[發(fā)明專利]一種基于有限元方法的模擬抗裂效果分析方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110590973.5 | 申請日： | 2021-05-28 |
| 公開（公告）號： | CN113283141A | 公開（公告）日： | 2021-08-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李文進(jìn);祖東靖;黨建偉;朱洪旺;李錚;牛坐山;徐靜;朱傲雨;崔銘;崔亞濤;耿夢達(dá);弓超;郭寶良;何立茹;王明軒 | 申請（專利權(quán)）人： | 匯通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F119/14 |
| 代理公司： | 北京盛詢知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901 | 代理人： | 劉靜 |
| 地址： | 074000 河北*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 有限元 方法 模擬 效果 分析 | ||
本發(fā)明公開了一種基于有限元方法的模擬抗裂效果分析方法，具體包括以下步驟：S1、通過有限元方法構(gòu)建道路力學(xué)模型；S2、獲取所述道路力學(xué)模型受到車輛荷載的應(yīng)力和沉降變形；S3、對所述應(yīng)力和沉降變形進(jìn)行分析。本發(fā)明通過采用有限元分析自養(yǎng)護(hù)水泥穩(wěn)定碎石基層的力學(xué)性能，建立自養(yǎng)護(hù)抗裂水泥與強(qiáng)度、應(yīng)力的關(guān)系模型，驗證了添加自養(yǎng)護(hù)劑可以擴(kuò)散土體中的壓應(yīng)力和有效降低車輛荷載對水穩(wěn)基層沉降變形影響，同時還降低了基層反射裂縫病害的概率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于路基路面工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于有限元方法的模擬抗裂效果分析方法。
背景技術(shù)
由于水泥穩(wěn)定碎石材料板結(jié)性能高、水穩(wěn)性好、施工方便的優(yōu)點(diǎn)，水泥穩(wěn)定碎石基層已經(jīng)在高等級公路的基層、底基層中得到非常廣泛的應(yīng)用。但是水泥穩(wěn)定碎石基層整體的延展性能差，外界環(huán)境(溫度變化、濕度變化)的變化容易在水穩(wěn)基層內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，微裂紋通過長時間生長成裂縫，繼而裂紋逐漸擴(kuò)展到路面形成裂縫，最后形成混凝土路面的初期破壞，導(dǎo)致道路的力學(xué)性能和使用性能大幅下降，致使道路未達(dá)到使用年限便不得不進(jìn)行大規(guī)模維修。
為了解決或者延緩水穩(wěn)基層裂縫病害的產(chǎn)生，減少路面維修次數(shù)，延長道路的使用壽命，急需一種新技術(shù)來解決現(xiàn)有的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于有限元方法的模擬抗裂效果分析方法，驗證了添加自養(yǎng)護(hù)劑可以擴(kuò)散土體中的壓應(yīng)力和有效降低車輛荷載對水穩(wěn)基層沉降變形影響，同時還降低了基層反射裂縫病害的概率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種基于有限元方法的模擬抗裂效果分析方法，具體包括以下步驟：
S1、通過有限元方法構(gòu)建道路力學(xué)模型；
S2、獲取所述道路力學(xué)模型受到車輛荷載的應(yīng)力和沉降變形；
S3、對所述應(yīng)力和沉降變形進(jìn)行分析，得到抗裂性能的分析結(jié)果。
優(yōu)選地，所述道路力學(xué)模型是通過有限元軟件Midas GTS NX模擬構(gòu)建的。
優(yōu)選地，所述道路力學(xué)模型包括六個結(jié)構(gòu)層，從上到下依次為：上面層、下面層、上基層、下基層、底基層和土基。
優(yōu)選地，所述上面層采用AC-16瀝青混凝土，其厚度為5cm、回彈模量為1400MPa、密度為2460kg/m3、泊松比為0.25；所述下面層采用AC-25瀝青混凝土，其厚度為7cm、回彈模量為1200MPa、密度為2483kg/m3、泊松比為0.25；所述上基層、下基層和所述底基層均采用水泥穩(wěn)定碎石，從上到下其厚度依次為21、21、22cm，回彈模量依次為1462、1500、1450MPa，密度均為2400kg/m3、泊松比均為0.25；所述土基的回彈模量為1400MPa、密度為2460kg/m3、泊松比為0.25。
優(yōu)選地，所述道路力學(xué)模型的大小為5×5×3m，且有兩種工況，工況一為上基層未添加自養(yǎng)護(hù)劑，工況二為上基層添加自養(yǎng)護(hù)劑。
優(yōu)選地，所述車輛荷載采用雙圓垂直均布荷載；所述車輛荷載的施加位置為所述上面層的層頂。
優(yōu)選地，所述應(yīng)力，包括：各結(jié)構(gòu)層Z方向受力、各結(jié)構(gòu)層X方向受力、各結(jié)構(gòu)層Y方向受力、土基最大剪應(yīng)力、上基層最大剪應(yīng)力；所述沉降，包括：各結(jié)構(gòu)層沉降變形、各結(jié)構(gòu)層特征面沉降變形。
優(yōu)選地，所述各結(jié)構(gòu)層沉降變形的分析方法，具體為：
根據(jù)整個土體的沉降變形云圖，讀取隨深度的最大沉降變形值，并繪制各結(jié)構(gòu)層的沉降變形折線，同時利用origin軟件分別對所述工況一和所述工況二的各結(jié)構(gòu)層的沉降變形值進(jìn)行擬合；
所述各結(jié)構(gòu)層特征面沉降變形的分析方法，具體為：
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