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。     

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

海绵型道路沥青路面排水基层结构力学分析

发展海绵型道路是提高城市防洪、排涝、减灾能力的一种有效措施。为了研究海绵型道路沥青路面排水混凝土基层的应力状态,建立了排水混凝土基层沥青路面三维有限元模型。采用横观各向同性弹性本构关系模型模拟沥青路面结构层间接触状态。利用数值方法对排水混凝土基层沥青路面进行了力学分析。研究了沥青面层厚度、排水混凝土基层厚度、地基模量对基层应力的影响。结果表明:基层荷载应力随基层厚度的增大而减小,随着面层厚度的增大而减小,随着基层与地基模量比的增大而增大;基层温度应力随着基层厚度的增大而增大,随着面层厚度的增大而减小,随着基层与地基模量比的增大而增大。     

多孔混凝土基层缩缝处沥青面层荷载应力分析

为了研究多孔混凝土基层上覆沥青面层的受力状态,建立了沥青路面三维有限元模型,引入横观各向同性弹性本构关系模型作为正交各向异性接触模型,利用有限元软件ANSYS计算了多孔混凝土基层缩缝处沥青面层的荷载应力.计算结果的对比分析表明:当沥青面层模量不超过1 600 MPa时,多孔混凝土基层缩缝处沥青面层处于受压状态.荷栽作用下,多孔混凝土基层缩缝处沥青面层内的最大剪应力随面层模量的增加而减小,随面层厚度的增加而减小,随基层厚度的增加而减小,随基层与地基模量比的增加而增加.     

考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

为了提高便携式落锤弯沉仪（PFWD）测定高液限土路基回弹模量的精度，考虑变形滞后效应对反算结果的影响，提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法。通过现场试验，验证了新方法的有效性。研究结果表明：利用高液限土填筑的下路堤模量较低，在PFWD冲击荷载作用下，其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值，且荷载-位移曲线非线性显著；基于线弹性模型的常规反算方法使得反算模量远大于实测模量，平均相对误差为52.5%；新方法能较好地反映冲击荷载作用下变形滞后特征，反算相对误差仅为9.2%。随着路基模量增大，路基变形滞后效应不显著，常规方法和新方法反算结果相近，但新方法反算结果的精度更高。     

双层地基中群桩沉降特性的大弹簧技术方法

采用大弹簧技术分析了横观各向同性成层地基中的受轴向荷载的群桩沉降特性,基本解采用线弹性横观各向同性成层地基内部受环形竖向线荷载作用问题的解析解,避免了对非均质土作加权平均处理及对有限厚度作近似处理,且应力和位移均为精确解,研究表明:增加桩数对改善群桩的工作性态起着极为重要的作用,但同时群桩中的每根桩的平均轴向刚度却随着桩数的增加而减小.另外,增大桩距、减小桩土模量比或增大两层土的模量之比都会减弱群桩效应.     

层间接触状态对路表动态黏弹弯沉的影响

为研究结构层接触状态对路表弯沉影响,采用ABAQUS软件对半刚性、柔性基层沥青路面结构进行动态黏弹性分析,分析过程中将沥青混合料作为黏弹性材料,荷载选用落锤式弯沉仪(FWD)典型荷载,计算沥青路面结构在不同结构层处于滑动状态下路表弯沉时程曲线,并与连续状态进行对比分析.结果表明:对于多层路面结构体系,结构层接触状态对路表弯沉具有明显影响,其中面-基层滑动状态对路表弯沉影响程度最大,荷载中心处的弯沉峰值相对于连续状态均增加了50%以上,而且接触状态对路表弯沉的影响还与层位的位置相关.研究结果表明,在对路面进行力学分析时,应充分考虑层间接触状态,尤其对于利用弯沉值进行路面质量评价以及模量反演更为重要.     

考虑加卸载时长的路基土动态回弹模量测试方法及试验研究

路基土动态回弹模量是沥青路面结构设计中的重要参数,准确获取路基土动态回弹模量一直是道路工程领域的重要研究课题之一。在调研路基土动态回弹模量测试方法相关成果的基础上,通过有限元数值计算、试探性试验,建立考虑行车荷载加卸载时长影响的路基土动态回弹模量测试方法;选取两种典型的路基土,开展考虑行车荷载加卸载时长的动态回弹模量试验。试验结果表明：两种土质动态回弹模量随围压增大而增大,随循环偏应力、加载时长的增大而减小;随着加载时长的增加,路基土动态回弹模量减小可达34.6%,加载时长的影响不容忽视;不同加载时长下,路基土动态回弹模量随围压、循环偏应力的影响规律基本一致。     

基于多层弯沉盆法的沥青路面结构层模量反演

路面结构层模量是确定路面结构损伤状态的重要指标,决定着道路养护决策的科学性,而路面结构层模量反演是确定此指标的有效方法,也是路面结构性能评价中最关键的技术之一。文章利用沥青路面各结构层实测的弯沉盆数据,基于多层弯沉盆法对路面各结构层的弹性模量进行了反演分析。结果表明:多层弯沉盆法与传统方法的模量反演结果相比,沥青层和路基模量反演结果较为接近,而半刚性基层(上基层、下基层、底基层)结果差别较大;从底基层顶面到沥青层顶面,路基反演回弹模量修正系数逐渐减小,而路基弹性模量随检测层位的增高即压应力的减小而增大。     

基于多种群遗传算法考虑浅层基岩及粘弹性的路基模量反演方法

提出一种考虑浅层基岩和粘弹性的路基模量反算新思路。对于路基模型，分别采用位移边界条件和开尔文模型来描述浅层基岩深度和粘弹性，并利用有限元软件对便携式落锤弯沉仪现场试验进行模拟，采用多种群遗传算法对路基模量最优值进行迭代。有限元模拟计算结果表明，新方法考虑浅层基岩的正算模型的反演模量平均误差为7.0%，而考虑半空间的正算模型却高达16.2%，说明忽略浅层基岩会使反演模量产生较大误差；随着浅层基岩深度的增加，误差减小，当深度为3 m时，影响几乎不存在。对于考虑粘弹性的有限元模型，在正算模型中忽略该特性的最大误差可达27.9%，而考虑粘弹性的最大误差仅为7.4%。由于浅层基岩深度勘探难度大，仅从理论方面进行研究。     

含泥量对填砂路基动态模量的影响

为掌握含泥量对填砂路基动态模量的影响规律,先通过现场便携式落锤式弯沉仪（PFWD ）试验与压实度试验,分析了含泥量与填砂路基动弹性弹模量的关系;再结合现场检测数据,建立了动态模量随压实度、稠度和含泥量变化的回归模型;最后,结合现场检测与室内PFWD试验结果,提出了填砂路基含泥量的控制标准。研究表明：现场检测路段填砂路基含泥量绝大部分在3．0％～5．5％之间,现场动态模量随含泥量增大而减少,二者具有良好的幂函数回归关系;现场的动态模量与压实度、稠度和含泥量也具有良好的回归关系;当含泥量为0～10％时,随着含泥量的增加,路基动态模量呈先增大后减小的趋势。当含泥量较小（含泥量小于3％）和较大（含泥量大于8％）时,其动态模量要明显小于其他含泥量下的动态模量。当含泥量在3％～8％范围时,动态模量变化幅度较小,故建议含泥量的控制标准为3％～8％。     

路基室内外动态模量换算关系研究

对黏性土、砂性土和土石混填3种路基填料进行了现场落锤式弯沉仪测试、便携式落锤弯沉仪测试和动力锥贯入仪测试以及室内重复加载试验,建立了3种路基填料现场检测指标彼此之间的回归关系,分析了室内动态模量 MR 随含水率变化的规律,并建立了二者之间的回归关系,最后通过现场测试的含水率,建立了室内外动态模量之间的经验关系。研究表明：黏性土、砂性土和土石混填路基填料现场动态模量 EP 、EF 和平均贯入比率 D P彼此之间存在良好的双对数回归关系,3种路基填料的室内动态模量与含水率具有良好凸型抛物线回归关系,现场检测指标与室内动态模量也存在较好的回归关系。     

移动荷载下无面层加筋路基的动力响应

为研究移动荷载下饱和加筋复合土体的动力响应问题,采用半解析方法,将加筋路基看成宏观上的横观各向同性体,由Biot波动方程出发,对荷载进行Fourier级数展开,假设响应函数的级数形式,结合边界条件,由待定系数法求解考虑固液耦合作用的饱和加筋复合土体在移动荷载作用下土体位移、有效应力及孔压的表达式,通过计算分析加筋率、筋材模量、荷载移动速度对复合土体竖向位移和孔压的影响.数值分析结果表明:加筋率只有在一定范围内时加筋效果才会比较明显;加筋复合土体表面最大竖向位移随着速度的增大而增大,达到峰值后迅速减小.     

石灰处理软土路基深度与土基当量回弹模量关系研究

在室内外试验基础上,针对现行规范换算方法不适用于低模量比石灰土路基情况,根据弹性层状体系理论以及弯沉等效原则,采用KENPAVE和Minitab软件回归出了精度和可靠性较高的换算公式.并通过此公式分析了石灰处理软土路基深度与土基当量回弹模量间的关系.分析结果表明,随石灰处理深度的增加,路基顶当量回弹模量值也在增大,而且增大幅度明显;在达到相同当量回弹模量设计目标时,粘性土的处理深度要大于砂性土的处理深度,而且处理深度相差也非常明显.最后通过实例说明本文当量回弹模量换算公式可用来代替规范中换算公式计算低模量比当量回弹模量值.为软土路基设计与施工提供指导.     

超薄水泥混凝土路面设计理论与方法

超薄水泥混凝土(Ultra-Thin Whitetopping,UTW)路面由于其板厚和平面尺寸的特殊性,尚无一套适宜的路面结构设计方法.在对UTW路面结构荷载应力和温度应力利用有限元法进行计算分析的基础上,提出了UTW路面设计理论与方法.采用贝克曼梁或落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer,FWD),测定旧沥青路面表面回弹弯沉,计算综合回弹模量,来评价旧沥青路面承载能力,并推荐控制标准值为当量回弹模量宜大于188 MPa.路面板的疲劳断裂是UTW路面的主要破坏模式,据此提出以控制行车荷载反复作用在板内所产生的荷载疲劳应力不大于混凝土弯拉强度作为路面板厚度设计的标准.确定了结构设计参数及路面板厚度计算方法.     

落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉检测方法的相关性分析

依据JTG E60-2008公路路基路面现场测试规程,通过在丹东市东港农村公路海民线、土大线(一级路)上的对比检测试验,着重分析了落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉检测方法的相关性。结果表明:在相同的测试条件下,落锤式弯沉仪和贝克曼梁检测的弯沉值有较好的相关性,其相关系数能达到0.95以上,进而拓宽落锤式弯沉仪的应用范围,提高检测自动化水平。     

沥青加铺水泥混凝土路面板角施荷受力分析

为研究沥青加铺水泥混凝土复合路面在板角作用荷载时的结构计算方法,采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了有限尺寸多层复合路面的计算模型,通过假定地基反力函数和路面板挠曲位移函数,得出了板角作用荷载时有限尺寸分离式路面和结合式路面的求解方法.分析结果表明:若取距板角槡2a+1.5he位置的混凝土板表面应力为位移函数计算控制应力,则该应力与有限元分析的最大应力吻合较好(相差不到5%);而沥青面层应力前者小于后者,最大相差40%.位移函数计算与有限元分析结果的板角弯沉最大相差9%.合理假定地基反力函数和路面板位移挠曲函数可以得出分离式和结合式复合路面板角作用荷载时的最大弯沉及各结构层的控制应力.     

Thiopave改性沥青路面力学响应研究

基于Thiopave改性沥青路面良好的高低温稳定性,采用有限元软件对典型半刚性基层沥青面层进行计算,得到不同沥青面层层底力学响应,并对计算结果进行对比研究,得到的主要结论如下：Thiopave沥青路面层底弯拉应力显著大于SBS沥青及基质沥青路面,路表轮隙中心处弯沉值小于SBS沥青及基质沥青路面;随着SEAM掺量的增加,Thiopave沥青路面层底弯拉应力逐渐增大,路表轮隙中心处弯沉值逐渐减小;随着沥青面层厚度的增加,沥青面层底部主拉应力减小,路表轮隙中心处弯沉值也呈现减小趋势．     

FWD与BB工作性能对比及其测试数据相关性研究

针对目前道路检测领域落锤式弯沉仪(FWD)与贝克曼梁(BB)共存的现状,对两种设备的工作性能如测试稳定性及对行车荷载的模拟能力进行了对比分析.在国内外相关研究文献的基础上,对落锤式弯沉仪(FWD)与贝克曼梁(BB)两种不同性质弯沉仪测试弯沉数据间的相关性进行了研究,并利用实测弯沉数据对两者间的转换关系进行了对比验证.结果表明:相对贝克曼梁,落锤式弯沉仪稳定性高,且能较好的模拟行车荷载;两者间测试数据存在一定的相关性,但受试验路段结构及地域条件影响较大.     

FWD与BB工作性能对比试验研究

针对目前道路检测领域落锤式弯沉仪（FWD）与贝克曼梁（BB）共存的现状,对两种设备的工作性能如测试稳定性及对行车荷载的模拟能力进行了对比分析.研究结果表明：相对贝克曼梁,落锤式弯沉仪稳定性高,且能较好的模拟行车荷载.