1.旧水泥路面分离式加铺CRC层路面结构荷载应力计算方法,其特征在于,包括如下步骤:S1. 获取路面结构的结构及材料参数;
S2. 将路面结构简化为双层板模型;
S3. 计算双层板模型的面层板与基层板的截面弯曲刚度;其中,面层板为CRC层,基层板为旧水泥路面板;
首先计算各层板的中性面高度h0,计算公式为:;
其中,E1和E2为拉压弹性模量,其单位为MPa;μ1和μ2为拉压弹性模量,其单位为MPa;h为层板厚度,其单位为m;
接着,基于获得的中性面高度,计算各层板的中性面高度截面弯曲刚度D,计算公式为:;
S4. 基于限元计算得到的不同荷载大小下CRC板表面最大横向拉应力和旧水泥路面板底面最大纵向拉应力数据,拟合得到双层板模型的面层板与基层板的弯矩系数;其中,面层板弯矩系数的计算表达式为:;
基层板弯矩系数的计算表达式为:
;
其中,rg为计算荷载应力时双层板的当量相对刚度半径,其单位为mm;α为一侧双轮载的当量荷载半径,其单位为m;
S5. 基于计算得到的截面弯曲刚度和弯矩系数,计算面层板与旧水泥路面板临界荷位下的荷载应力;其中,求解面层板荷载应力的计算公式为:
;
求解基层板荷载应力的计算公式为:
;
3
式中,Dc为面层板的截面弯曲刚度,其单位为MPa•m;Db为基层板的截面弯曲刚度,其单3
位为MPa•m;Ps为设计轴载的单轴重,其单位为MN;φ为弯矩分配系数;Mc为面层板的弯矩系数;Mb为基层板的弯矩系数;hc为CRC层厚度;hb1为旧水泥混凝土面板厚度。
2.根据权利要求1所述的旧水泥路面分离式加铺CRC层路面结构荷载应力计算方法,其特征在于:当旧水泥路面板的基层为半刚性或刚性基层时,旧水泥路面板为上基层板,旧路基层为下基层板,旧水泥路面板与其路基层看作复合基层板。
3.根据权利要求2所述的旧水泥路面分离式加铺CRC层路面结构荷载应力计算方法,其特征在于:当基层板为复合基层板时,复合基层板的复合截面弯曲刚度计算公式如下:;
3
其中,Db1为上基层板截面弯曲刚度,其单位为MPa•m ;Db2为下基层板截面弯曲刚度,其3
单位为MPa•m。
4.根据权利要求3所述的旧水泥路面分离式加铺CRC层路面结构荷载应力计算方法,其特征在于:当基层板为复合基层板时,将求解得到的基层板的荷载应力 变为复合板名义荷载应力 ,进一步求解上基层板的荷载应力,计算公式为:。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的旧水泥路面分离式加铺CRC层路面结构荷载应力计算方法,其特征在于,面层板与基层板弯矩系数具体计算过程如下:建立大量旧水泥路面分离式加铺CRC层的路面结构有限元模型,上述路面结构有限元模型的结构层厚度、材料参数各不相同,其中,材料的双模量本构通过UMAT子程序设置;
计算并读取路面结构有限元模型在不同荷载大小下CRC层表面最大横向拉应力和旧水泥路面板底面最大纵向拉应力;
计算路面结构有限元模型的面层板与基层板截面弯曲刚度和弯矩分配系数,并将数据代入面层板和基层板荷载应力计算公式中,进而获得路面结构有限元模型的面层板与基层板弯矩系数;
计算路面结构有限元模型对应的当量相对刚度半径和当量荷载半径,结合上一步求得的面层板与基层板弯矩系数,分别拟合获得面层板与基层板的弯矩系数计算公式。
6.根据权利要求5所述的旧水泥路面分离式加铺CRC层路面结构荷载应力计算方法,其特征在于:步骤S1中获取的材料参数包括抗拉弹性模量、抗压弹性模量、拉泊松比以及压泊松比。