بررسي اثر فشار باد چرخ بر پاسخ هاي روسازي هاي مسلح شده با ژئوسنتتيك با تحليل ويسكوالاستيك به روش المانهاي محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS

Investigation of the Effects of Tire Pressure on the Responses of Geosynthetic Reinforced Asphalt Pavement Using Finite Elements methods

افزايش فشار باد چرخ كاميون‌ها عاملي است كه بر فرآيند برهم‌كنش بين چرخ و روسازي تاثيرگذار خواهد بود. اين پديده موجب كاهش سطح تماس بين چرخ و روسازي شده و مي‌تواند خرابي‌هايي را در روسازي‌هاي آسفالتي ايجاد كند. يكي از روش‌هاي تقويت روسازي‌هاي آسفالتي در برابر اين خرابي‌ها، استفاده از ژئوسنتتيك است. در اين تحقيق سعي شده است تا به روش المان محدود و با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS مدلي سه بعدي از روسازي‌هاي آسفالتي رايج در ايران ساخته شود و تاثير افزايش فشار باد چرخ بر اين روسازي، در حالت مسلح شده و غيرمسلح، مورد بررسي و مقايسه قرار گيرد. در مدلسازي روسازي، رفتار ويسكوالاستيك براي رويه آسفالتي لحاظ گرديده و با استفاده از مشخصات بتن آسفالتي مورد استفاده در روسازي هاي ايران، روشي براي تعيين ثابت هاي پروني مورد نياز در تحليل ويسكوالاستيك ارائه گرديده است. سه نوع ژئوسنتتيك با مدول الاستيسيته مختلف در سه محل متفاوت (زير لايه آسفالتي، زير لايه اساس و زير لايه زيراساس) استفاده شده و تاثير سه فشار باد چرخ 600، 750 و 900 كيلوپاسكال بر حداكثر كرنش كششي زير لايه آسفالتي و حداكثر كرنش فشاري روي بستر مورد بررسي قرار گرفته است. براساس نتايج حاصل از اين تحقيق، افزايش فشار باد چرخ عمدتا بر كرنش‌هاي كششي زير لايه آسفالتي اثرگذار است و تاثير چنداني بر كرنش‌هاي فشاري روي بستر ندارد. علاوه‌براين، مشخص شد كه موقعيت بهينه ژئوسنتتيك براي كاهش حداكثر كرنش كششي زير لايه آسفالتي و حداكثر كرنش فشاري روي بستر، به‌ترتيب، زير لايه آسفالتي و روي لايه بستر است. همچنين، نتايج حاصل از اين مطالعه نشان مي‌دهد كه تغييرات فشار باد چرخ بر عملكرد ژئوسنتتيك‌ها تاثيري ندارد.

Increasing of tire inflation pressure in recent years is one of the main changes in truck loads characteristics which is highly effective on the interaction of tire and pavement. It results in the reduction of tire imprint surface area leading to the increase of pavement damage. Reinforcement of pavement using geosynthetic is one of the methods to overcome this problem. In this study, the effects of tire inflation pressure on the responses of a typical asphalt pavement reinforced by geosynthetic have been investigated. 3D Finite Elements method using ABAQUS has been utilized for pavement analysis and determination of pavement responses. Viscoelastic behavior was assumed for the asphalt layer and a method was developed for determination of the Proney’s series parameters for a typical asphalt concrete mixture used in Iranian pavements. Three types of geogrid with different elastic modulus has been utilized at three different positions in the pavement structure, and the effects of different tire pressures of 600, 750 and 900 kPa on the two critical  pavement responses of the horizontal tensile strain at the bottom of asphalt layer and the vertical compressive strain on the top of subgrade have been investigated. It is found that, the tire pressure is mainly affect the horizontal tensile strain of the asphalt layer and the compressive vertical strain on the subgrade is not significantly affected by the tire pressure. The results also show the optimum position of the geogrid for reducing the horizontal tensile strain of the asphalt layer is at the bottom of asphalt layer and that for reduction of the compressive strain on the subgrade is beneath the subbase layer. it is also found that the performance of geogrid in reduction of the tensile and compressive strain is not affected by the tire pressure.