粉煤灰综合利用
FLYASH COMPREHENSIVEUTILIZATION
2010NO.4 专题研究
FWD荷载作用下沥青路面动力响应有限元分析 Mechanics analysis of Dyamic Response on Asphalt Pavement Subjected to FWD Loads by Finite Element Method
闫启琨，钱劲松
（同济大学道路与铁道工程系，上海201804）
摘要：根据弹性层状理论，应用大型通用有限元分析软件Abaqus，采用无限元技术模拟边界条件建立了沥青路面的二维模型，计算了其在FWD荷载作用下的动力响应。对路面材料的回弹模量、阻尼等参数的取值进行了探讨，并分析了敏感参数土基模量的变化对路面结构动力响应的影响。为了解沥青路面在动力荷载作用下的工作状况提供了依据。
关键调：落锤式弯沉仪：无限元：阻尼：土基模量：动力响应
中图分类号：U416.217
文献标识码：A
文章编号：1005-8249(2010)04-0009-04
(Department of road and rail way engineering, Tongji university, shanghai 201804, China)
Abstract:According to the elastic layered theory, applying the large general purpose finite element analysis software Abaqus, using inf-nite element to simulate the boundary conditions, this paper establishes two dimensional model of asphalt pevement and calculstes its dymamie re sponse to the FWD loeds, The resilient modulus, damping and other parametens of pavement materials are discused and the efect for dymamic re sponse of pevement structure caused by changes of the sensitive panmeter soil bese modulus is analyzed. As a result the basis for undenstanding re sponse af asphalt pavement dae to dynamie loading is provided.
Key words; Falling Weight Deflectometer; infinite element; damping: soil base modulus; dynamic response
与我国现行路面设计规范中采用的静力分析方法不同，实际路面结构承受着车辆荷载的动力作用。这种动荷载除了有瞬时性外，还会因路面不平整对路面结构产生冲击作用，并在车辆制动时会产生较大的水平力。在动荷载作用下路面结构会将呈现出不同于静力作用下的工作特性和响应规律。近年来，国内展开了大量关于路面动力响应的研究，自前利用落锤式弯沉仪(FWD）进行路面检测的技术已得到广泛应用。一般认为FWD产生的动态冲击荷载能较好的模拟车辆动荷载，因此有必要对路面结构在FWD作用下的动态响应进行分析，为进一步深人研究路面动力问题打下基础。本文利用大型通用有限元分析软件 Abaqus建立了沥青路面的二维模型，分析了其在FWD 荷载作用下路表弯沉、基层拉应力、土基压应力等指标的动力响应规律，探讨了材料参数的取值方法，并分析
收稿日期：2010-03-19
第一作者：同启理，同济大学道路与铁道工程系领士研究生，主要研究方向为路面结构动态响应分析。
Emil : yanqikun1984@ 126. com 万方数据
了土基模量对动力响应的影响。 FWD动荷载特性
FWD是一种高精度的弯沉测量设备。通过FWD 弯沉检测，一般可记录落锤点最大弯沉、以落锤点为中心的弯沉盆曲线、弯沉盆各点随时间变化的时程曲线。般认为FWD对路面的冲击作用可以用半正弦波来描绘"]。因此本文中取荷载随时间变化关系式为：P =0.7sin（V0.03），MPa：荷载作用时间为0.03
s；峰值为0.7MPa;荷载圆半径为0.15m。 2有限元模型的建立与材料参数的确定
2.1
模型尺寸和边界条件的确定
本文采用国内常用的半刚性基层沥青路面组合结
构，从路表向下四层结构依次为沥青混合料面层、水泥稳定碎石基层、粒料垫层和土基。为了模拟路面水平边界和无限深的地基，采用了无限元技术。无限元可以实现整体坐标中位移衰减到无限远处为零的边界条件(2)，体现了真实边界条件对模型的影响。它较之采用足够大的模型尺寸来模拟边界条件有如下优势：无
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