章大業(yè)

安徽理工大學 安徽淮南 232001

近些年來，伴隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國的道路交通運輸也步入了快速增長期，道路交通量和汽車軸載都在增大，在行車荷載的反復作用下，引起路面過早地破壞，其中以路面裂縫較為常見。相關文獻顯示車輛的荷載特性與當前國內(nèi)的高速公路出現(xiàn)的一些早期破壞有很大關系[1]。該文采用了較為真實的荷載模型，將瀝青層材料定義為粘彈性，結合大型有限元軟件ABAQUS進行三維數(shù)值計算，試圖探究不同輪胎花紋非均布荷載作用對路面剪應力響應的影響。

1 計算模型的建立

表1為路面結構模型的材料參數(shù)。

表1 路面模型參數(shù)

參考謝水友和胡小弟的研究成果[2-3]，選用圖2（a）、（b）所示縱向花紋輪胎、橫向花紋輪胎的荷載作用簡化圖，對應的、、數(shù)值見表2。

圖2 輪胎接地面積及壓力分布簡化圖（圖中的尺寸以cm計）

2 計算結果

計算得到瀝青路面層內(nèi)剪應力的變化趨勢如下圖7所示。

表2 輪胎接地面積內(nèi)壓力分布

由上圖可以看出，在不同工況下，剪應力隨深度變化趨勢大致相同，均表現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律，最大剪應力出現(xiàn)在路表以下約80mm處。隨著輪載的增大，橫向花紋輪胎產(chǎn)生的剪應力峰值均超過0.3Mpa。相關文獻顯示，一般瀝青混合料在常溫下的抗剪強度約為0.3Mpa-0.5Mpa。在行車荷載的反復作用下，豎向剪應力可能會與其他不利因素一起誘發(fā)路面發(fā)生剪切破壞。

3 結語

（1）在所有的工況下，最大剪應力均發(fā)生在輪胎邊緣下約80mm處。剪應力隨深度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。

（2）在重載車輛的反復作用后，縱向花紋輪胎較易使路面發(fā)生剪切變形，橫向花紋輪胎更傾向于使路面發(fā)生剪切破壞。