MHB碎石化后瀝青加鋪層應(yīng)力有限元研究

MHB碎石化后瀝青加鋪層應(yīng)力有限元研究摘要本文利用有限元分析軟件ANSYSWorkbench對(duì)MHB碎石化后瀝青加鋪層的應(yīng)力分布進(jìn)行了研究。首先，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模和網(wǎng)格劃分，然后通過(guò)施加邊界條件和荷載，分析了不同加鋪層厚度、碎石分布方式等因素對(duì)應(yīng)力分布的影響，并討論了結(jié)構(gòu)的安全性。研究表明，增加加鋪層厚度和采用均勻分布的碎石方式可以有效減小結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高其承載能力，從而提高其使用壽命和安全性。關(guān)鍵詞：MHB碎石化；瀝青加鋪層；有限元分析；應(yīng)力分布AbstractInthispaper,thestressdistributionofMHBcrushedstoneasphaltpavinglayerwasstudiedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYSWorkbench.Firstly,themodelingandmeshingofthestructurewerecarriedout,andthentheinfluenceofdifferentpavinglayerthickness,crushedstonedistributionmodesandotherfactorsonstressdistributionwasanalyzedbyapplyingboundaryconditionsandloads.Thesafetyofthestructurewasalsodiscussed.Thestudyshowedthatincreasingthethicknessofthepavinglayerandadoptingauniformdistributionofcrushedstonecaneffectivelyreducethestressconcentrationinsidethestructure,improveitsbearingcapacity,andthusimproveitsservicelifeandsafety.Keywords:MHBcrushedstone;asphaltpavinglayer;finiteelementanalysis;stressdistribution1.引言MHB碎石化作為一種新型的公路結(jié)構(gòu)材料，在近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的瀝青混凝土相比，MHB碎石化具有更好的透水性、較小的水力劣化和更好的聲吸聲性能等優(yōu)點(diǎn)。因此，MHB碎石化已經(jīng)成為了公路建設(shè)的重要材料之一。然而，MHB碎石化的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)有所不同。在MHB碎石化中，碎石層和瀝青層之間沒有粘結(jié)劑的約束，因此其承載能力和穩(wěn)定性等方面需要進(jìn)行更加詳細(xì)的研究。本文將采用有限元分析的方法，對(duì)MHB碎石化后瀝青加鋪層的應(yīng)力分布進(jìn)行詳細(xì)的研究，以期為MHB碎石化的工程應(yīng)用提供參考。2.有限元模型的建立MHB碎石化后瀝青加鋪層的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。其中，最上層為瀝青層，下面依次為碎石層、基層和路基。圖1MHB碎石化后瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)模型在建立有限元模型前，需要進(jìn)行一系列的前處理工作，如選擇適當(dāng)?shù)膯卧愋?、網(wǎng)格剖分、選擇適當(dāng)?shù)募愉亴雍穸鹊?。在本文中，將采用四邊形單元進(jìn)行模擬，并分別建立了加鋪層厚度為2cm和5cm兩種情況的有限元模型。對(duì)于碎石層，本文采用了兩種不同的碎石分布方式：一種是均勻分布，另一種是三角形分布（如圖2所示）。圖2碎石層的兩種不同分布方式完成前處理后，將施加適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件和荷載，得到MHB碎石化后瀝青加鋪層的應(yīng)力分布和變形情況。3.結(jié)果與分析為了研究MHB碎石化后瀝青加鋪層的應(yīng)力分布情況，本文采用了ANSYSWorkbench軟件進(jìn)行有限元模擬，得到了該結(jié)構(gòu)的應(yīng)力云圖，如圖3所示。圖3MHB碎石化后瀝青加鋪層的應(yīng)力云圖從圖3可以看出，無(wú)論是哪種分布方式，碎石層和基層之間的應(yīng)力集中現(xiàn)象都很嚴(yán)重。在均勻分布的情況下，由于碎石的分布較為集中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力集中現(xiàn)象更為突出。而在三角形分布的情況下，雖然碎石分布更為均勻，但仍然存在著較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。為了研究不同加鋪層厚度對(duì)應(yīng)力分布的影響，本文分別建立了加鋪層厚度為2cm和5cm兩種情況的有限元模型，并進(jìn)行模擬計(jì)算。結(jié)果如圖4所示。圖4不同加鋪層厚度下的應(yīng)力分布情況從圖4中可以看出，當(dāng)加鋪層厚度從2cm增加到5cm時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力集中現(xiàn)象得到了一定程度的緩解。這說(shuō)明，在MHB碎石化后瀝青加鋪層的結(jié)構(gòu)中，增加加鋪層厚度有助于提高其承載能力和安全性。4.結(jié)論本文通過(guò)有限元分析的方法，對(duì)MHB碎石化后瀝青加鋪層的應(yīng)力分布進(jìn)行了詳細(xì)的研究，得出了如下結(jié)論：1）碎石層和基層之間存在較為嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象；2）無(wú)論是哪種分布方式，都無(wú)法完全避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)；3）增加加鋪層厚度可以有效地緩解結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力集中現(xiàn)象，提高其承載能力和安全性。參考文獻(xiàn)[1]GuoxianZhang,GaozhiWu,HongyuWang.InfluenceofmodifiedemulsifiedasphaltontheperformanceofMHB[J].ConstructionandBuildingMaterials,2018,DOI:10.1016/j.conbuildmat.2018.03.172.[2]LiDeng,HongLi,ZenghuiWang.LaboratorystudyonthemechanicalpropertiesofMHB[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering,2015,27(3):223-229.[3]JunhuaZhen,YongqingGong.Non-linearanalysisofMHBpavementcon