Threedimensional finite element model for flexible pavement analysis based on field modulus measurements

Abstract

سوف نقدم في هذا البحث طريقة تحليلية بديلة لطريقة التحليل التقليدية للأرصفة المطواعة وذلك باستخدام أسلوب العناصر المحدودة ثلاثية الأبعاد وتعتمد هذه الطريقة على نموذج دروكربراجر خطي المرونة وبلاستيكي تام في حالة طبقات التربة الحبيبية وقانون الجهد والإجهاد الخطي المرن وقد أجرينا تحليل الحساسية ووجدنا أن اختلافا قدرة ± 4° في درجة الاحتكاك الداخلية لطبقات التربة الحبيبية لم يؤثر كثيرا على نتائج تحليل الأرصفة كما سوف نقدم هنا اقتراح زاوية التمدد الصفرية لأغراض التصميم، ونقترح استخدام محراف الضوء الساقط كأداة فعالة وعملية لقياس معامل القساوة (الصلابة) الناتجة التي يجب تصحيحها عندما لا تحدث قمة الانحراف وقمة القوة في الوقت نفسه وسوف نعرض بعض القياسات العملية لإنجاح عملية القياس في الموقع كما سنبين في هذا البحثأهمية استخدام (3D FE) تحليل للتنبؤ بالعديد من مزايا الطبقات الأسفلتية

In accordance with the present development of empiricalmechanistic tools this paper presents an alternative to traditional analysis methods for flexible pavements using a threedimensional finite element formulation based on a linearelastic perfectlyplastic DruckerPrager model for granular soil layers and a linearelastic stressstrain law for the asphalt layer From the sensitivity analysis performed it was found that variations of ± 4° in the internal friction angle of granular soil layers did not significantly affect the analyzed pavement response On the other hand a null dilation angle is conservatively proposed for design purposes The use of a Light Falling Weight Deflectometer is also proposed as an effective and practical tool for onsite elastic modulus determination of granular soil layers However the stiffness value obtained from the tested layer should be corrected when the measured peak deflection and the peak force do not occur at the same time In addition some practical observations are given to achieve successful field measurements The importance of using a 3D FE analysis to predict the maximum tensile strain at the bottom of the asphalt layer (related to pavement fatigue) and the maximum vertical compressive strain transmitted to the top of the granular soil layers (related to rutting) is also shown