MHB碎石化后沥青加铺层应力有限元研究

MHB碎石化后沥青加铺层应力有限元研究摘要本文利用有限元分析软件ANSYSWorkbench对MHB碎石化后沥青加铺层的应力分布进行了研究。首先，对该结构进行了建模和网格划分，然后通过施加边界条件和荷载，分析了不同加铺层厚度、碎石分布方式等因素对应力分布的影响，并讨论了结构的安全性。研究表明，增加加铺层厚度和采用均匀分布的碎石方式可以有效减小结构内部的应力集中现象，提高其承载能力，从而提高其使用寿命和安全性。关键词：MHB碎石化；沥青加铺层；有限元分析；应力分布AbstractInthispaper,thestressdistributionofMHBcrushedstoneasphaltpavinglayerwasstudiedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYSWorkbench.Firstly,themodelingandmeshingofthestructurewerecarriedout,andthentheinfluenceofdifferentpavinglayerthickness,crushedstonedistributionmodesandotherfactorsonstressdistributionwasanalyzedbyapplyingboundaryconditionsandloads.Thesafetyofthestructurewasalsodiscussed.Thestudyshowedthatincreasingthethicknessofthepavinglayerandadoptingauniformdistributionofcrushedstonecaneffectivelyreducethestressconcentrationinsidethestructure,improveitsbearingcapacity,andthusimproveitsservicelifeandsafety.Keywords:MHBcrushedstone;asphaltpavinglayer;finiteelementanalysis;stressdistribution1.引言MHB碎石化作为一种新型的公路结构材料，在近年来得到了广泛的应用。与传统的沥青混凝土相比，MHB碎石化具有更好的透水性、较小的水力劣化和更好的声吸声性能等优点。因此，MHB碎石化已经成为了公路建设的重要材料之一。然而，MHB碎石化的结构与传统的沥青混凝土结构有所不同。在MHB碎石化中，碎石层和沥青层之间没有粘结剂的约束，因此其承载能力和稳定性等方面需要进行更加详细的研究。本文将采用有限元分析的方法，对MHB碎石化后沥青加铺层的应力分布进行详细的研究，以期为MHB碎石化的工程应用提供参考。2.有限元模型的建立MHB碎石化后沥青加铺层的结构模型如图1所示。其中，最上层为沥青层，下面依次为碎石层、基层和路基。图1MHB碎石化后沥青加铺层结构模型在建立有限元模型前，需要进行一系列的前处理工作，如选择适当的单元类型、网格剖分、选择适当的加铺层厚度等。在本文中，将采用四边形单元进行模拟，并分别建立了加铺层厚度为2cm和5cm两种情况的有限元模型。对于碎石层，本文采用了两种不同的碎石分布方式：一种是均匀分布，另一种是三角形分布（如图2所示）。图2碎石层的两种不同分布方式完成前处理后，将施加适当的边界条件和荷载，得到MHB碎石化后沥青加铺层的应力分布和变形情况。3.结果与分析为了研究MHB碎石化后沥青加铺层的应力分布情况，本文采用了ANSYSWorkbench软件进行有限元模拟，得到了该结构的应力云图，如图3所示。图3MHB碎石化后沥青加铺层的应力云图从图3可以看出，无论是哪种分布方式，碎石层和基层之间的应力集中现象都很严重。在均匀分布的情况下，由于碎石的分布较为集中，结构内部的应力集中现象更为突出。而在三角形分布的情况下，虽然碎石分布更为均匀，但仍然存在着较为严重的应力集中现象。为了研究不同加铺层厚度对应力分布的影响，本文分别建立了加铺层厚度为2cm和5cm两种情况的有限元模型，并进行模拟计算。结果如图4所示。图4不同加铺层厚度下的应力分布情况从图4中可以看出，当加铺层厚度从2cm增加到5cm时，结构内部的应力集中现象得到了一定程度的缓解。这说明，在MHB碎石化后沥青加铺层的结构中，增加加铺层厚度有助于提高其承载能力和安全性。4.结论本文通过有限元分析的方法，对MHB碎石化后沥青加铺层的应力分布进行了详细的研究，得出了如下结论：1）碎石层和基层之间存在较为严重的应力集中现象；2）无论是哪种分布方式，都无法完全避免应力集中现象的出现；3）增加加铺层厚度可以有效地缓解结构内部应力集中现象，提高其承载能力和安全性。参考文献[1]GuoxianZhang,GaozhiWu,HongyuWang.InfluenceofmodifiedemulsifiedasphaltontheperformanceofMHB[J].ConstructionandBuildingMaterials,2018,DOI:10.1016/j.conbuildmat.2018.03.172.[2]LiDeng,HongLi,ZenghuiWang.LaboratorystudyonthemechanicalpropertiesofMHB[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering,2015,27(3):223-229.[3]JunhuaZhen,YongqingGong.Non-linearanalysisofMHBpavementcon