考虑拉压模量不同的沥青路面力学计算方法与分析

现行沥青路面设计理论为传统的线弹性理论,设计时采用抗压回弹模量作为材料刚度参数,并未充分考虑道路材料拉压模量具有显著差异的特点。为此,文章将双模量理论(即拉压模量不同弹性理论)引入到路面力学分析中,基于迭代思想建立考虑材料拉压模量不同的沥青路面结构数值计算方法,且利用ABAQUS二次开发平台UMAT编制计算子程序,对典型沥青路面结构进行力学分析。结果表明：路面关键点位的力学响应,基于双模量理论与传统线弹性理论的计算结果之间的偏差高达30%～50%,应引起高度重视;沥青路面表面存在着较大的拉应力和拉应变,应为沥青路面破坏源之一,建议将沥青面层的设计点位从层底移至路表轮隙区;应用双模量理论对路面结构进行力学分析可有效地解决道路材料弹性模量的不唯一性问题。     

基于横观各向同性倒装式沥青路面结构分析

基于所建的横观各向同性层状弹性体系解,分析了碎石材料横观各向同性特性对倒装式沥青路面结构的影响,分析结果表明,随着碎石材料水平模量的减小,路表弯沉和沥青层底拉应变是增加的,而半刚性基层底部拉应力和路基顶部压应变却是减小的。沥青面层的厚薄较为严重地影响路表面弯沉、沥青层底拉应变和路基表面压应变,碎石材料的横观各向同性特性对于稍厚一点的沥青面层的路面结构影响不是很大。     

沥青面层厚度对路面结构力学指标影响分析

通过拟定不同的半刚性沥青路面结构组合,利用Bisar3.0软件进行路面结构力学计算,着重分析了路面沥青层厚度的变化对基层层底拉应力、基顶压应变以及面层剪应力的影响规律,为相关路面结构力学指标的研究提供指导。     

离析对就地热再生沥青路面的长期性能影响

为分析离析状态下路面结构力学响应,结合江西南昌-九江就地热再生工程,利用美国AI法计算沥青路面上面层不同离析状态下的模量,建立ANSYS分析模型计算得到路面结构层底拉应变规律,并通过室内疲劳试验验证离析对混合料长期性能的影响。力学分析表明:再生层离析会增大上面层层底压应变,且夏季影响最为明显,对其他层位层底拉应变影响较小;疲劳试验结果表明:离析会大幅度降低再生混合料疲劳性能,与均匀混合料相比,轻度离析混合料疲劳性能下降45%。     

重载交通沥青路面数值计算分析

采用三维有限元方法,选取柔性基层、半刚性基层和混合式基层三种不同的基层形式,对不同超载比例、沥青层厚度和模量下沥青路面的力学响应进行了有限元模拟,选取沥青层底拉应变和基顶压应变为控制指标,得出三种不同基层形式沥青路面结构达到长寿命所需的沥青层厚度.分析了中面层厚度改变对混合式沥青路面结构的影响,为长寿命沥青路面的沥青层结构组合设计和研究提供理论参考.     

透水性沥青混凝土路面力学响应分析

针对典型透水性沥青路面结构,该文采用ABAQUS有限元方法,分别改变路面结构面层厚度、底基层厚度以及土基模量,分析路面力学响应,并对所研究的透水性沥青路面结构进行工程试验段应用。结果表明:透水性路面竖向位移随路面含水量的增加而减小;随着面层厚度的增加,路表弯沉和土基顶面压应变随之减小;增加透水性沥青路面底基层厚度可以有效改善路面力学状况;路表弯沉和土基顶面压应变受土基模量影响较大。因此,推荐透水性沥青混凝土路面的面层厚度应大于12cm,底基层厚度取20～40cm,在有条件的地方优先采用土基模量高的砂性土。     

半刚性基层沥青路面疲劳寿命预估

为分析半刚性基层沥青路面疲劳寿命的影响因素,拟定典型路面结构,选取沥青层底拉应变、半刚性基层层底拉应力和土基顶面压应变三个力学指标,利用有限元软件进行沥青路面疲劳寿命预估,得出荷载大小与疲劳寿命的关系以及相同荷载条件下与不同力学指标疲劳寿命之间的大小关系,对如何减少疲劳损坏及沥青路面结构设计提供参考依据。     

基于ANSYS的半柔性路面力学数值分析

为了探究半柔性路面的力学响应规律,采用ANSYS模拟在不同面层厚度和模量、基层模量下,对路面结构模型进行力学数值分析。结果表明,增加面层模量可降低面层剪应变和增强路面抗剪性能;面层厚度需适当控制,否则反而使面层剪应力增加;增加基层模量会提高面层层底拉应力。     

不同因素对倒装式沥青路面力学响应研究

利用BISAR软件,研究级配碎石层、水泥稳定碎石层厚度、模量的变化,对沥青面层层底拉应力、水稳基层层底拉应力力学响应。结果表明:级配碎石层能够有效减小沥青层底和水泥稳定碎石层底弯拉应力,适当增加水稳碎石基层模量能够降低沥青层底弯拉应力;级配碎石层、水稳碎石层材料参数在一定范围内对倒装式沥青路面受力敏感性较差,但是参数超过一定数值后结构受力影响较大。     

基层模量对重载交通沥青路面受力特性的影响分析

基层模量的取值将直接影响到路面结构的受力特性,它是是路面设计的重要力学参数之一。本文系统分析基层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力的影响,并阐述了其影响规律。结果表明．基层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性具有显著的影响,提高基层模量值将显著减小路表弯沉值底基层层底拉应力,而基层本身的层底拉应力值将增大,需要在路面设计中充分重视。     

沥青路面抗车辙性能分析

为探究沥青路面车辙形成过程,以力学-经验法研究了3种结构类型沥青路面的车辙累积规律,研究流程包含温度场、沥青混合料动态模量和沥青混合料动态蠕变模型3个分析模块,其中沥青混合料动态模量和动态蠕变模型通过试验方法获取.由温度场分析模块得到不同时刻沥青路面各层的温度,通过不同温度和加载频率下试验获取沥青混合料动态模量,以此作为力学模型参数计算获取不同时刻沥青路面各层的应力状态,进而根据动态蠕变模型分析沥青路面不同层位的塑性应变,累积得到整个沥青路面面层的车辙量.结果表明:AC+AC+AC结构上、中面层为车辙产生的主要层位,而将该结构AC上面层替换为SMA上面层可显著降低沥青路面的车辙量,此时中面层对路面的车辙贡献最大.因此,从减少车辙的角度出发,推荐沥青路面结构采用SMA+AC+AC或SMA+AC+LSPM(大粒径排水碎石)结构,同时应加强中面层材料的高温稳定性设计.     

重载交通柔性基层沥青路面结构力学响应及设计指标

对重载下柔性基层沥青路面结构进行力学计算,分析路表弯沉、结构层层底拉应力和拉应变、路表剪应力等力学指标随荷载的增大而发生的变化,给出柔性基层沥青路面的主要破坏特征。结合国内外长寿命柔性基层沥青路面的研究,提出重载交通下柔性基层沥青路面设计指标。     

不同类型基层设计参数计算分析研究

采用正交分析方法,选取基层厚度、基层模量和底基层模量作为主要影响因素对沥青路面不同类型基层设计参数进行计算分析。路面结构设计中关键因素的正交敏感分析表明,各结构因素的敏感性大小排列为基层厚度底基层模量基层模量;路面承载力计算结果表明,路面承载能力大小排列为刚性基层半刚性基层柔性基层。考虑路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力3项指标和路面的经济性,提出了3种基层类型下沥青路面推荐厚度值。     

层间粘结状态对沥青面层力学响应的影响分析

利用ANSYS建立沥青路面上面层和下面层之间不同粘结状态的有限元模型,分析车辆匀速行驶和加减速行驶两种状态下层间粘结状态对沥青路面力学影响。结果表明,层间为滑动状态时最大剪应力极值可达到2.64MPa,对上面层抗剪切破坏非常不利;层间粘结状态不佳对沥青面层抗疲劳开裂不利,且对上面层的影响大于下面层,匀速行驶时上、下面层层底拉应变最大值分别为282.6με和90.0με;层间粘结条件不好时,沥青层层底拉应变随水平力系数变化明显,更容易受到复杂行车状态的影响。     

基于ABAQUS模型的再生沥青路面结构力学性能分析

为论证再生混合料作为沥青路面面层结构层应用于工程实际的可行性,依托乌鲁木齐市九家湾立交桥沥青再生试验段的实际路面结构,结合乌鲁木齐市常用的路面结构,对试验段路面结构的力学模型进行了分析研究。通过回弹模量室内试验确定了回弹模量和泊松比;再针对该路面结构的力学响应,采用有限单元法解决了弹性力学中的各种复杂边界条件问题,建立了路面结构模型,并运用三维模型进行了静力分析;最后应用ABAQUS软件建模,分析了试验段实际应用结构在标准荷载形式下的水平拉应力、竖向压应力、竖向位移和剪应力的分布规律。通过力学响应分析可知,用再生混合料替换后的面层结构力学性能有所改善,从理论上验证了再生混合料应用于面层结构的可行性。     

基于耐久性的半刚性基层沥青路面结构设计

根据对半刚性基层沥青路面结构沥青面层应力分布规律和半刚性基层、底基层层底拉应力影响因素分析,提出在沥青路面结构设计中,提高路面结构耐久性的技术措施。     

土工格栅加筋对沥青路面影响的数值分析

应用复合材料力学原理和层状弹性体系理论对土工格栅沥青路面进行了力学分析。通过对计算结果中的应力、应变和位移分析,揭示了土工格栅的增强机理和防裂作用,同时还计算出加筋可以减薄路面厚度,而且 C-AC 层模量越大对加筋效果的影响越明显,但是同时也增大了基层底部的弯拉应力,可为路面设计提供参考。     

基于三层弹性体系的沥青路面面层应力分析研究

将沥青路面简化成3层弹性体系,计算了不同情况下面层最大拉应力,分析了面层拉应力随面层、基层的厚度及弹性模量变化的关系,对沥青路面结构层厚度选择提出了建议.     

三种典型沥青路面结构的力学特性分析

基于BISAR 3.0路面应力计算软件,针对三种典型沥青路面结构:半刚性沥青路面结构、复合式沥青路面结构及柔性沥青路面结构建立了计算分析模型,分析研究了路表弯沉值、层底弯拉应力和应变性能等多个力学指标的变化情况。结果表明:①标准荷载下,三者的弯沉值随X坐标总体分布相似,弯沉值变化趋势线存在差异,具体关系如下:复合式沥青路面>半刚性沥青路面>柔性沥青路面。②基层结构内部的弯拉应力及应变最不利位置均位于单轮荷载中心处,对路面纵向荷载型裂缝产生直接影响。③复合式沥青路面结构各性能指标均介于半刚性基层和柔性基层路面之间,且兼顾两者的力学性能优点,在沥青路面设计和结构形式选择中应优先考虑。     

重载下层间局部粘结失效对沥青路面应力应变的影响

利用ABAQUS有限元分析软件,采用弹性本构模型表征沥青混合料的材料性质,分析了重荷载作用下层间不同粘结失效区域和失效区域间粘结状态对沥青路面应力应变的影响。结果表明:粘结失效区域的存在使得其位置下面层底的剪应力逐渐减小;使得中面层底和下面层底的拉应变均增大,并且粘结失效区域大小为20 cm×20 cm是拉应变最大值产生位置发生变化的分界点;摩擦系数对拉应变的影响较大,随着摩擦系数的增加,拉应变的最大值逐渐减小。