混凝土弯坡桥沥青铺装系改进型Mohr—Coulomb模型研究

李志栋+黄晓明

0 引 言

一般情况下，当铺装系温度不高、车辆荷载不大、车速较高时，沥青铺装系材料处于线弹性阶段，在应用ABAQUS、ANSYS等有限元软件进行数值分析计算时，往往采用线弹性模型较为合理。但是，轴载增加、爬坡车速下降以及弯坡桥上径向切向荷载的骤增，使得线弹性模型难以真正表征混凝土弯坡桥沥青铺装层材料的力学特性。首先，从防水黏结层功能设计、结构受力特性考虑，其主要作用是在沥青铺装层与混凝土桥面或整平层之间传递竖向压应力和水平剪应力，但由于其抗压强度足以抵抗竖向压应力，说明其失效主因是自剪切破坏。其次，行驶中的车辆在对铺装层施加竖向荷载的同时，还要施加纵向切向荷载，在弯坡上还要施加径向切向荷载。综上所述，混凝土弯坡桥沥青铺装系的应力状态更符合Mohr-Coulomb定律（简称M-C模型），采用M-C弹塑性本构模型更为合理。

另外，从目前的数值分析软件看，一旦荷载条件、材料的摩尔-库伦参数（c、φ）确定后，其力学响应的计算是不变的，也就是说在有限元分析时难以通过改变输入材料参数来模拟行车环境条件的变化。研究发现，当荷载、浸水、温度条件发生变化时，材料的c、φ是变化的，所以完全有可能通过改变数值模拟时c、φ的输入来模拟环境条件的变化，那么就很有必要对沥青铺装系材料的c、φ在不同条件下的变化规律进行试验和研究。

1 混凝土弯坡桥沥青铺装系层间失效机理分析

1.1 沥青铺装系层间界面特性