防滑降噪沥青路面结构的数值分析

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防滑降噪沥青路面是一种具有大空隙率的沥青路面,具有良好的抗滑、排水、降噪的功能。本文依托长沙S103(浏阳段)1km防滑降噪沥青路面试验段实体工程,借助优化后得到的超载荷载图示,并结合沥青路面常见损害模式,通过ABAQUS有限元软件建立防滑降噪沥青路面静载和车-水耦合作用下有限元模型,分析不同荷载作用下路面结构的应力和应变变化以及车-水耦合作用下不同荷载、不同行车速度和不同空隙率下的饱水孔隙水压力变化;并且对比分析防滑降噪沥青路面结构和普通密级配沥青路面结构的力学性能,结果表明:1、防滑降噪沥青路面结构在满足路面排水的同时基本不影响其承载能力和路面使用性能;通过逐渐增大轴载,沥青面层层底拉应力与拉应变、面层层底剪应力、路表弯沉、土基顶部压应变以及沥青路面层顶压应力都逐渐增大,过大的负荷易导致路面结构出现损坏,影响道路的使用性能;增加沥青面层厚度可以有效降低道路的路表弯沉和土基顶部压应变,提高道路承载能力,减小车辙发生的可能性;沥青面层的压缩主要发生在距路表较近的区域,距路表深度越大沥青面层的压缩量越小;增大底基层及土基模量可以起到提高道路承载能力的作用,减小重载车辆对路面的损坏作用,但模量过大后路面性能提升并不明显,应从安全性和经济性方面综合考虑,以确定最佳结构组合;沥青面层的压缩变形受结构层类型以及底基层和土基模量的影响不大。2、饱水防滑降噪沥青路面结构孔隙水压力对面层的作用尤其明显,伴随路面结构深度的不断提升,孔隙水压力大小不断缩减;饱水沥青路面在水和行车荷载的耦合效应之下使空隙中的水产生很大的孔隙水压力,过大的压力反复构成的冲刷、挤压以及抽吸等综合影响之下,通过行车荷载等多种力量的重复影响下,附近的沥青胶浆和集料所存在的粘附性面临了显著的破坏效应,这也使得其中的集料产生了日趋剥离的特征,路面结构之中的空隙率持续提升,最终的结构强度也有着显著的下降,因此而导致了水损坏的问题;相对于普通密级配沥青路面结构,防滑降噪沥青路面结构受到荷载效应的位移、应力等构成的影响有显著下降。
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