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.     

既有半刚性基层沥青路面大修处治策略

为了科学地进行高等级公路既有半刚性基层沥青路面结构大修处治策略,利用Abaqus有限元软件建立路面结构分析模型,分析了路面结构层参数对半刚性底基层抗疲劳寿命的影响,并应用北京市高速公路典型路段的实际数据对计算结果进行了工程验证分析,提出了既有半刚性基层沥青路面大修处治策略.研究结果表明:基层厚度、底基层厚度、面层厚度、交通荷载大小对半刚性底基层疲劳寿命的影响较为显著,路基模量和底基层模量的影响次之,面层模量和基层模量等路用材料刚度的影响相对较小.高速公路实际应用状况也表明:沥青路面首次大修年限与沥青面层总厚度的相关性相比路面结构总厚度更加显著,较厚沥青面层的路面结构具有较长的使用寿命;材料模量出现一定衰变,并不影响路面结构的耐久性基础,旧路结构通过加铺增加面层厚度,在不进行全面翻修改造的情况下,仍可以使路面结构具有充足的耐久性,延长其使用寿命.     

探讨路面底基层弯沉值偏大的原因

路面底基层设计弯沉值的大小主要取决于土基的回弹模量,而影响土基回弹模量的因素很多,特别是含水量对回弹模量的影响最大。因此,在压实工作中要经常注意观察与检测土的含水量,并视需要采取相应措施,尽可能消除和减轻水对路基造成的危害。     

高液限土路基弯沉控制方法及应用

为解决高液限土路基填筑中弯沉难控制的问题,根据刚度补偿理论和弯沉等效原则,以弯沉为控制目标,提出高液限土路基弯沉控制方法。该方法以下路堤回弹模量、路基各层顶面回弹模量和填筑厚度为计算参数,通过理论计算得到各层填料所需的材料模量,结合室内试验结果选择合适的填料,确定路基弯沉控制的填筑方案,并可根据路基现场施工效果动态调整。以海南省内国道G360公路为依托工程,依据该方法制订方案,铺筑试验路,并进行现场试验验证。结果表明,路基顶面弯沉满足验收要求,且与验收值误差较小。该方法可有效控制路基弯沉,指导高液限土路基施工与质量控制。     

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。     

干线公路沥青路面设计参数对结构应力的影响

为了合理选择干线公路沥青路面结构设计参数,提高其在使用年限内的性能,应用BISAR程序,选取代表路段,分析了干线公路沥青路面结构参数对基层底面应力的影响,并采用正交试验法进行了结构层参数变化的敏感性分析.研究结果表明:面层底部压应力与基层底部拉应力随着各结构层厚度的增大均逐渐减小,而路面各结构层模量的变化对结构层应力影响不同,面层底部压应力与基层底部拉应力基本随着面层与基层模量的增大而上升,而随着底基层与土基模量的增大则减小.对基层层底应力,各因素影响显著性程度不一样,基层与底基层厚度与模量的变化对其影响显著.因此在干线公路沥青路面设计与施工中,应注重基层与底基层的厚度与刚度.     

微粘结级配碎石基层沥青路面结构分析

目的 找寻适应重、中交通等级的合理的微粘结级配碎石基层沥青路面结构.方法 拟定微粘结级配碎石沥青路面结构,利用有限元软件计算各结构参数变化对弯沉、沥青层底拉应力等设计指标的影响,给出适应重、中等级交通量的合理路面结构.结果 在重、中交通荷载作用下,推荐级配碎石上基层沥青路面级配碎石层厚度为12～20 cm,面层厚度为5～10 cm,半刚性基层厚度为15～ 20 cm.结论 在重、中交通荷载作用下,提高微粘结级配碎石模量,能很好地改善路面结构受力,合理的微粘结级配碎石基层能够在防治反射裂缝同时,较好地满足交通荷载需求.     

半刚性基层沥青路面面层剪应力峰值的影响因素

目的探讨沥青路面面层剪应力峰值变化规律和影响因素.方法运用多层弹性体系理论,双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、模量变化以及层间状态的不同,分析半刚性基层沥青路面剪应力峰值的变化规律和影响因素.结果沥青路面剪应力峰值会随面层厚度的增加而减小,随基层厚度的增加而增大;沥青路面使用过程中面层模量变化以及设计选取基层模量过高会导致剪应力峰值的提高;层间出现滑移也将导致沥青路面剪应力峰值的大幅度增加.结论路面结构层模量变化及层间连接状态的不同对沥青路面剪应力峰值有显著的影响;路面结构层厚度对沥青路面剪应力峰值的影响相对较小,但也不容忽视.设计和施工过程中应充分考虑沥青路面剪应力的影响因素并加以控制.     

基于控制裂缝和车辙的半刚性基层沥青路面力学行为分析

针对目前重载车辆、高性能材料和大厚度结构层的采用,结合半刚性基层沥青路面在使用过程中出现的裂缝和车辙,通过分析不同荷载情况下半刚性基层和沥青面层在改变厚度和模量时的路面结构力学行为,研究路表弯沉、层底拉应力、拉应变和剪应力、剪应变的变化,提出了可以减少路面裂缝和车辙的半刚性基层和沥青面层的厚度和模量范围,改善了路面结构层受力,增强半刚性基层在高等级路面结构中的适应性。分析结果表明:控制裂缝为目的时,沥青面层厚度宜选用17~24cm,半刚性基层厚度宜选用35~50cm;沥青面层模量不宜大于2 500MPa,半刚性基层模量宜在1 400~2 500MPa;控制车辙为目的时,沥青面层厚度宜选择16~25cm,模量宜为1 800~3 000MPa,半刚性基层模量宜为1 600~3 000MPa。     

沥青路面结构足尺力学响应实测与仿真

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,通过基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究.采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应,利用单轴压缩动态模量试验获取沥青混合料的粘弹性参数,通过FWD弯沉盆反算得到基层及土基的弹性模量,利用接触痕迹得到轮胎的接触面分布;通过单轴压缩动态模量试验及四点弯曲动态模量试验对传感器进行了标定.在此基础上,采用有限元软件ABAQUS建立基于实测参数的路面结构力学仿真模型,分析路面结构在不同加载位置和速度下的力学响应,并与实测结果进行对比.结果表明:所建立的路面力学仿真模型能较合理地模拟沥青层底三向应变、半刚性材料层底纵向、横向应变以及土基顶面的压应力.沥青混合料粘弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点.随着温度的增加和加载速度的减小,沥青层底三向应变、半刚性基层底的水平应变以及土基顶面压应力的响应幅值增加.     

泡沫沥青冷再生混合料在道路大修工程中的应用研究

为了确定泡沫沥青冷再生混合料的适应交通等级及合理的层位结构,对泡沫沥青冷再生混合料的路用性能进行试验研究,认为泡沫沥青冷再生混合料可应用于各级道路的基层.根据我国现行规范及国内典型案例,拟定出高、低等级下沥青道路合理路面结构厚度组合,并利用ANSYS软件进行建模模拟,计算出不同厚度组合下的路表弯沉及基层层底拉应力.并通过数值分析得出各层厚度及旧路面模量对于泡沫沥青冷再生路面性能的影响,得出旧路面强度对大修沥青路面使用性能有重要影响的结论.通过反算累计标准轴载作用次数,并对比我国交通等级的规定,提出泡沫沥青冷再生混合料应用于道路大修工程中合理的路面结构组合.     

耐久性沥青路面混凝土基层轴载换算研究

刚性基层耐久性沥青路面作为一种新型的路面结构,现行规范对于上覆沥青层水泥混凝土路面的设计思路对其并不适用,其轴载换算公式由于没有考虑刚性基层沥青路面结构的特点,得出的结果存在较大误差。依据普通混凝土及贫混凝土的疲劳方程,结合耐久性沥青路面混凝土基层在标准轴载和不同轴-轮型荷载作用下回归得出的荷载应力计算公式,按照混凝土基层等效疲劳损伤原则,推求得出单轴-单轮、单轴-双轮组、双轴-双轮组荷载换算为标准轴载的公式。结果表明:得出的轴载换算公式可充分考虑混凝土基层耐久性沥青路面基层厚度、基层模量、地基模量结构设计参数的影响,具有良好的实用性,可为路面结构设计提供依据。     

应用弯沉盆反算土基回弹模量

为准确反算土基回弹模量,利用层状弹性体系理论和冲击荷载沿路面结构下传扩散的特点,建立了路表变形响应与模量反算模型.通过层状弹性体系计算程序计算路表弯沉值,构建结构层参数与路表弯沉值之间一一对应的数据库,并基于此数据库建立了由路表弯沉盆反算土基回弹模量的回归模型.理论弯沉盆和实测弯沉盆反算的算例分析表明:计算结果与国内外一些著名的反算程序差异不大.距离荷载中心较远位置处的路表变形响应只受到土基的影响.     

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。     

公路隧道复合式路面结构的力学性能研究

建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型,对单轴双轮轴载作用下的隧道复合式路面结构接缝处沥青混凝土内部和界面处应力进行了分析比较,确定偏载为最不利加载位置,提炼出关键的设计指标：纵缝边缘加载位中心对应的沥青层底水平拉应力和接缝处沥青层顶面竖向剪应力。通过对不同沥青层厚度、不同弹簧刚度以及不同基岩模量和基层模量下沥青层应力曲线响应进行探讨分析,确定出接缝具有较好的传荷能力,可以有效降低沥青层的厚度,设置模量较高的基层,有利于降低对接缝传荷能力的依赖。     

交通荷载下沥青路面结构动力响应理论研究

采用移动荷载下黏弹性层状体系动力学模型，分析加厚式半刚性基层结构、改进型半刚性基层结构、倒装式路面结构和全厚式路面结构等4种典型沥青路面结构在标准荷载工况和超载100％工况下的动力响应，研究各种路面结构之间差异．结果发现，面层底部水平剪应变对路面结构使用寿命影响最为严重．