季子愉
英国思克莱德大学
摘要：随着城市的发展，海绵城市的理念，已经广泛的得到了应用，基于这样的情况，为了更好的分析海绵城市透水沥青路面，要对结构力学的影响进行充分的分析。在实际工作，运用软件可以建立三维模型，通过计算对车辆的荷载进行分析，可以得出结构层的力学指标，以及变化规律进行分析，从而可以采用更加合理的设计，更好的进行城市建设。
关键词：海绵城市；透水沥青路面；结构力学
当前随着城市规模的不断扩大，人们的活动范围也在不断增加，而人类的活动对环境会产生一定程度的影响，所以为了有效的缓解这些问题，使得城市可以更好的适应环境变化，增强对自然灾害的抵抗能力，通过研究提出了海绵城市的理念。海绵城市理念具有良好的效果，可以实现对雨水的综合利用，同时对环境保护具有重要的意义。而渗水路面是海绵城市中，非常重要的举措，所涵盖的范围也是比较广泛的，同时在承载力和渗透性方面有较强的效果，成为了海绵城市路面建设的首选，所以要对其进行充分的研究，从而更好的进行应用。
1分类及路面结构的有限元模建立
1.1分类
在透水沥青路面方面，主要是以透水沥青混合料作为材料进行道路铺设的，所以这种路面具有很好的渗透性，也具有很好的承载力，所以目前主要有三种分类方法，首先，是表层排水型。这种方法主要是对沥青路面的雨水径流方面，有一定的减轻作用，主要是在表层进行排水，是具有较好透水性的沥青路面，有部分面层和整个面层的分别，其他的部分和结构与普通的路面是相同的。对于上面层排水的路面和整个面层排水，在结构方面是有一定的差别。其次，是基层储排水型。这种路面是整个面层和部分基层排水，或者是整个基层排水构成的，主要是根据部分基层或者是整个基层的排水，在结构方面有一定的差别。最后，全透型。这种类型的沥青路面，是整个面层的基层排水，主要是水可以直接的深入到地基中，然后根据基层的类型分为不同的结构。有的结构中基层是多孔的混凝土，在骨架空隙型的水泥方面，主要是采用稳定的碎石，并且升级配沥青碎石，在底基层主要是粒料类。
1.2轴载建立和边界条件
在实际工作中采用标准的轴载，通常情况下是100kN，并且将双圆均匀分布，这样才能使得荷载简化，对于矩形的加载方面，也要注意加载面的边长，通常是二十厘米乘以二十厘米。在地基周围要各自的约束，主要是避免水平方面上移，但是模型四周是没有约束的。由于透水沥青路面，在结构方面是由多个层状的多孔介质，所以层间接触条件，通常是透水完全连续的状态。
1.3模型的建立
在实际的操作中，要分析不同的路面结构和受力情况，这样才可以建立有限元模型。在这个过程中，要利用弹性层的状体理论，这样才可以对路面的结构和受力情况，进行比较深入的分析。这方面的理论，主要有五个假设。第一个假设，是路面结构移动的情形，以及形状发生变化，但是变化的幅度是比较小的。第二个假设，是最底层的路面结构，在水平与垂直方向是无穷大的，所以最底层之外，各个结构层在厚度方面应当进行控制，并且要控制在一定的范围之内。第三个假设，在路面结构的各个结构层，水平的方向是比较远的，所以他们的应力和形状变化几率几乎是零。第四个假设，主要是路面的各个层面是没有摩擦力的。第五个假设，要忽略其本身的重量。对于弹性层，主要是基本的元素是无数的弹性层，在这其中最为底层的是半空间体，这个半空间体是有一定弹性的。在实际的操作中，除了最为底层的之外，其他层的厚度都是有一定的规定和标准的，所以不同结构层的使用，在材料和厚度上也有很大的不同，将他们结合在一起就会形成路面结构的符合弹性体。
1.4加载位置分析
对于采用双圆均布的荷载应当进行简化，这样才会使得双矩形均匀分布荷载。在实际的操作中，为了更好的确定路面的最大承载力，应当对其进行深入的分析，将不同位置的承受力，进行深入的分析。一般情况下，在板中和板角以及纵变的中部位置，是属于比较典型的位置的。
2研究的必要性分析
2.1城市由于积涝原因导致灾害频发
近年来由于暴雨导致的洪涝灾害不断发生，使得在城市内的积水比较严重，这一情况已经比较普遍。根据调查显示，我国的城市内发生过内涝和积水的情况，已经占了很大的比重了，所以对于这个问题，应当给与一定的重视。随着城市化建设的加快，越来越多的城市出现了这一情况。目前全球气候正在不断的变化，导致了天气比较恶劣，而早期的城市建设，对于给排水管道方面的设计时比较滞后的，但是城市又发展的比较迅速，在这样的情形下，出现积水过深就会很难快速的排出。在气候方面由于全球气候的异常，使得降雨分布不均匀，导致强降雨出现角度，一般二十四小时出现降雨量超过五十毫米，就会使得城市出现内涝。在城市建设方面，由于进行城市规划和设计方面，主要重视的地上建设，而地下建设相对没有难么重视，所以在建设的过程中，对于路面的硬化面积是比较大的，而植被的覆盖方面是较低的，这些都是导致城市储水能力较低的因素。在城市建设中由于排水系统建设相对落后，在设计方面的要求和标准也是较低的，这些都是导致排水能力不足的重要因素。当前大多数的城市对于极端天气所引发的内涝灾害，在采取相关措施时，需要侵占大量的城市空间的，而且花费是比较巨大的，维护也是比较困难的，所以如果运用大量的混凝土结构，会对城市地下生态循环系统，产生非常重要的影响。
2.2城市排水中存在的问题分析
城市化会造成雨水径流，产生这种情况主要场所就是城市道路，所以无论是人行道还是机动车道，都可以通过一定设计，使其具有一定的坡度，这样才可以让雨水汇集到污水口，而埋设好排水管的排出方法，是进行城市道路排水的常规思路。这种排水的方式，可以对城市的短时间降雨进行有效的解决，而降雨量在超过一定限度时，还存在许多的问题。首先，是雨水的排水压力比较大。由于城市的不断扩张，并且辐射了许多的周边区域，城市的雨水，通常只能通过雨水管来排出城市，而城市道路的排水系统是比较滞后，从而加重了城市暴雨内涝现象。其次，生态遭到严重破坏。随着经济法的发展，导致城市内原有的绿化面积不断减少，在地下水补给方面不断减少，同时也使得土地资源不断减少，这些情况都对人们生活，产生了非常重要的影响。在这样的形式下，使得原有的城市道路和结构很难满足对城市排水功能的要求。
3路面结构力学的响应
混凝土路面上面层中，主要是采用多孔混凝土，在厚度和模量方面，对各项指标会产生一定的影响，但是这些影响与下层混凝土相比是比较小的，但是下面层对路面的影响是较大的，尤其是断裂情况的影响。而基层路面在厚度增加的时候，相关的各指标会变小，但是基层的厚度会越来越大，其拉应力的变化也越来越小。在实际的工作中，基层的模量在增加或者是减小时，这样是与各指标之间没有明显关系的，所以对于本层的影响是非常明显的，要对基层模量的数值进行控制。多口混凝土层模量的变化，对于各个指标的影响是相对较小的。在路面在施工的过程中，要降低地基模量，同时也要增加路面的厚度，运用这种设计是比较安全的。
结束语：
海绵城市概念的提出，主要是针对城市空间水资源有效开发和利用的，降低城市建设对环境的破坏，有效的解决和减少城市内涝问题。针对这一问题，目前采用透水较好的沥青混凝土结构，可以有效的解决这一问题，所以应当进行充分的研究，这样才可以使得城市内涝问题得到有效的解决。
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