ارزیابی عددی تأثیر اساس مسلح شده با ژئوسل بر افزایش عمر خستگی و شیارشدگی روسازی‌های آسفالتی با روش المان محدود غیرخطی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

چکیده

در چند سال اخیر با پیشرفت‌های صورت گرفته در تولید محصولات زمین‌پارچه‌ای، استفاده از این محصولات در مسلح سازی روسازی افزایش چشم­گیری داشته است. در بین این محصولات، ژئوسل به سبب محصور­کنندگی مناسب سنگ‌دانه‌ها ناشی از هندسه سه­بعدی  باعث افزایش سختی مصالح سنگدانه‌ای ­می‌شود. به‌منظور بررسی تأثیر مسلح سازی لایه اساس با ژئوسل، شش هندسه مختلف در حالت اساس مسلح و غیرمسلح در نرم­افزار المان محدود ABAQUS  مدل‌سازی گردید و رفتار مصالح سنگدانه­ای لایه‌های اساس و زیراساس با سابروتین نویسی به زبان فرترن به‌صورت غیرخطی در نظر گرفته شد. در مرحله بعد نتایج حاصل از برنامه ABAQUS با استفاده از نتایج حاصل از دو برنامه KENLAYER و MICHPAVE و همچنین یک مقطع آزمایش تمام مقیاس اعتبار سنجی شد که نتایج نشان‌دهنده انطباق بسیار خوب نتایج حاصل از برنامه ABAQUS با نتایج سایر برنامه‌ها و همچنین نتایج آزمایش‌های میدانی بود. بر اساس نتایج مدل‌سازی با مسلح سازی لایه اساس سنگدانه­ای، پاسخ‌های افت­و­خیز سطح 28/10-5 درصد، پاسخ‌های کرنش کششی تار پایین آسفالت 24/12-15/7 درصد و کرنش فشاری قائم روی خاک بستر 19/9-1/5 درصد کاهش می‌یابند. همچنین تحلیل خرابی با روابط انستیتو آسفالت بر روی نتایج مدل‌سازی انجام گرفت و مشخص گردید که مسلح سازی عمر خستگی آسفالت را 94/34-68/21 درصد و عمر شیارشدگی بستر را 35-89/20 درصد افزایش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Asphalt Institute. (1982) "Research and development of the asphalt institute's thickness design Manual (MS-1)", 9th ed, Research Report 82-2.

-Al-Qadi, I. and Hughes, J. (2000) "Field evaluation of geocell use in flexible pavements" TRR, Journal of the Transportation Research Board  No. 1709, pp. 26-35.

-Al-Qadi, I. and Wang, H. (2011) "Prediction of tire-pavement contact stresses and analysis of asphalt pavement responses: a decoupled approach", Journal of Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 80, pp. 289-316.

-Al-Qadi, I. L. and Wang, H. (2009) "Full-depth pavement responses under various tire configurations: accelerated pavement testing and finite element modeling", Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 78, pp. 721-760.

-Brown, S. and Pappin, W. (1981) “Analysis of pavements with granular bases”, Transportation Research Record 810, TRB, National Research Council,Washington, D.C., pp. 17-23.

-Cortes, D. (2010) "Inverted base pavement structures", Ph. D. dissertation, School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia.

-Emersleben, A. and Meyer, M. (2014) "Sustainable pavement construction by the use of recycled glass", Journal of Geotechnical Engineering, Vol.8, No. 4, pp. 436-440.

-FHWA  (2015) "Accelerated pavement testing of low-volume paved roads with geocell reinforcement", Kansas State University Transportation Center, KS-14-14.

-Ghanizadeh, A. R. and Ziaie, A. (2015) "NonPAS: A program for nonlinear analysis of flexible pavements", International Journal of Integrated Engineering, Vol. 7, No. 1.  ISSN : 2229-838X

-Harichandran, S., Yeh, S. and Baladi, Y. (1990) "MICH-PAVE: A nonlinear finite element program for analysis of flexible pavements", Transportation Research Record No. 1286, pp. 123-137

-Hernandez, J. A., Gamez, A. and Al-Qadi, I. L (2017) "Effect of wide-base tires on nationwide flexible pavement systems Numerical modeling", Transportation Research Record, Journal of the Transportation Research Board, Vol. 2590, pp. 104-112.

-Hicks, R. and Monismith, C. (1971) "Factors influencing the resilient response of granular materials " , Highway Research Record, No. 345, pp. 15-31.

-Huang, Y. H. (2004) "Pavement design and analysis", 2nd. edition, USA, Prentice Hall.

-Hedge, A. and Sitharam, T. (2015) "3-dimensional numerical analysis of geocell reinforced soft clay beds by considering the actual geometry of geocell pockets", Geoteh Jurnal of Engeenering, San Francisco (UCSF), pp. 1-37. From: www.nrcresearchpress.com.

-Hedge, A. (2017) "Geocell reinforced foundation beds-past findings, present trends and future prospects: A state-of-the-art review", Construction and Building Materials. Vol. 154, No. 17, pp. 658-674.

-Kim, M. (2007) "Three-dimensional finite element analysis of flexible pavements considering nonlinear pavement foundation behavior", Ph. D. dissertation, University of Illinois at Urbana-Champaign.

-Kim, M. and Tutumluer, E. (2006) "Modeling nonlinear, stress-dependent pavement foundation behavior using a general-purpose finite element program", Pavement Mechanics and Performance, Vol. 154, pp. 29-36.

-Kim, M., Tutumluer, E. and Kwon, J. (2009) "Nonlinear pavement foundation modeling for three-dimensional finite-element analysis of flexible pavements", International Journal of Geomechanics, Vol.9, No. 5, pp. 195-208.

-Kim, Y.-R., Ban,  H. and Im, S. (2012) "Impact of truck loading on design and analysis of asphaltic pavement structures-Phase III", Final Reports & Technical Briefs from Mid-America Transportation Center.

-Kumar, V. and Saride, S. (2016) "Rutting behavior of geocell reinforced base layeroverlying weak sand subgrades" advances in transportation geotechnics”, The 3rd International Conference on Transportation Geotechnics, Vol. 143, pp. 1409-1416.

-Leshchinsky, B. and Ling, I. (2013) "Numerical modeling of behavior of railway ballasted structure with geocell confinement", Geotextiles and Geomembranes, Vol.36, pp. 33-43.

-Maheshwari, P. and Babu, S. (2016) "Nonlinear deformation analysis of geocell reinforcement in pavements", International Journal of Geomechanics, Vol. 40. pp. 144-161.

-Monismith, C. L., Hicks, R. G. and Salam, Y. (1971) "Basic properties of pavement components", Atlanta, Georgia.

-National Cooperative Highway Research Program 1-37A.  (2014) "Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement structures" Final Report, TRB, National Research Council, Washington, D.C.

-Rajagopal, K., Chandramouli, S., Parayil, A., and Iniyan, K. (2014) "Studies on geosynthetic-reinforced road pavement structures", International Journal of Geotechnical Engineering. Vol. 3, No. 8,  pp. 287-298.

-Shifley, L. and Monismith, C. L. (1968) "Test road to determine the influence of subgrade characteristics on the transient deflections of asphalt concrete pavements", A Report of an Investigation, Soil Mechanics and Bituminous Materials Laboratory, University of California.

-Thompson, M. and Robnett, Q. (1979) "Resilient properites of subgrade soils", Journal of Transportation Engineering, ASCE, Vol. 105, No.TE1.

-Tutumluer, E. (1995) "Predicting behavior of flexible pavements with granular bases", Ph. D. dissertation, School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology.

-Uzan, J. (1985) "Characterization of granular material", Transportation research record, Vol. 1022, No. 1,  pp. 52-59.

-Witczak, M. and Uzan, J. (1988) "The universal airport design system," Report I of IV: Granular Material Characterization. Rep. to Department of Civil Engineering.

-آیین‌نامه روسازی آسفالتی راه‌های ایران - نشریه شماره  234 (1390) تجدیدنظر اول، معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رئیس‌جمهور.

-صدریان زاده، میثم (1383) "معرفی زمین‌پارچه‌ها و کاربرد آن‌ها در مهندسی عمران"، یازدهمین کنفرانس دانشجویی مهندسی عمران، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، دی­ماه­ 1383.

-طاهرخانی، حسن، مرادلو، امیرجواد. و جلالی­جیرندهی، مسعود (1395) "بررسی اثر فشار باد چرخ بر پاسخ‌های روسازی‌های مسلح شده با زمین‌پارچه با تحلیل ویسکوالاستیک به روش المان‌های محدود با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS"، فصلنامه مهندسی حمل‌ونقل، سال هشتم، شماره دوم، ص. 323-342.

-کوزه­گران، سعید و علیایی، محمد (1394) " تحلیل عددی خاک­ریزهای راه مسلح به ژئوسل و بررسی پارامترهای مؤثر در

عملکرد سیستم تسلیح با ژئوسل"، مجله مهندسی عمران شریف، دوره 2-31، شماره 2، ص. 13-23.

-نیازخانی، الهه (1390) "نقش صنعت نساجی در کاهش هزینه‌های عمرانی شهرداری"، فصلنامه اقتصاد شهر، شماره 10، ص. 58-47.