Detailergebnis zu DOK-Nr. 61693
Finite-Elemente-Modell zur Abbildung der Spurrinnenentwicklung auf Innerortsstraßen: Analyse der Erhaltungsverfahren (Orig. engl.: Finite-element model for urban pavement rutting: analysis of pavement rehabilitation methods)
| Autoren |
B. Ali I. Shahrour M. Sadek |
|---|---|
| Sachgebiete |
12.1 Asphaltstraßen 14.3 Verschleiß |
Journal of Transportation Engineering 135 (2009) Nr. 4, S. 235-239, 6 B, 2 T, 17 Q
Basierend auf Beanspruchungsberechnungen mit einem Finite-Elemente-Modell unter Nutzung der Software Abaqus kann die Entstehung von Spurrinnen auf Innerortsstraßen mithilfe eines mechanischen Verhaltensmodells simuliert werden. Für die Asphaltschichten wird eine viskoplastische Konstitutionsgleichung, für alle übrigen Schichten eine elastoplastische Konstitutionsgleichung, entsprechend dem Mohr-Coulomb-Gesetz, als Stoffmodell verwendet. In Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Fahrstreifenbreite werden unterschiedliche Belastungsdauern und Querverteilungen der Radüberrollungen im Modell berücksichtigt. Zur Validierung des numerischen Modells werden die Ergebnisse von Felduntersuchungen zur Spurrinnenbildung verwendet. Dabei wird ein 4-Schichten-Modell verwendet. Das Modell bildet sowohl die primäre als auch die sekundäre Phase der Spurrinnenentstehung korrekt ab. Die Belastungssituation von Innerortsstraßen ist geprägt durch geringe Fahrgeschwindigkeiten und eine enge Querverteilung der Radüberrollungen. Eine numerische Analyse der Spurrinnenentwicklung auf Innerortsstraßen mithilfe des erstellten Modells zeigt, dass die Spurrinnentiefe mit sinkender Geschwindigkeit des Schwerverkehrs stark zunimmt. Bei einer Variation der Radüberrollungen um 20 cm in Querrichtung nimmt die Spurrinnentiefe um 20 % ab. Die Ergebnisse stimmen sehr gut mit den Ergebnissen von Untersuchungen an Knotenpunkten und Busverkehrsflächen überein. Berechnungen hinsichtlich der Spurrinnenentwicklung nach einem Austausch der Asphaltschichten bis in unterschiedliche Tiefen zeigen, dass eine identische Spurrinnenentwicklung zu erwarten ist, sofern beim Tiefeinbau ein Asphaltmischgut mit gleichen mechanischen Eigenschaften verwendet wird. Bei Verwendung hochstandfester Asphalte mit hohem Elastizitätsmodul sind erheblich mehr Radüberrollungen notwendig, um die gleiche Spurrinnentiefe zu erzeugen.