水泥混凝土道面面層結構影響因素的有限元分析

[摘 要] 利用ansys12.0有限元軟件建立考慮層間接觸條件的水泥混凝土道面三維實體模型，主要分析了面層厚度、寬度、彈性模量等因素對道面板在車輛荷載作用下的影響規律，研究結果表明道面板厚度和彈性模量對板底最大拉應力和板面最大位移具有較大影響，而面板寬度的影響則是十分有限的。

[關鍵詞] ansys；水泥混凝土道面；面層結構；有限元分析

[中圖分類號] U416.217 [文獻標志碼] A [文章編號] 1003-1324（2012）-05-0097-03

0 引言

隨著我國國民經濟的快速發展，道路建設正處在一個新的發展時期。目前，在我國高等級公路、城鄉道路建設中，水泥混凝土道面占有很大比重。于此同時與道路相關的研究也已廣泛展開，研究的重點主要集中在荷載和溫度作用對道面性能的影響、舊道面加厚設計、瀝青混凝土加鋪層反射裂縫控制、道面病害機理與防治等方面[1～4]。本文中主要利用有限元軟件ansys12.0建立水泥混凝土道面三維實體模型，分析混凝土面層在車輛荷載作用下應力應變的變化規律，以便為水泥混凝土路面的設計和后期使用提供參考。

1 有限元模型

有限元模型主要有水泥混凝土面層、水泥穩定碎石基層和土基三部分組成。假定各部分均是由各向同性的線彈性材料，其特性可以用彈性模量、泊松比、厚度等表征。混凝土板尺寸采用5m×4m的板，同時為反映半空間體的特征，基墊層和土基采用擴大尺寸：8m×6m（如圖1所示），各部分材料參數見表1所示。

在路面溫度應力分析中，各結構層均采用8節點solide45單元建立三維實體模型，層間采用3D面-面接觸單元Contal174和Targe170單元建立連接。……