›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (6): 1915-1920.

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含碎石层沥青加铺结构外部耦合计算方法

张 泉1,陆 阳1,张 蓉2   

  1. 1. 西南交通大学 土木工程学院,成都 610031;2. 四川省交通厅 公路规划勘测设计研究院,成都 610041
  • 收稿日期:2010-02-03 出版日期:2011-06-10 发布日期:2011-06-21
  • 作者简介:张泉,男,1976年生,博士研究生,从事道路工程研究
  • 基金资助:

    四川省交通厅科研计划项目资助(No. sc20070166)

Coupling calculation method for asphalt overlays on rubblized portland cement concrete slab

ZHANG Quan1, LU Yang1, ZHANG Rong2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. Institute of Highway Planning , Reconnaissance and Design Sichuan Provincial Department of Communications, Chengdu 610041, China
  • Received:2010-02-03 Online:2011-06-10 Published:2011-06-21

摘要: 碎石化沥青加铺路面结构中不同层位材料性质差异显著,难以由同一种力学模型加以描述。针对这一问题,将沥青加铺层及碎石化混凝土视为连续及非连续颗粒介质,分别采用有限差分法(DEM)与颗粒离散单元法(PCC)模拟沥青加铺层及碎石结构层的力学行为,并采用耦合的方式,通过两域对应边界的相容条件与平衡条件的控制,实现了连续域与离散域的平滑过渡。作为应用,结合现场情况,将破碎混凝土简化成碎粒层、碎石表层和碎石底层,通过模拟计算,分析了破碎粒径不同组合条件下沥青加铺层对荷载的响应。结果表明,碎粒层粒径越大,沥青层的拉应力、应变越大;碎石表层粒径越小,即多锤头破碎机(MHB)破碎的越碎,原水泥混凝土面板的强度下降的越多,整体性就越差,沥青层底的拉应力、应变也就越大,因此要将破碎状态控制在一定程度为宜。

关键词: 道路工程, 含碎石层沥青加铺结构, 有限差分, 离散元法, 耦合

Abstract: For the structure of asphalt overlays on rubblized portland cement concrete (PCC) slab, properties of materials in each layer vary greatly. It is therefore not proper to be simulated by one mechanical model. For this reason, a numerical method which combines the finite difference and discrete element method (DEM) is proposed; in which the rubblized PCC slab is described using DEM while the asphalt overlays is simulated by the finite difference method. For purpose of smooth transition between continuous and discontinuous domains, conditions of compatibility and equilibrium along the corresponding boundaries need to be satisfied in the computation process. To illustrate the effects of rubblization more clearly, the rubblized PCC slab is further divided into three sublayers as the small particles layer, the surface layer and bottom layer. The mechanical response of the interaction between the rubblized PCC slab and overlays is discussed through varied the particles sizes. The results have shown that the tensile stress and strain at the bottom of the asphalt overlays are proportional to the particle size of the small particles layer. It is also found that the smaller the particles size of the surface layer is, the larger the tensile stress, strain are. In other words, strength loss of the old PCC is proportional to degree rubblization of the slab. This shows that the degree of rubblization should be properly controlled.

Key words: road engineering, asphalt overlays on rubblized portland cement concrete slab, finite difference, discrete element method, coupling

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[1] 贺志军, 雷皓程, 夏张琦, 赵炼恒. 多层软土地基中单桩沉降与内力位移分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 655-666.
[2] 侯公羽, 谢冰冰, 韩育琛, 胡涛, 李子祥, 杨兴昆, 周天赐, 肖海林, . 分布埋入式光纤与隧道衬砌耦合性能试验及应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 714-726.
[3] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[4] 夏才初, 喻强锋, 钱 鑫, 桂 洋, 庄小清. 常法向刚度条件下岩石节理剪切−渗 流特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 57-66.
[5] 陈栋, 王恩元, 李楠, . 不同煤岩介质模型的波场特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 449-458.
[6] 许江, 邬君宇, 刘义鑫, 雷娇, . 不同充填度下岩体剪切−渗流耦合试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3416-3424.
[7] 陆晨凯, 孔纲强, 孙广超, 陈斌, 殷高翔, . 桩−筏基础中能量桩热−力耦合特性现场试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3569-3575.
[8] 侯会明, 胡大伟, 周辉, 卢景景, 吕涛, 张帆, . 考虑细观等效热学参数的高放废物处置库围岩应力−渗流−温度耦合模拟方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3625-3634.
[9] 陈 勇, 苏 剑, 谈云志, CHAN Dave, . 循环脱吸湿与加卸载耦合作用下 土体持水性能试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2907-2913.
[10] 韩同春, 林博文, 何露, 苏钰钦, . 基于GIS与数值模拟软件耦合的 三维边坡建模方法及其稳定性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2855-2865.
[11] 周凤玺, 高国耀, . 非饱和土中热−湿−盐耦合作用的稳态分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2050-2058.
[12] 龚文惠, 赵旭东, 邱金伟, 李逸, 杨晗. 饱和软土大应变自重固结非线性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2099-2107.
[13] 程冠初, 凌道盛, 孙祖峰, . 利用动电模型分析黏土渗流的耦合动力学性状[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2247-2256.
[14] 王蕴嘉, 宋二祥. 堆石料颗粒形状对堆积密度及强度影响的 离散元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2416-2426.
[15] 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038.
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[1] 亓 乐,施建勇,曹 权. 刚性桩复合地基垫层合理厚度确定方法[J]. , 2009, 30(11): 3423 -3428 .
[2] 喻 军,童立元,刘松玉,汤劲松. 基于优势面理论的隧道控水与模拟分析[J]. , 2009, 30(12): 3825 -3830 .
[3] 杨 慧,曹 平,江学良. 水-岩化学作用等效裂纹扩展细观力学模型[J]. , 2010, 31(7): 2104 -2110 .
[4] 刘 琦,卢耀如,张凤娥,熊康宁. 动水压力作用下碳酸盐岩溶蚀作用模拟实验研究[J]. , 2010, 31(S1): 96 -101 .
[5] 张 鹏,陈剑平,邱道宏. 基于粗糙集的隧道围岩质量可拓学评价[J]. , 2009, 30(1): 246 -250 .
[6] 李 响,贾明涛,王李管,白云飞. 基于蒙特卡罗随机模拟的矿岩崩落块度预测研究[J]. , 2009, 30(4): 1186 -1190 .
[7] 尹盛斌,丁红岩. 深基坑施工时地表沉降预测的时序-投影寻踪回归模型[J]. , 2011, 32(2): 369 -374 .
[8] 霍 明,陈建兵,章金钊. 东北岛状多年冻土区公路路基清基试验研究[J]. , 2009, 30(S2): 263 -268 .
[9] 徐文杰. 大型土石混合体滑坡空间效应与稳定性研究[J]. , 2009, 30(S2): 328 -333 .
[10] 曹佳文 ,彭振斌 ,彭文祥 ,何忠明 ,尹 泉. 充气锚杆在砂土中的模型试验研究[J]. , 2011, 32(7): 1957 -1962 .