بررسی اثر تنش‌ ناشی از بارگذاری ترافیکی و گرادیان حرارتی در روسازی بتن غلتکی با استفاده از روش اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد راه و ترابری، دانشکده عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استادیار دانشکده عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

سالانه مبالغ زیادی در سراسر جهان هزینه طرح، ساخت و نگهداری روسازی راه­ها می­گردد. تعداد زیادی از گسیختگی­های روسازی در نتیجه­ی اعمال بارهای مختلف ناشی از وسایل نقلیه، تغییرات محیطی و استراتژی­های ضعیف نگهداری رخ می­دهد. یکی از مسائل مهم در روسازی­های بتنی که باعث ایجاد ترک و کاهش ظرفیت در روسازی بتنی می­شوند، تنش­های حرارتی ناشی از گرادیان­های حرارتی و تنش­های ترکیبی ناشی از گرادیان حرارتی و بارگذاری ترافیکی است. عواملی نظیر تابش خورشید و تغییر دما باعث ایجاد تنش­های حرارتی در روسازی می­شوند. این تنش­ها به تنهایی و یا به­صورت ترکیب با بارگذاری ترافیکی می­توانند منجر به ایجاد ترک خوردگی در سطوح مختلف روسازی شوند که این ترک­ها می­توانند به­تدریج موجب خرابی سازه­ای روسازی بتنی شوند. لذا تحقیق روی پارامترهای مؤثر بر ترک خوردگی بتن امری ضروری به نظر می­رسد. تا پیش از ظهور روش اجزای محدود، این دسته از پژوهش­ها توسط نتایج آزمایشگاهی و تجربی انجام می­گرفت که به دلیل سخت و طاقت­فرسا بودن آن به مرور زمان جای خود را به روش­های عددی دادند. در این پژوهش، از نرم­افزار آباکوس برای مدل‏سازی سه‏بعدی روسازی بتن غلتکی و بررسی پاسخ این روسازی تحت ترکیب بارگذاری ترافیکی و حرارتی استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of thermal gradients and traffical loads in roller compacted concrete pavement using finite element method

نویسندگان [English]

  • Jajarmi Amirhosein 1
  • abolfazl hassani 2
  • Mohammad Mohammad Karimi 3
1 Master Student, Highway Group., Faculty of Civil and Environmental Eng., Tarbiat Modares University
2 Professor, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Highway Group., Faculty of Civil and Environmantal Eng., Tarbiat Modares University
چکیده [English]

It has been spent big amouts of budget for design,build and maintenance of roads in all over the world.Many of the failures occurring in pavements are as results of different vehicle loads,environmental changes and poor maintenance strategies.One of the important issues that creates cracks in concrete pavement and reduces pavement loading capacity is thermal stresses caused by temperature gradients and combined streeses due to temperature gradient and traffic loads.Factors such as solar radiation,temperature changes and etc. cause thermal stresses in pavements. These stresses , alone or in combination with traffic loading, can lead to cracks in the surfaces of the pavement, which can gradually lead to the removal and destruction of concrete pavement. Therefore, research on effective parameters of this issue seems necessary. Until the advent of the finite element method, these categories of researches were carried out experimentally, which, due to their hardiness, over time, gave their place to numerical methods. In this paper, the Abqus software is used to model three-dimensional roller compacted concrete pavement and to investigate the response of this pavement under the combination of traffic and thermal loading.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Roller compacted concrete pavement
  • Temperature gradient
  • Combined streses
  • Finite element
 
خاکی, ع. م. و آزادروش, ا. 1389. "مدل‏سازی المان محدود تأثیر نوع سنگ‌دانه­های بتن در بازشدگی درز در روسازی­های بتنی". تحقیقات بتن، 3(1): 89-95.‎
خبیری، م. م.، علیپور، م. و بلوچ سیرگانی، پ. 1398. "مدل‏سازی روسازی بتنی در تونل­های جاده­ای و بررسی عکس­العمل­های آن در محیط­های خاکی سست". سومین کنفرانس ملی رویه­های بتنی، تهران.
Famili, A. and Vafaei, M. 2016. “Numerical analysis of roller compacted concrete pavements”. Saudi J. Eng. Tech., 1: 20-25.
Hassan, M. M. and Gruber, S. 2008. “Simulation of concrete paving operations on Interstate-74”. J. Constr. Eng. Manag., 134(1): 2-9.
Hiller, J. and Qin, Y. 2011. “Modelling temperature distribution in rigid pavement slabs: Impact of air temperature”. Constr. Build. Mater., 25: 3753-3761.
Huang, Y. H. 1993. “Pavement analysis and design”. Easy Engineering.
Huang, K., Zollinger, D., Shi, X. and Sun, P. 2017. “A developed method of analyzing temperature and moisture profiles in rigid pavement slabs”. Constr. Build. Mater., 151: 782-788.
Kawa, I., Zhang, Z. and Hudson, W. 1998. “Evaluation of the AASHTO 18-kip load equivalency concept”. FHWA/TX-05/0-1713-1.
Ling, J., Wei, F., Zhao, H., Tian, Y. and Han, B. 2019. “Analysis of airfield composite pavement responses using full-scale accelerated pavement testing and finite element method”. Constr. Build. Mater., 212: 596-606.
Mackiewicz, P. 2014. “Thermal stress analysis of jointed plane in concrete pavements”. Appl. Therm. Eng., 73: 1167-1174.
Maitra, S. R., Reddy, K. S. and Ramachandra, L. S. 2013. “Estimation of critical stress in jointed concrete pavement”. Proc.-Soc. Behav. Sci., 104: 208-217.
Shahin, M. Y. 1994. “Pavement management for airports,roads and parking lots”. Chapman and Hall.
Tan, Y. Q., Fu, Y. K., Li, Y. L. and Zhang, C. 2018. “Responses of snow melting airfield rigid pavement under aircraft loads and temperature loads and their coupling effects”. Transport. Geotech., 14: 107-116.
Westergaard, H. M. 1927. “Analytical tools for judging results of structural tests of concrete pavements”. Public Roads, 14(10): 185-188.
Zdiri, M., Abriak, N., Neji, J. and Ben Ouezdou, M. 2009. “Modelling of the stresses and strains distribution in an RCC pavement using computer code “Abaqus”. Electr. J. Struct. Eng., 9: 37-44.
Zokaei-Ashtiani, A., Carrasco, C. and ,Nazarian, S. 2014. “Finite element modeling of slab–foundation interaction on rigid pavement applications”. Comp. Geotech., 62: 118-127.