热力耦合下CRC+AC复合式路面沥青层力学响应分析

摘要

基于传热学、力学、材料学等学科理论,运用ABAQUS有限元分析软件建立带缝状态下的CRC+AC复合路面结构热力耦合模型,并通过实体工程实测弯沉及温度证实热力耦合模型的可靠性,利用建立的热力耦合模型研究沥青层厚度、轴载、行车速度、连续配筋混凝土层微裂缝宽度对CRC+AC复合式路面结构沥青面层力学响应的影响规律,设计正交试验研究沥青面层力学响应各影响因素的敏感性,分析沥青层表面和底部的应力演化特性及开裂诱因。研究结果表明:各影响因素对沥青层表面的横向应力和纵向应力影响较小,沥青层厚度和CRC层微裂纹对沥青层表面剪应力影响较小;当车辆轴载由100 kN增加到160 kN时,沥青层表面剪应力增加约24.10%,当行车速度由60 km/h增加到120 km/h时,沥青层表面沥青层表面剪应力减小12.00%;当沥青层厚度由6 cm增加到14 cm时,沥青层底横向拉应力降低88.90%,纵向拉应力降低88.70%,剪应力降低56.70%;当车辆轴载由100 kN增加到160 kN时,沥青层底横向拉应力减小56.6%,纵向拉应力减小62.10%,剪应力增加85.50%;当行车速度由60 km/h增加到120 km/h时,沥青层底横向拉应力增加13.80%,纵向拉应力增加18.50%,剪应力减小11.50%;当裂缝宽度由0.5 mm增加到1.3 mm时,沥青层底横向拉应力增加40.20%,纵向拉应力增加60.10%,剪应力增加2.56%;沥青层底面拉剪应力影响因素显著性从大至小依次为沥青层厚度、车辆轴载、CRC微裂缝(纹)宽度、行车速度,沥青层表面拉剪应力主要影响因素为沥青面层厚度、车辆轴载,在工程实践中,要合理设计沥青面层厚度,充分考虑车辆轴载,以控制沥青层早期开裂。