中心 3 f t ( 9 1 4 ram) 范 围 内弯沉 盆 的面积 ( m。 ) 。 ( 3 )计算面积因子 。 F A一 ( 是 2 1 ) ( 足 z A k ) ( 6 ) 式 中： k 为 1 1 0 3 7 ( 各层 模量 相 同 时弯沉 盆 的 面 积) ； k 。 为 3 2 6 2 ( 弯沉盆面积最大时的值 ， k 一3 6 0 6 2 图 O M AI NTENANCE CoNS TRUCT1 0N AND M ACHI NERY 11 0 3 7)。 ( 4 )有 结合 料 的混合 料 层 的模 量 E 。 M Pam 。 3 3应 力分 析模 型检 验 E 一 E 。 F 愚 ； - 1 ( 7 ) 按照表 6的力学参数构建模 型， 采用单轴双轮 式 中 ： E 为有 结 合料 的混 合 料 层 的模 量 ( MP a ) ；是 。 组 荷 载 ， 荷 载大 小 为 1 5 0 k N， 作 用 在 混 凝 土 板 纵 缝 为 有结合 料 的混 合料 的厚 度 与承 载板 直径 之 比。 边缘 中部 ， 试验 路测 试 时 ， 刚 开始 通 车 ， 即不 考 虑 脱 得到 水 泥混 凝 土 加 铺 层 的 弹 性 模 量 E 为 空现象 的存在 ， 从所得 的结构应力计算结果 中可 以 5 5 7 9 2 7 1 3 5 MP a ， 地 基 反 应 模 量 愚为 2 4 7 9 6 8 得到 板纵 缝 中部距 板底 和板 顶各 2 5 c m 处 的应 力 。 表 6模 型 参 数 板厚 混凝土 自重 弹性模量 热膨胀系数 地 基反应 系数 温度梯度 板横缝传荷 板纵缝传荷 参 数 泊松 比 c m ( k gm ) MP a ( MP am 1 ) ( m一 ) 系数 系数 数值 2 8 2 4 0 0 5 5 7 9 2 7 1 9 2 1 0 6 0 1 5 2 4 7 9 6 8 9 6 7 5 5 0 静载作用在混凝土板纵缝 中部距板底和板顶各 2 5 c m 处 的应力分 别为 1 3 0 8 0 MP a和 0 9 0 2 6 MP a 。2 0 0 9年 l 2月 l 3日在 试 验 路 段 同 样 的位 置用数据采集仪测得 的应力分别为 1 4 0 3 7 MP a和 0 9 8 3 2 MP a 。对 比测 试 结 果 和 模 型 计 算 结 果 可 知 ， 距板 底 和板 顶 2 5 c m 处 的模 型计算 结果 比实测 值分别小 了 6 8 2 、 8 2 O ， 差值较小 ， 说明模 型是 合 理 的。 4 结 语 ( 1 )提 出在 有 限元模 拟 时把 碎 石化 层 上部 当作 级 配碎 石层 ， 碎石 化 层 中部 当作 具 有连 续 均 一 模 量 的一层 ， 碎 石化层 下 部近 似地看 作块 料路 面的思 路 。 ( 2 )参数敏感性分析结果表明： 水泥混凝土板厚 度 、 脱空 尺寸 、 碎石化 下部模量 、 温度梯 度及 行车 道纵 向相邻板间的传荷能力对水泥混凝土路面板结构应 力计算结果影响很大 ， 尤其是板角脱空时影响最大 ； 沥青混凝土加层厚度、 行车道与路肩传荷系数对碎石 化的旧水泥路上加铺层的最大应力影响很小。 ( 3 )试验理论 与试验结果差值不大 ， 证 明建模 合理 。 参 考文 献 ： E 1 2 晁德 志， 马晓力 ， 姚佳 良 旧水 泥混凝 土路面多锤 头碎石 化技 术应用研究 E J 公路 ， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 1 4 8 1 5 2 曹 丽英 ， 王玉 平， 于 恒峰 水泥 混凝 土路 面碎 石化技 术简 介 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 3 1 3 1 4 3 J 中国科技信息 ， 2 O 1 0 ( 1 6 ) ： 8 O 一 8 1 周启兆 ， 李考江 ， 李豪 ， 等 旧水泥混凝土路面碎石化技术效 果对 比分析E J 现代交通科技 ， 2 O 1 1 ， 8 ( 2 ) ： 5 - 8 董元帅 ， 朱洪洲 旧水泥混凝土路 面碎石化 改造技术E J 重庆 交通大学学报 ， 2 0 0 8 ( 2 7 ) ： 9 2 0 9 2 3 张玉宏 水泥混凝土路面碎石化综 合技术研 究E D 南京 ：东 南大学 ， 2 0 0 6 张玉宏 ， 王松根 碎石化后沥青加铺 层盈利 对比 J 公路交通 科技 ， 2 0 0 6 ， 2 3 ( 3 ) ： 1 5 张泉 ， 陆 阳 碎石化混凝土路 面沥青加铺层结构 的数值分 析 J 公路交通科技 ， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 8 ) ： 2 2 2 7 郭林泉 ， 周玉民 ， 谈至民 碎石化 旧水 泥混凝 土路面上 沥青加 铺层应力及顶 面模 量 J 公路 交通 科技 ， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 1 2 ) ： 2 5 3 1 李昶 ， 张玉宏 ， 张 建 冲击压 实与 MHB类设 备对水 泥混 凝土路面破 碎效果的对比E J 公路 交通科技 ， 2 0 0 4， 2 1 ( 1 1 ) ： 1 7 1 9 宋柳 车 辆荷 载、 温 度梯度 和 湿度梯 度综 合作 用下 CR C P 结构应力分析 D 西安 ：长安大学 ， 2 0 1 0 方友军 旧水泥路面沥青加铺层 温度荷载 应力分 析 J 筑路 机械与施工机械化 ， 2 0 1 2 ， 2 9 ( 5 ) ： 5 8 5 9 廖公云 ， 黄晓明 A BAQUS有 限元软件 在道路工 程 中的应 用 M 南京 ：东南大学 出版社 ， 2 0 0 8 张洪刚 ， 黄慧 ， 岳爱军， 等 旧水 泥碎石化加铺级配与沥青罩 面结构组 合设 计 参数 研 究 J 公 路工 程 ， 2 0 l 2 ， 3 7 ( 1 ) ： 1 9 2 2 冯强 基于断裂力学的路面碎石化技 术防反射 裂缝机 理研 究口 公路交通科技 ， 2 0 1 1 ( 3 ) ： 7 3 7 6 责任编辑： 杜卫华 5 9