層間接觸狀態(tài)對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響研究

李帥

（成都龍泉一中）

在查閱相關(guān)資料的過程中，了解到我國(guó)目前新建橋梁建筑存在的一些病害問題，其中，較為常見的就是瀝青鋪層推移問題以及擁包問題等，對(duì)其實(shí)際的原因進(jìn)行分析，則基本上是由于車輛超載或者是鋪裝層間間接接觸不良導(dǎo)致的。

1 數(shù)據(jù)分析

在查閱計(jì)算資料后，按照車輛荷載采用的《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD60-2004）對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行荷載分析，則能初步判斷后軸的重力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為149kN，輪胎壓力為0.85MPa。不同的結(jié)構(gòu)部位要按照差異化要求進(jìn)行計(jì)算，且精度也存在差異，整合網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，對(duì)尺寸予以標(biāo)注，則能得出不同的結(jié)論[1]。結(jié)合我們高中學(xué)習(xí)的分類討論的數(shù)學(xué)思想，要建立差異化分析，不同實(shí)體單元和材料進(jìn)行差異化模擬，得出相關(guān)參數(shù)為：①瀝青鋪裝上層，厚度為4cm、模量為2200MPa、泊松比為0.25、單元類型為Solid186；瀝青鋪裝下層，厚度為5cm、模量為2000MPa、泊松比為0.25、單元類型為Solid186；混凝土調(diào)平層，厚度為8cm、模量為35000MPa、泊松比為0.15、單元類型為Solid185。②梁板結(jié)構(gòu)，模量為30000MPa、泊松比為0.17、單元類型為Solid185；接縫結(jié)構(gòu)，模量為27000MPa、泊松比為0.17、單元類型為Solid185；橡膠支座結(jié)構(gòu)，模量為1550MPa、泊松比為0.49、單元類型為Solid186。③輪胎的胎冠結(jié)構(gòu)，模量為172200MPa、泊松比為0.30、單元類型為WURF154；輪胎的胎側(cè)結(jié)構(gòu)，模量為9870MPa、泊松比為0.30、單元類型為WURF154；輪胎的橡膠結(jié)構(gòu)，模量為1500MPa、泊松比為0.50、單元類型為WURF186，以上數(shù)據(jù)都是查閱橋面鋪裝材料參數(shù)得到的。通過相關(guān)分析，能得出不同參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)之間的關(guān)系。

2 層間接觸狀態(tài)對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響

（1）輪胎和橋面鋪裝結(jié)構(gòu)接觸面之間的形成的差異化壓力，輪胎的輪載借助內(nèi)壁壓力有效實(shí)現(xiàn)，若是將輪胎模型放置在橋面鋪裝結(jié)構(gòu)上，則會(huì)得出輪胎和橋面鋪裝接觸形狀以及相應(yīng)的接觸狀態(tài)。在整合相關(guān)數(shù)據(jù)后，我們不難發(fā)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的并不是均勻的圓形，而是存在較為復(fù)雜的應(yīng)力分布狀態(tài)[2]。也就是說，胎壓減少時(shí)，整體接地面積就會(huì)隨之增大，壓力峰值就會(huì)直接向輪胎的邊緣移動(dòng)。相反的，若是胎壓不斷增大，則接地面積隨之減少，壓力的峰值回向中間為位置移動(dòng)，若胎壓一直維持在較為穩(wěn)定的參數(shù)范圍內(nèi)只是對(duì)軸重進(jìn)行分離，則輪胎中部壓力不會(huì)出現(xiàn)較大的變動(dòng)。

（2）不同層間接觸狀態(tài)下，基本的瀝青鋪裝上層力學(xué)響應(yīng)數(shù)值也存在差異，在公路研究方面，不同的行駛狀態(tài)會(huì)形成不同的摩擦，若是車輛勻速行駛，摩擦系數(shù)設(shè)定為0.05，則混凝土的調(diào)平層和瀝青鋪裝層級(jí)結(jié)構(gòu)的摩擦系數(shù)會(huì)在0.1～0.9之間浮動(dòng)。在查閱的一些資料和數(shù)據(jù)中，相關(guān)研究人員對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)層完全黏結(jié)條件下不同應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了分析。也就是說，黏結(jié)結(jié)構(gòu)中兩種接觸材料會(huì)直接合二為一，且不會(huì)產(chǎn)生較大的滑動(dòng)或者是分離現(xiàn)象。總之，在瀝青鋪裝層和調(diào)平層之間，若是存在黏結(jié)不足，則整體結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效果就會(huì)受到制約，不僅會(huì)引起瀝青鋪裝上層剪應(yīng)力增長(zhǎng)，也會(huì)出現(xiàn)由于剪應(yīng)力變化產(chǎn)生的失衡型車轍結(jié)構(gòu)。這些都是導(dǎo)致應(yīng)力推移的重要因素，也是造成擁包等病害問題逐漸增強(qiáng)的原因，需要引起相關(guān)部門的高度重視[3]。

（3）不同層間接觸狀態(tài)中，下瀝青鋪裝下層力學(xué)響應(yīng)問題，在對(duì)過渡區(qū)域進(jìn)行全面分析時(shí)，要對(duì)材料性質(zhì)之間的差距進(jìn)行處理和整合。若是基本材料之間存在差異，則會(huì)出現(xiàn)接觸界面剛性沖突問題，若是上層間結(jié)構(gòu)粘結(jié)力不足，則界面應(yīng)力會(huì)較為集中，都是影響瀝青鋪裝下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的重要原因，需要引起相關(guān)部門和道路管理人員的關(guān)注，結(jié)合實(shí)際情況落實(shí)更加系統(tǒng)化的處理措施。

（4）部分特殊情況下的瀝青鋪裝層應(yīng)力分布情況，除了要對(duì)一般狀態(tài)進(jìn)行分析，也要對(duì)受力影響情況和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。若是綁定完全黏結(jié)和摩擦狀態(tài)，則要有效處理相對(duì)滑動(dòng)問題。完全粗糙是指接觸面的摩擦系數(shù)為無(wú)窮大，就能有效忽略材料的摩擦力，并且能直接求出應(yīng)力的平均值。另外，在瀝青鋪裝上層剪應(yīng)力和拉應(yīng)力不同時(shí)，則粘結(jié)狀態(tài)下剪應(yīng)力最小。

綜上所述，車輛的荷載并不是均勻分布的荷載，輪胎的胎壓和壓力峰值的移動(dòng)關(guān)系有關(guān)。另外，混凝土調(diào)平層和瀝青鋪裝層之間也存在一定的關(guān)系，在層間粘結(jié)效果不好時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致橋面的鋪裝結(jié)構(gòu)也受到明顯的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，作為高中生，我們除了要學(xué)習(xí)高中理論知識(shí)外，也要對(duì)科學(xué)有鉆研的精神，在培養(yǎng)自身興趣的同時(shí)，提高問題探究的能力，有效整合學(xué)習(xí)資源，提升自己的學(xué)習(xí)效果。只有我們自己的能力和知識(shí)水平豐富了，才能為以后成為國(guó)家的棟梁之才做好充分準(zhǔn)備。

[1]萬(wàn)晨光，申愛琴，薛翠真，等.層間接觸狀態(tài)對(duì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的影響[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，43（09）：113～119.

[2]萬(wàn)晨光，申愛琴，郭寅川，等.橋面鋪裝混凝土調(diào)平層與瀝青面層接觸狀態(tài)研究[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2016，19（02）：262～266.

[3]李黎.層間不同接觸狀態(tài)對(duì)長(zhǎng)大縱坡橋面鋪裝車轍病害的影響分析[J].科技傳播，2014（11）：164～165.