考虑层间状态的沥青路面温度与荷载耦合行为分析

沥青路面是典型的层状体系,层间黏结状态的好差直接影响到路面的使用性能.采用三维非线性有限元软件ABAQUS,同时考虑沥青混合料的劲度模量随温度变化的特性,数值模拟计算了沥青路面在不同温度场状况下分别与水平及竖向荷载耦合作用的关键力学响应,分析各响应指标随层间接触状态变化的特性.研究结果表明由于接触模型作用机理的不同,其关键力学指标响应要比连续模型下的大;除路表竖向变形大小几乎与层间接触状态无关外,其他指标在低温状况下,层间接触条件变化对其影响较小,而在高温状况下,特别当层间接触摩擦系数μ＜0.6时影响很大,尤其对基层、底基层的最大拉应力及面层的最大剪应力影响显著.研究成果为科学解释沥青路面在不同环境温度与车辆荷载综合作用下的破损特征与行为机理提供了有力依据,为改善层问黏结条件有利于提高路面整体性能提供了理论支撑.     

层间接触状态对沥青路面结构的力学响应分析

沥青路面结构的设计应保证路面在长期使用过程中尽量少的发生结构性损坏,允许由于材料的老化和疲劳发生一些路表功能性的损坏。保证路面结构的结构性不损坏,可以提高路面的路用性能,增加路面使用年限。在设计的使用年限内养护部门仅需对路表做相应处理即可快速恢复表面功能,避免对路面结构进行大型翻修改建,故要求路面结构内部在车辆荷载作用下产生的力学响应分布合理。基于此,对不同层间接触状态对于沥青路面结构的力学响应进行深入分析。     

简述层间接触状态对路面的影响

分析了行车荷载作用下层间接触状态对路面力学性能的影响,同时探讨了层间接触的不良所产生的路面病害,基于此提出了加强层间接触的一些措施,以达到延长路面性能的目的。     

沥青路面动应变响应及其动荷载作用等效换算

通过现场动态实测试验,获取了在FWD冲击荷载与BZZ-100标准行车荷载作用下沥青面层底部的应变响应特征及其温度敏感性,研究了FWD冲击荷载与标准行车荷载作用间的等效换算关系。研究表明:在动荷载作用下,沥青面层底部主要呈受拉状态,其纵向应变响应大于横向应变;应变响应量随FWD荷载增大而增大,随行车荷载车速增大而减小;面层层底应变响应的温度敏感性主要与路面结构组合有关,受荷载变化的影响较小;面层底应变响应的温度敏感性排序为:倒装式路面S2>组合式路面S3>半刚性路面S1;随着FWD荷载增大,与其等效的行车荷载所对应的车速水平逐渐降低;在相同FWD荷载下,不同类型路面对应的等效行车荷载速度水平为:S1>S3>S2;建立了FWD荷载与标准行车荷载间的等效换算关系,有助于FWD荷载更准确地模拟实际行车荷载。     

基于层间接触状态的沥青结构层受力分析及数值计算研究

通过建立有限元模型的方法,用摩擦系数表征路面各结构层之间的黏结状态,建立符合层状弹性体系理论的连续绑定模型以及层间非连续的接触模型,并对2种模型在相同荷载作用下的最大剪应力大小及特征进行了数值模拟。深入研究了接触模型中变化层间摩擦系数时路面、基层以及底基层的弯沉大小和分布规律,并分析了半刚性基层沥青路面的结构特点和保障层间连续的工程措施。     

沥青路面在不同层间接触条件下的力学性能研究

为了应对沥青路面常见病害的发生，本文用BISAR3．0软件计算了三种典型路面结构在不同层间接触条件下的力学特征。通过研究沥青路面在不同层间接触条件时于深度方向和横向的力学响应，为沥青路面的施工和路面结构设计提供理论参考。     

沥青路面多尺度结构的荷载响应分析

为了从材料细观结构角度研究沥青路面结构的荷载响应,采用离散元方法,建立了柔性基层沥青路面典型结构模型,并进行了竖向荷载作用下沥青混凝土层应力和应变的计算,通过与经典路面响应程序计算结果的比较,验证了路面结构离散元模型和离散元计算方法的正确性.以验证过的路面结构模型为基础,采用较小的细观尺度描述了沥青混凝土结构层底部位置处粗集料、沥青砂浆和空隙的分布和体积大小,从而建立了路面结构的多尺度模型,并计算了荷载作用下多尺度模型的响应.结果表明,荷载引起的路面结构应力和应变在沥青混凝土内呈现显著的不均匀分布特征;粗集料与砂浆接触处的应力明显高于沥青砂浆内部的应力,两者的比值随着沥青砂浆模量的降低而增大;考虑材料细观结构后,粗集料与砂浆接触处的荷载响应明显高于宏观路面结构响应,而沥青砂浆内部的荷载应力小于不考虑细观结构时的宏观路面结构应力.     

重载交通对沥青路面使用寿命的影响分析

采用弹性层状体系理论,按现行公路沥青路面设计规范方法和Shell计算程序分别计算路面结构的路表弯沉、层底拉应力,并计算路面结构使用寿命,分析路面结构在极限荷载作用下的力学响应以及极限荷载对疲劳寿命的影响。     

路基模量沿深度非均匀分布沥青路面动力解析解

推导了落锤式弯沉仪（FWD）荷载作用下考虑路面结构黏弹性、横观各向同性、层间连续条件以及路基模量沿深度方向非均匀分布的沥青路面动力响应解析解。首先,在考虑横观各向同性轴对称动力基本方程基础上,借助Hankel-Laplace积分变换建立了路面结构部分的常系数常微分方程组以及路基结构部分的变系数常微分方程组;然后,应用Frobenius法以及刚度矩阵法获得了沥青路面动力响应解析解,并编制数值计算程序;最后,结合ABAQUS有限元结果以及文献对比验证了解析解的可靠性,并就路面结构以及路基结构参数进行讨论。结果表明,路面结构中的层间接触条件和横观各向同性能对弯沉产生显著影响,同时路基模量沿深度的非均匀分布对弯沉的影响也不容忽视,建议在实际的FWD道路检测以及路面力学分析中给予充分考虑。     

多轴重载车辆对沥青路面结构受力影响分析

针对目前道路运输中普遍存在的多轴重载现象,采用典型的半刚性基层沥青路面结构,考虑不同的层间接触条件,利用壳牌路面结构分析计算软件BISAR3.0对不同轴型和轴载作用下的路表弯沉和各路面结构层层底拉应力进行分析。结果表明:(1)不同轴载对半刚性基层沥青路面结构力学响应影响很大。(2)不同轴型对路表弯沉值影响较大,对层底最大拉应力影响较小。(3)面层与基层间的层间接触条件的恶化更加加剧了轴载和轴型对路面结构的不利影响。     

大孔隙聚合物改性水泥混凝土路面基层结构受力分析

作为一种新型路面基层,大孔隙聚合物改性水泥混凝土基层能够降低沥青路面厚度,延长路面使用寿命,降低公路建设和养护成本,提高路面的使用质量,但其力学作用机理尚不明确。文章基于弹性层状体系理论的BISAR程序对以该结构为基层的沥青路面基面层进行力学分析,研究在不同车辆荷载、不同的PCPB厚度、不同荷载作用位置等因素下,路面各结构层的应力应变情况并与以往半刚性基层做出比较,从而得出该结构在减少裂缝、延长路面使用寿命和质量方面的作用机理;应用ANSYS有限元分析方法,验证车辆荷载作用下PCPB作为路面基层对沥青面层的力学响应;最后通过正交试验,确定PCPB的最佳结构组合形式。     

车辆随机荷载作用下半刚性路面的动响应分析

路面车辆的多样性和路面的不平整性会使路面行车荷载具有随机性。采用ANSYS建立半刚性路面分析模型,利用MATLAB生成随机行车荷载,研究了不同速度、荷载幅值与方差的随机荷载作用下路面的动响应。研究表明,当行车速度一定时,路面动变形随荷载均值和方差的增加而增大;荷载均值越大,加载过后的路面回弹波动越强;当荷载幅值与方差一定时,行车速度变化对路面的影响较小。     

橡胶应力吸收层对半刚性基层沥青路面力学特性的影响分析

运用有限元分析软件ANSYS(V12.1)建立半刚性基层沥青路面结构模型,对比了半刚性基层沥青路面在静荷载以及静荷载和水平荷载耦合作用下,设置高弹性橡胶沥青应力吸收层前后的路面结构力学响应,通过分析发现:路表竖向位移对水平荷载不敏感,高弹性橡胶沥青应力吸收层对路面整体刚度的影响随着水平荷载系数的提高而有所提高;沥青层底弯拉应力对水平荷载不敏感,高弹性橡胶沥青应力吸收层对路面整体强度的影响维持在23%的水平;沥青层最大剪应力随着水平荷载提高而显著增大,高弹性橡胶应力吸收层对路面整体抗剪强度的影响同样随水平荷载提高而提高,当水平荷载系数为0.5时,整体抗剪强度提高率为32%。     

混凝土路面板与基层的层间处理措施

将基层与混凝土路面板的层间接触处理成半连续或半滑动状态,可以消除温度应力在桥头或结构物附近产生的破坏作用.将基层与混凝土路面板的层间接触处理成半连续或半滑动状态,可以降低路面板胀缩缝处的伸缩幅度,以克服行车荷载及应力在接缝处出生的破坏.     

不同层间状态对沥青路面U形破坏的影响

为了分析不同层间接触状态对沥青路面"U形"破坏的影响,以典型半刚性基层沥青路面为研究对象,选择纵向水平拉应力σ3和竖向剪应力τ13作为表征U型开裂的力学指标,利用ABAQUS有限元软件,分析了层间接触条件对沥青路面力学的影响。计算结果表明:层间接触状态对沥青路面"U形"破坏的产生有显著的影响,且面层接触状态对路面"U形"破坏的产生的影响程度要比基面层间接触状态对其的影响程度大得多。因此,若想有效地控制"U形"破坏的产生,需加强沥青面层之间的粘结。     

基于BISAR软件的路面结构受力分析

运用BISAR3.0计算程序对半刚性基层沥青路面结构进行分析,在不同的半刚性材料模量,不同层间接触以及不同荷载作用下,分析路表弯沉、半刚性基层层底拉应力和沥青面层层底拉应力三个指标的变化。由此得出不同情况下路面结构的受力规律,为路面结构设计提供参考。     

沥青路面层间接触面积临界值的计算方法

采用分形理论、层间接触理论,建立了沥青路面(面层/基层)层间接触模型,从微观上对沥青路面层间接触状态进行了分析.根据级配计算了沥青路面层间接触面积临界值的大小,提出了依级配定量计算沥青路面层间接触面积的方法,并分析了沥青路面微观结构与宏观路用性能之间的关系.     

超重载对改建沥青路面结构影响的有限元分析

以有限元软件ANSYS为计算工具,应用弹性和弹塑性理论,对重载沥青路面结构进行数值分析,研究了路面结构在双轮车辆荷载作用下的力学响应,提出了路面设计指标增加沥青层层底拉应变和路基顶面压应变控制指标。     

排水沥青路面合理厚度研究

通过建立基于粘弹性理论有限元模型,对标准轴载作用下排水性沥青路力学响应进行研究,对不同厚度下路面力学分布规律、温度应力对排水沥青路面影响、半刚性基层裂缝在排水性沥青路面内扩展情况等进行了计算,并以计算结果为依据从优化排水性路面结构、防止循环温度荷载对路面破坏、路面抗裂性能等角度出发对排水性沥青路面的厚度进行了推荐。     

层间结合状态对半刚性路面力学响应的影响

针对半刚性基层沥青路面的特点,通过基面层间结合状态的变化,运用BISAR程序分析了其对半刚性路面结构中的应力和弯沉的影响,得出了层间结合状态的恶化会对路面结构造成很大影响的结论,以促进半刚性路面结构力学性能的研究。