车辆荷载作用下脱空道路破坏机制

作     者：王孟 李术才 刘人太 于婷婷 田嘉伟 白继文 WANG Meng;LI Shu-cai;LIU Ren-tai;YU Ting-ting;TIAN Jia-wei;BAI Ji-wen

作者机构：山东大学岩土与结构工程研究中心济南市250061 

基　　金：国家重点研发计划项目,项目编号2020YFB1600504 国家重点研发计划项目,项目编号2020YFB1600505 国家自然科学基金青年科学基金项目,项目编号51908329 山东省重大科技创新工程,项目编号2020CXGC011403 

出 版 物：《公路》 (Highway)

年 卷 期：2022年第67卷第7期

页      码：63-72页

摘      要：路面脱空隐蔽性强、危害性大,引发的路网中断、人车伤亡等事故时有报道。为了明确脱空对道路结构的不利影响,分析脱空道路受载后变形破坏机制,通过数值模拟研究了交通荷载作用下脱空后力学响应。基于中部脱空,通过调整横、纵断面上荷载布设方式,确定了行车最不利荷载位置。在此基础上,分析了空腔平面尺寸、深度对道路变形及应力分布的影响规律。研究结果表明:脱空区正上方加载为道路最不利受力位置,此时底基层承受拉应力。空洞使得道路各层传荷能力降低,最不利加载工况下空洞四周0.1 m范围内的路基比未脱空时多承受3倍荷载。脱空平面尺寸对路面结构的应力分布和竖向位移影响显著,随着脱空平面尺寸的增大,脱空区边缘的荷载应力逐渐增大,空洞底部及顶部出现大范围的弱应力区。脱空区顶部的竖向位移增大,当空洞平面尺寸大于1.5 m×1.5 m时,结构将发生大变形而无法正常服役。路基破坏模式随脱空的加剧由剪切破坏转为内侧拉剪破坏、外围受剪破坏。脱空深度对位移分布影响较小,但路基破坏模式随深度增加发生改变。相较于脱空深度,平面尺寸是道路结构设计中需关注的主控因素。研究结果可为车辆荷载作用下考虑路基空洞等不利因素的路面结构设计提供必要的指导。

主 题 词：道路工程 最不利荷载 脱空模拟 力学响应 有限元法 

学科分类：08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

馆 藏 号：203113531...