基于数值模拟的高速公路S型曲线积水规律分析

S型曲线由于特殊的线型几何特征形成了易积水的路面区域,对于积水规律的掌握有利于在设计和建造阶段提前预防和处理积水路段的危害。该文基于计算流体力学软件Fluent,结合计算流体力学分析中基于欧拉-拉格朗日方法的欧拉液膜模型EWF(Eulerian Wall Film),针对精细化处理的典型S型曲线双向多车道道路模型进行模拟计算。模拟包含了几何特征与降雨量等不同变量因素,得出了积水的水膜厚度以及流速分布规律。模拟结果表明:在降雨阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为积水路段,横坡坡度1%~2%路段为易积水路段,横坡坡度大于2%的路段积水情况受到降雨强度影响;在排水阶段,S型曲线横坡坡度0%~1%路段为排水困难路段,横坡坡度1%~2%路段为排水不畅路段,横坡坡度大于2%的路段排水顺畅,在排水时间结束时,路面在不同的几何条件和降雨条件下均能将积水排除至水膜厚度小于2 cm,横坡的大小与渐变影响了积水的横向分布与纵向分布,横向呈现中间高两边低、横断面上标高大的位置水膜厚度小和标高小的位置水膜厚度大的水膜厚度分布规律,总体呈现S型的分布规律;水膜流速在积水阶段呈现纵向上中间低两边高、水膜厚度大则水膜流速大的水膜厚度分布规律,在排水阶段则为纵向上中间高两边低的水膜流速分布规律。道路宽度影响了降雨落到路面的积水总量,进而对积水水膜厚度产生了影响;超高缓和率则主要使得积水路段、易积水路段增长,从而影响了积水分布的范围。

沥青加铺层反射裂缝动应力强度因子分析

当前水泥混凝土路面改扩建工程中广泛应用的方案为加铺沥青面层,其迫切需要解决的核心问题为反射裂缝扩展原理的深入分析。以广西南宁市现有高速公路东环改造二期工程为例,结合动力学理论等开展分析,运用ABAQUS软件研究反射裂缝于动荷载影响下动应力强度因子伴随时间的变化规律,分析得出车辆的快速行驶对于路面裂缝扩展的影响显著减小;车辆轴载的增长会显著加快反射裂缝的扩展;伴随裂缝的不断发展,扩展相同长度可承担的荷载作用次数显著减少;增加沥青加铺层厚度或模量可在一定的程度上减小动应力强度因子数值;伴随应力吸收层厚度或者模量的提升,相应的动应力强度因子变化曲线逐渐减缓;动应力强度因子会伴随接缝宽度的增加不断增大,在扩展后期所产生的影响相对显著。