瀝青冷再生結構設計優(yōu)化及工程應用分析

1、<p>　　瀝青冷再生結構設計優(yōu)化及工程應用分析</p><p>　　摘要：本文依托某高速公路維修工程進行研究，首先對該路設計進行了結構計算，計算結果表明，采用冷再生方式可以有效減小結構的應力水平。之后采進行了改建前后結構響應對比，最后證實，優(yōu)化后結構較原結構抵抗疲勞變形能力更為有效，通過此項研究，不但證實了對冷再生結構良好的受力特性，更為今后類似工程提供經驗。 </p><p>

2、;　　關鍵詞：瀝青冷再生 優(yōu)化 動力響應 疲勞變形 </p><p>　　中圖分類號：TV442+.1 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 背景工程介紹 </b></p><p>　　天津某高速公路通車至今已八年，在重載交通和氣候的綜合作用下，路面相繼出現(xiàn)了裂縫和車轍等病害。通過檢測發(fā)現(xiàn)，橫向裂縫完全貫穿水穩(wěn)層，說明水

3、穩(wěn)基層損壞嚴重。 </p><p>　　2 結構設計方案的選擇 </p><p>　　基于此，設計擬采用兩種待定方案對道路結構層性能進行提升。方案A，采用傳統(tǒng)挖補方式進行維修，面層銑刨10cm，鋪筑6cmAC-20+4cmAC-13；方案B，采用瀝青冷再生方式進行維修，首先銑刨18cm結構層，之后在水穩(wěn)頂面做18cm水泥再生+16cm泡沫瀝青再生+6cmAC-20+4cmAC-13。 &l

4、t;/p><p>　　慮舊路模量在新建基礎上折減[1] ~[2]，道路計算參數(shù)如表1、表2所示： </p><p>　　表1 方案A道路結構參數(shù) </p><p>　　表2 方案B道路結構參數(shù) </p><p><b>　　3 設計結果對比 </b></p><p>　　采用BISAR3.0設計軟件進

5、行結構應力響應計算，計算采用我國現(xiàn)行規(guī)范標準軸載BZZ-100，雙圓均布荷載下層狀體系路面結構為計算[3]~ [6]，計算點取右輪中心點。為符合右手坐標系習慣，設行車方向為X向，道路橫斷面為Y向，結構層深度方向為Z向。計算中，取對路面結構影響較嚴重的因素進行分析，結果如圖1～圖3所示。 </p><p>　　圖1 Z方向位移對比圖2 Y方向主應力對比 </p><p>　　圖3 Y方向主應

6、變對比 </p><p>　　由計算結果可知，不難得出以下結論： </p><p>　　1、方式B可以有效控制結構Z方向位移，B方式較A方式有效降低位移7%左右。 </p><p>　　2、Y方向主應力過大容易導致結構疲勞開裂，方式B應力值小于方式A應力值，且變化幅度，說明方式B較方式A對于Y方向主應力更加不敏感；相同，Y方向主應變也能得出類似結論。 </p&

7、gt;<p>　　3、對于Z 方向主應變，兩種改建方式相差無幾，呈交替狀態(tài)，但總的趨勢仍為方案B小于方案A。 </p><p>　　綜上所述，實際工程采用方式B。 </p><p>　　4 結構力學響應分析 </p><p>　　采用大型有限元計算軟件ABAQUS對改建前后結構受力狀況進行計算，選取位移、應力及應變三個指標分別進行對比，結果如圖4～圖6

8、所示。 </p><p><b>　　改建前 改建后 </b></p><p><b>　　圖4結構位移對比 </b></p><p><b>　　改建前 改建后 </b></p><p>　　圖5結構X向應力對比 </p><p><b>　

9、　改建前 改建后 </b></p><p>　　圖6結構X向應變對比 </p><p><b>　　5 結論 </b></p><p>　　1、通過改建前后結構位移對比發(fā)現(xiàn)，改建后結構表面位移下降了約13%，說明泡沫瀝青再生基層給結構提供了良好的支撐； </p><p>　　2、通過圖5不難發(fā)現(xiàn)，X方向路面結

10、構層大都處于壓應力區(qū)，僅結構層底部40cm左右出現(xiàn)拉應力區(qū)，通過本文推薦的改建方式，有效降低拉應力17%。通過圖8可以明顯的發(fā)現(xiàn)，采用泡沫瀝青方式可以有效降低面層頂面壓應變及結構層底面拉應變，并且減小了高應力區(qū)范圍，使結構大部分處于低應力水平下，這對于提高結構疲勞壽命非常有益。 </p><p>　　3、應變可以得到同應力類似的結論。改建后面層應變下降了21με，而結構層底面應變下降了20με，說明對于破損路面改

11、造，對于性能劣化的材料，我們希望盡可能減小結構主應變的情況下，泡沫瀝青再生方式可以作為舊路改造的首選。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]Sebaaly, B. E., M. S. Mamlouk, and T. G. Davies. Dynamic Analysis of Falling Weight Deflectome

12、ter Data. In Transportation Research Record 1070, TRB, National Research Council, Washington, D.C., 1986, pp. 63-68. </p><p>　　[2]申愛琴，張艷紅.三類瀝青路面結構力學響應的對比分析[J].長安大學學報（自然科學版），2009,29（4） </p><p>