地下道路复合式路面结构力学分析.pdf

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1、公路与汽运总第162期Highways&AutomotiveApplications97地下道路复合式路面结构力学分析*刘航(陕西省交通运输厅公路处，陕西西安710075)摘要：通过对地下道路复合式路面结构的分析，建立了地下道路沥青砼面层(AC)+连续配筋砼基层(CRC)复合式路面的有限元分析模型，分别对路表回弹弯沉、沥青层底面弯拉应变(力)、沥青层内及沥青层底最大剪应力、CRC层底荷载应力、路基项面压应变等力学指标进行分析，进而提出了最佳的复合式路面结构层厚度，使地下复合式路面能更好地适应其使用场所。关键词：公路；地下道路；复合式路面；有限元模型；力学分析中图分类号：U416．2

2、24文献标志码：A文章编号i1671—2668(2014)03—0097—04作为地面道路系统的补充和延伸，城市地下道1主要力学指标的确定路为快速增长的机动车开辟了一条全新的通道，为改变城市交通状况起到了很大的作用。同时由于地1．1弯拉应变指标下道路将汽车引入地下，城市的三维结构更加紧密。中国目前在沥青层厚度计算时以疲劳开裂作为目前，地下道路以其可提高线路标准、缩短运营里临界状态，以设计弯沉值作为路面整体刚度的设计程、保护环境、减少拆迁、噪音污染少等优点而越来指标，以沥青层层底拉应力作为高等级公路沥青路越得到人们的青睐。面厚度设计的验算指标；而国外大多数是以沥青底连续配筋砼(CRC

3、)与沥青砼(AC)复合式路面层最大弯拉应变作为设计指标。这两种设计方法各是地下道路长寿命路面结构的常用形式，但这种新种千秋，在对地下道路CRC+AC复合式路面进行型路面结构还缺乏科学的设计控制指标和参数及完力学分析及结构设计时面临着两种设计方法的取整的设计方法体系。现在大多数地下道路设计还是舍。下面通过分析地下道路CRC+AC复合式路面依靠经验直接得出的，由于环境、气候条件的不同，结构的应力与应变的差异进行说明。这种经验无法得到大规模推广。采用表1所示路面结构及参数进行不同深度处地下道路往往是连接两地的交通枢纽，一旦出最大弯拉应力和应变计算，沥青层与连续配筋砼基现病害，往往不只是影

4、响所在道路的运营，严重者甚层之间接触为连续，计算结果见表2。至可能影响区域间交通的正常运行，而且由于地下表l用于应力应变分析的路面结构及参数道路空间有限，大型维修器械进入不方便，这给道路维修带来了一定的困难，使维修作业耗时较长或仅作简单处置。较长的耗时会使道路通行受阻，简单处置则会使养护维修频率增多，进而造成恶性循环影响整条道路的正常运营。所以，地下道路不仅应具有高速公路路面的行驶品质，还应有足够的耐久表2相同条件下不同深度处AC层弯拉应力与性，其复合式路面类型的选择既要考虑路面的功能弯拉应变比较特性，还要考虑路面的寿命。深度／连续应应变／深度／连续应应变／某交通枢纽地下道路工程采

5、用CRC+AC复合cm力／MPa“￡cm力／MPa￡0—0．38272．0936—0．223184．780式路面，该文以该工程为例，对这种路面结构层进行2—0．311342．9508—0．246158．520力学分析，以提出复合式路面最佳厚度，从而保障路4—0．248877．28010—0．3251——4．168面结构保持良好的长寿命。*基金项目：陕西省交通运输厅科技计划项目(13—06K)98公路与汽运2014年5月从表2可以看出：在沥青层与连续配筋砼层间表4两种长寿命路面结构弯沉与竖向压应变指标比较接触为连续的情况下，不同深度处沥青层的最大应力均为压应力，应变多为拉应变，只有深

6、度为10cm时为压应变，且压应变值较小。同一路面结构之所以能出现应力应变不一致的现象，主要是由于路面结构是由三方面应力应变共同作用的结果。表1所示的路面结构在沥青层产生了压应力，但是其仍然会产生弯拉疲劳破坏，实际中应变指标更能反映路面损坏的本质，同时在路面结构力学分析时其与应力指标具有更好的相容性，在进行长寿命沥青路面结构设计时，更倾向于以应变控制沥青层的疲劳开裂。因此，以弯拉应变作为CRC+AC复合式路面结构层力学分析指标。结构一的路基顶面压应变值远小于长寿命路面结构1．2路表弯沉与路基顶面压应变指标的设计标准值200￡。因此，选用一般的沥青路面地下长寿命复合式路面结构由于受到环

7、境及荷弯沉指标对刚性基层的路面结构进行分析是不合载因素的共同作用会产生过量的变形或开裂现象，理的。对其路面结构进行设计时要考虑控制路面结构的永地下道路CRC+AC复合式路面结构由于整体久变形。目前，中国以路表弯沉作为控制指标，建立刚度非常大，通过力学计算出来的弯沉值非常小，如了一套相对较完善的测试换算体系。而国外设计体仅通过弯沉指标来比较，路面不会存在破坏，而实际系以土基顶面压应变来控制路面结构的永久变形或调查发现路面车辙损害现象严重。可见，弯沉指标结构破坏。下面对这