پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی عددی خرابی روسازی های آسفالتی ناشی از درزهای طولی و عرضی با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود Abaqus

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی‌، دانشگاه آزاد اسلامی بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
چنانچه روسازی آسفالتی به نحو صحیحی طراحی و اجرا شده باشد، سال‌های زیادی به نحو مناسب خدمت‌رسانی خواهد کرد. روسازی راه درنتیجه عواملی از قبیل بارگذاری ترافیکی، دما، رطوبت، جابجایی خاک بستر و... در معرض تنش‌های مختلفی قرار دارد که خرابی‌های کوچکی را به روسازی وارد می‌سازند. این نوع خرابی‌ها می‌توانند منجر به خرابی‌های بزرگتری در روسازی آسفالتی گردند و باعث مشکلاتی از قبیل کاهش سرعت، کاهش ایمنی، خرابی وسیله نقلیه و کاهش سطح سرویس ‌شوند. در این تحقیق به منظور بررسی زاویه برشی درزهای طولی و عرضی دو لایه آسفالتی مجاور هم، از نمونه آسفالتی آزمایشگاهی استفاده شده است. هندسه مدل روسازی شامل لایه آسفالتی با مقطع دایره‌ای به عمق 40 میلی‌متر و همچنین دو صفحه بارگذاری به طول 7/12 میلی‌متر که در بالا و پایین مدل نصب شده‌اند. همچنین تحلیل شبیه‌سازی زاویه درزها از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS برای مدل‌سازی و تحلیل 10 مدل عددی استفاده شده است. مطابق نتایج در درزهای عرضی با افزایش زاویه درز تنش‌های قائم و برشی در محل درز کاهش می‌یابد به طوری که کاهش تنش‌های برشی به نسبت کاهش تنش قائم محسوس‌تر می‌باشد. با توجه به بررسی نیروهای داخلی در محل درزهای عرضی مشاهده گردید که با افزایش زاویه درز عرضی تا 45 درجه کاهش تنش‌های قائم و برشی شدید می‌باشد ولی از زاویه 45 تا 90 درجه این تغییر با روند نزولی همراه است؛ از این رو زاویه برشی 45 درجه عملکرد بهتری در بارگذاری رویه‌های آسفالتی از خود نشان داده است. همچنین در درزهای طولی همانند درزهای عرضی با افزایش زاویه درز، تنش‌های قائم و برشی در محل درز کاهش می‌یابد و زاویه برشی 30 درجه عملکرد بهتری در بارگذاری رویه‌های آسفالتی از خود نشان داده است. براساس نتایج عددی در شرایط یکسان تنش برشی بیشتری در محل درزهای طولی به نسبت درزهای عرضی ایجاد می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Numerical Assessment of Asphalt Pavement Damage Caused by Longitudinal and Transverse Seams Using Abaqus Finite Element Software

نویسنده English

Morteza Ovesifar
M.Sc., Student, Birjand Islamic Azad University, Birjand Iran.
چکیده English

As a result of factors such as traffic loading, temperature,humidity, subsoil movement, etc.the road pavement is exposed to various stresses that cause small damages to the pavement which can lead to bigger damages. and cause problems such as speed reduction, safety reduction,vehicle breakdown and service level reduction.In this research, in order to investigate the shear angle of the longitudinal and transverse seams of two adjacent asphalt layers, a laboratory asphalt sample has been used.The geometry of the pavement model includes an asphalt layer with a circular cross-section with a depth of 40mm and two loading plates with a length of12.7mm that are installed at the top and bottom of the model.Also, the analysis of the simulation of the angle of the seams from theABAQUS finite element software was used to model and analyze10numerical models.According to the results,in transverse seams, with the increase of the seam angle, vertical and shear stresses in the seam area decrease, so that the reduction of shear stresses is more noticeable than the reduction of vertical stress. According to the investigation of the internal forces at the location of the transverse seams,it was observed that with the increase of the angle of the transverse seam up to45 degrees,there is a sharp decrease in the vertical and shear stresses,but from the angle of45 to90 degrees, this change is associated with a downward trend; Therefore, the cutting angle of45 degrees has shown a better performance in loading asphalt pavements .Also,in longitudinal seams as well as transverse seams, vertical and shear stresses in the seam area are reduced by increasing the seam angle,and the shear angle of30degrees has shown better performance in loading asphalt pavements.Based on the numerical results,under the same conditions, more shear stress is created in the location of the longitudinal seams than in the transverse seams.

کلیدواژه‌ها English

Asphalt Failure
Pavement
Longitudinal Seam
Transverse Seam
ABAQUS Software
-حیاتی، پرهام؛ چاره جو، شهریار (1398). ارزیابی روسازی­های بتنی درز دار (JPCP) و بتن غلتکی (RCCP) و بتن آسفالتی (HMA) با در نظر گرفتن هزینه چرخه عمر در آزاد راه­ها، سومین کنفرانس ملی رویه­های بتنی، تهران، انجمن بتن ایران-دانشگاه علم و صنعت ایران.
-زینالفام، وحید؛ منصوریان، احمد (1396). تحلیل عددی عملکرد ناحیه انتقال بین روسازی بتنی ساده درزدار و روسازی آسفالتی، هفتمین کنفرانس بین المللی توسعه پایدار و عمران شهری، اصفهان، موسسه آموزش عالی دانش پژوهان پیشرو- دانشگاه صنعتی دورتمند آلمان-اداره کل راه و شهرسازی استان اصفهان- شهرداری اصفهان و شرکت مادرتخصصی عمران و بهسازی شهری ایران.
-سید محمودی، سید رضا؛ شهری، رضا (1396). ارزیابی و بررسی خرابی­ها در روسازی آسفالتی راه­ها و معابر شهری و مراحل اجرای فرآیند تعمیر و نگهداری از آن­ها، دوماهنامه نخبگان علوم و مهندسی 2 (6).
-عراقی، مرتضی، خسروی روبیات، مرتضی، الوانی، عباس (1395). پارامترهای موثر در انتخاب روش و اجرای صحیح درزگیری آسفالت با استفاده از قیر پلیمری، چهارمین کنفرانس ملی پژوهش­های کاربردی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری، تهران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی.
-لارتی، منا، تولایی، داود، همراهی، وحید (1395). مقایسه اقتصادی روسازی­های آسفالتی و بتنی غیرمسلح درزدار مطالعه موردی: آزادراه کنارگذر جنوبی تهران- قطعه 4، چهارمین کنگره بین المللی عمران، معماری و توسعه شهری، تهران، دبیرخانه دایمی کنفرانس، دانشگاه شهید بهشتی.
-Ehsan Ghafoori Roozbahany, Manfred N. Partl, Patryk Jakub Witkiewicz (2013). Fracture testing for the evaluation of asphalt pavement joints, Road Materials and Pavement Design, Vol. 14, Issue 4.
Lech Krysiński, Jacek Sudyka (2013). GPR abilities in investigation of the pavement transversal cracks, Journal of Applied Geophysics, Vol. 97, October, 27-36.
-LuYongjie, Yang Shaopu, Wang Jianxi (2014). Research on pavement longitudinal crack propagation under non-uniform vehicle loading, Engineering Failure Analysis, Vol. 42, July 2014, 22-31.
Martin Riara, Ping Tang, Liantong Mo, Meng Chen, Jizhe Zhang, Shaopeng Wu (2018). Experimental assessment of the long-time crack healing in asphalt mixtures using healing agents, Construction and Building Materials, Vol. 191, 10 December,
411-422.