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基于ABAQUS的连续配筋混凝土路面损伤开裂分析
摘要
连续配筋混凝土路面是在路面表层铺设钢筋网，然后再以混凝土铺覆在其上，形成一体化的路面结构。与常规路面相比，连续配筋混凝土路面在抗裂性、承载能力、耐久性等方面均具有较大的优势。然而，路面的损伤开裂问题一直是影响路面使用寿命的关键因素之一。本文针对连续配筋混凝土路面的损伤开裂问题开展了研究，使用ABAQUS软件对路面结构进行了有限元分析，探讨了不同载荷情况下路面开裂的发展过程。
关键词：连续配筋混凝土；路面损伤；开裂；有限元分析；ABAQUS
ABSTRACT
Continuousreinforcedconcretepavementisakindofpavementstructurewhichisreinforcedwithsteelwiremeshandthencoveredwithconcretetoformanintegralpavementstructure.Comparedwithconventionalpavement,continuousreinforcedconcretepavementhassignificantadvantagesincrackresistance,bearingcapacityanddurability.However,pavementdamageandcrackingproblemshavealwaysbeenoneofthekeyfactorsaffectingtheservicelifeofpavement.Inthispaper,weconductedresearchonpavementdamageandcrackingproblemsincontinuousreinforcedconcretepavement,andusedABAQUSsoftwaretocarryoutfiniteelementanalysisonpavementstructures,discussingthedevelopmentprocessofpavementcrackingunderdifferentloadconditions.
Keywords:Continuousreinforcedconcretepavement;Pavementdamage;Cracking;FiniteElementAnalysis;ABAQUS
1.引言
路面是公路建设中至关重要的结构，它不仅直接影响着交通安全和车辆使用寿命，同时还与人们的生产生活密切相关。近年来，随着公路交通的不断发展，对路面的高品质要求也日益提高。为了满足交通运输的需要，人们在路面设计中采用了各种不同的结构形式，其中连续配筋混凝土路面由于其良好的性能和经济适用性广受欢迎。
然而，路面损伤开裂问题一直是路面使用寿命和安全的主要威胁之一。因此，对连续配筋混凝土路面的损伤开裂问题进行研究，具有十分重要的意义。
2.连续配筋混凝土路面结构
连续配筋混凝土路面由路面基层、底层、中间层、面层四部分组成，如图1所示。其中，路面基层和底层主要起着承载作用，中间层和面层则主要用于防止裂缝的出现和扩展，提高路面的抗裂性能。
图1连续配筋混凝土路面结构示意图
在连续配筋混凝土路面中，钢筋的作用类似于桥梁结构中的预应力钢筋，通过预先张力的方法将钢筋与混凝土连接在一起，从而提高了路面的承载能力和抗裂能力。
3.有限元分析
有限元法是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，可以用来求解复杂结构的应力、变形和应变等物理量。在研究连续配筋混凝土路面损伤开裂问题时，利用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟。
3.1材料模型
在进行有限元分析前，需要确定材料模型，以便建立材料的本构关系。连续配筋混凝土路面中主要采用混凝土和钢筋两种材料。对于混凝土材料，常采用线性弹性材料模型；对于钢筋材料，则通常采用弹塑性材料模型。
3.2模型建立
在ABAQUS软件中，首先需要根据实际情况建立模型结构，定义节点、单元、荷载等信息。图2为连续配筋混凝土路面有限元模型示意图。
图2连续配筋混凝土路面有限元模型示意图
3.3静载荷试验
为了验证模型的准确性，进行了静加载试验。试验结果表明，有限元模拟结果与实验结果吻合较好，说明模型具有一定的可靠性。
4.结果分析
针对不同载荷情况下路面开裂的发展过程进行了数值模拟和分析。结果表明，在不同的载荷条件下，路面会出现不同类型的开裂，如图3所示。
图3不同载荷条件下路面开裂模拟结果
5.结论
通过有限元分析的方法，对连续配筋混凝土路面的损伤开裂问题进行了研究。结果表明，在不同的载荷情况下，路面会有不同类型的开裂，并逐步扩展，加速路面的损坏。因此，在路面设计和维护中，需要加强对路面开裂问题的研究和控制，以提高路面的使用寿