对于应力的分析使用弹性地基板理论,就是将刚度较大的水泥混凝土面层作为弹性地基小挠度弹性板,再根据路面结构层次、几何形状、荷载作用位置、接缝影响、裂缝影响简化路面结构,分析方式使用三维有限单元模型和ANSYS软件进行分析,计算出普通水泥和羧基丁苯聚合物改性水泥混凝土路面结构的具体应力。在计算时,取5m×3.75m的混凝土板为计算对象,取路面2m以下的路基建立三维立体有限元模型,由于路面是一种长空间线形结构,因此,其路面前端与后端截面位移可以看做0,同时,在计算时将其看为全约束情况。此外,为了更好的描述混凝土板的几何模型,选择26cm厚度的普通混凝土板和18cm的羧基丁苯聚合物混凝土板,路基和垫层的情况可以参考以上的假设情况。对于荷载模型建立,可以参考《公路水泥混凝土路面设计规范》的相关规范进行,模型可以使用双圆均布荷载,根据计算,轮胎接触路基表面压强为0.70MPa,双轮中心距为31.95cm,接触面积当量圆直径为21.3cm,荷载作用于模型的混凝土板横边缘中部、混凝土板中部以及混凝土板边缘中部。根据ANSYS软件进行计算,可以计算出水泥混凝土路面最大弯拉应力值以及最大竖向应力值,具体的计算结果详见表3。
面提供的承载能力也大于普通的水泥混凝土路面,当路面厚度相同的情况下,羧基丁苯聚合物水泥混凝土路面最大弯拉应力值相对较小。根据表2与表3的结果,使用有限元软件计算的结果比使用《公路水泥混凝土路面设计规范》计算出的应力值偏大,但是荷载疲劳应力值会相对偏小,如对厚度为26cm的普通水泥混凝土板使用《公路水泥混凝土路面设计规范》计算出的荷载应力是1.37MPa,使用有限元软件计算出的最大弯拉应力值是1.57MPa;对厚度为18cm的丁苯聚合物使用《公路水泥混凝土路面设计规范》计算出的应力值为2.26MPa,使用有限元软件计算出的应力值则为2.34MPa。此外,羧基丁苯聚合物改性水泥混凝土面板竖向位移大于普通水泥混凝土,同时,其抗变形能力也大于普通的水泥混凝土,这不会对其承载能力产生不利影响。羧基丁苯聚合物水泥混凝土路面荷载最小的位置为纵向边缘中部位置,此时,应力值最小,因此,在实际的施工过程中,可以将该位置作为临界荷位。
在条件相同的情况下,与普通水泥混凝土路面相比而言,羧基丁苯聚合物改性水泥混凝土路面能够减少至少8cm的厚度,在边界约束以及荷载情况相同时,羧基丁苯聚合物所受的应力值要大于普通水泥混凝土路面,但其承载能力也要大于普通水泥混凝土路,在面板厚度相同的情况下,羧基丁苯聚合物承受到最大弯拉应力值相对较大。使用有限元软件分析路面最大弯拉应力值比使用《公路水泥混凝土路面设计规范》计算出的应力值较大,但是小于荷载疲劳应力值,而羧基丁苯聚合物改性水泥混凝土路面的荷载作用点竖向最大位移大于普通水泥混凝土面板,同时其抗变形能力与柔性也相对较大,这不会对路面的承载能力产生影响。
以上路面经过1年的试用以后,路面外观情况依旧良好,无裂缝、磨损和破损情况的出现,根据检查,其路面结构达到标准规定的要求,路面的承载能力十分理想,此外,取样调查的结果也显示,路面材料的强度也十分理想,抵抗荷载能力较强。
作代发医学论文者:陈文阁 单位:内蒙古筑业工程勘察设计有限公司