Analys av beräknade och uppmätta påkänningar i betongbeläggning

Abstract

Betongvägar är mer slitstarka och kräver mindre underhåll än asfaltsvägar men utgör idag endast en procent av Sveriges vägnätverk. Från ett tidigare projekt finns uppmätta förskjutningar och töjningar från en testsektion av en betongväg på väg E4 vid Uppsala. I denna rapport redovisas en förenklad tre-dimensionell finita elementmodell av testsektionen samt beräkningar av olika lastfall för jämförelser med uppmätta rörelser med avsikt att validera den svenska dimensioneringsmetoden av betongvägar. Inledningsvis genomfördes en litteraturstudie där den svenska dimensioneringsmetoden och olika modelleringsmetoder undersöktes för att ta fram en metod för projektet. Betongvägen består av tre lager: en betongbeläggning, ett asfaltsskikt samt en komprimerad undergrund. Vägmodellen för projektet skapades med FEM-programvaran Abaqus och analysen avgränsas till statisk analys av linjärelastiska material. Betong kan antas ha ett linjärelastiskt beteende upp till en tredjedel av den maximala tryckhållfastheten vid tryckbelastning och upp till en tiondel av den maximala tryckhållfastheten vid dragbelastning vilket prövades genomgående i projektet. De beräknade värdenas mätpunkter i modellen motsvarade sensorernas verkliga placeringar i testsektionen för att möjliggöra jämförelser. Nominella värden på elasticitetsmoduler och årstidsdata används för att simulera de verkliga förhållandena. 3D-modellen skapades enligt undersökt metod och vägskikten modellerades till en sammansatt vägkropp med så kallad tie-kontakt i Abaqus. Randvillkor applicerades på vägkroppen för att möjliggöra beräkningarna och en mesh skapades. Elasticitetsmodulerna har anpassats för att få modellen väl överensstämmande med verkligheten för samtliga lastfall. Modellen visar god överenstämmelse med de uppmätta förskjutningarna men sämre överensstämmelse för töjningsmätningarna och då olika lastfall jämförs. Temperaturlaster ger upphov till förhållandevis stora förskjutningar av betongbeläggningen. Eventuella mätfel och felkällor diskuteras, där främst avgränsningen till statisk analys anses ge felaktigt beräknade resultat. Förslag på förbättringar till modelleringen presenteras för att möjliggöra mer noggranna analyser.