[发明专利]一种确定沥青路面压路机振动轮轨迹重叠宽度的方法

说明书

本发明公开了一种确定沥青路面压路机振动轮轨迹重叠宽度的方法，包括以下步骤：(1)、利用有限元软件建立路面结构有限元模型；(2)、对构建好的有限元模型进行有限元分析，计算得到在振动压路机作用下的路面压实轨迹中点处面层结构接触应力和加速度；(3)、定量确定路面碾压过程中振动轮压实应力的数值分布规律；(4)、对振动压实过程中路面应力分布规律进行分析，得出相邻碾压轨迹的最优重叠宽度，以弥补沥青混合料横向压实不均匀的现象；在压实过程中，相邻压实轨迹重叠长度应控制在一定范围，以保证碾压均匀，提高压实结束后的路面平整度。

技术领域

本发明涉及压路机技术领域，特别地，涉及一种用于确定沥青路面压路机振动轮轨迹重叠宽度的方法。

背景技术

实际路面压实施工过程中，路面与压路机振动轮均为三维结构，该系统仅能表现出振动轮的动力响应特征，而无法体现出路面沥青混合料在压实过程中的应力等变化规律，且压路机在压实过程中除了振动轮因偏心距产生的激振力作用外，还有振动轮自身重力作用于路面沥青混合料。此外，碾压过程中压路机并非静止于路面上进行振动压实，而是作为移动振动荷载完成碾压作业。目前大多数关于路面压实的施工工艺的研究均基于现在施工经验进行，而没有根据振动压路机荷载作用下沥青路面的动力响应来制定相应的施工工艺。因此，需要采用更进一步的方法来研究路面振动压实过程中路面的动力响应问题。目前研究路面在动荷载作用下的动力响应问题通常有理论解析法和数值模拟法。理论解析法通常关注于沥青路面在移动荷载作用下的动力响应问题，把沥青路面看作弹性材料。而对于振动压路机荷载，由于其荷载形式较为复杂，且振动压实过程里面沥青混合料为高温粘弹塑性，因而理论解析法很难准确计算出路面结构在振动碾压荷载作用下的动力响应问题。道路工程中常用到的数值模拟方法主要有离散元法和有限元法。离散元法将混合料离散成不同形状大小的颗粒，通过颗粒之间相互作用属性来研究材料的力学特性，但是由于路面振动压实模型较大，对应的离散元模型通常包含大量颗粒，导致计算效率较低。有限元作为经典的数值模拟方法，有着更大的计算效率以及更多的材料本构模型，从而成为研究沥青路面振动压实过程中路面结构动力响应的主要方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定沥青路面压路机振动轮轨迹重叠宽度的方法，以解决沥青混合料横向压实不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种确定沥青路面压路机振动轮轨迹重叠宽度的方法，包括以下步骤：

S1、利用ABAQUS有限元软件建立路面结构有限元模型，并在路面结构各个边界面施加相应的约束条件；建模完成后，采用结构技术对路面结构进行网格划分，单元类型采用八节点六面体线性缩减积分单元；

S2、对构建好的有限元模型进行有限元分析，计算得到在振动压路机作用下的路面压实轨迹中点处面层结构接触应力和加速度，并将计算得到的路面结构理论数据与现场实测数据进行对比，以验证有限元模型的准确性；

S3、基于有限元计算结果，将压路机振动荷载作用区域横向与纵向各个节点的应力值输出，并绘制应力大小分布图，从而定量确定路面碾压过程中振动轮压实应力的数值分布规律；

S4、对振动压实过程中路面应力分布规律进行分析，得出压路机往复碾压过程中每次碾压时的轮迹与上一次碾压时的轮迹的最优重叠宽度。

进一步的，述步骤S2中，振动轮作用于路面结构的荷载形式为简谐振动，采用正弦函数，简谐振动力为：

F＝F₀sinωt 1)；

式1)中，F₀为压路机产生的激振力，ω为正弦函数的圆频率，ω＝2πf；

在有限元计算时将振动轮轴重与简谐振动的激振力一并施加于路面结构层，即：

P＝G+F₀sinωt 2)；

式2)中，G为振动轮重；