长江隧道刚性基层沥青路面的抗车辙性能

以国家863项目"抗滑、阻燃、降噪多功能隧道路面结构设计与铺装技术"为依托,以武汉长江隧道工程为背景,根据长江隧道路面大纵坡、刚性基层的特点,采用德国汉堡车辙试验方法分析了应用于武汉长江隧道沥青路面面层新型材料AFNA-13和普通沥青混合材料SMA-13的抗车辙性能,并运用有限元方法计算比较了2种材料结构的抗车辙性能,同时对长江隧道路面结构的抗车辙性能进行了有限元模拟分析.得出在相同循环车载作用下,AFNA-13材料比SMA-13材料具有较好的抗车辙性能,沥青路面面层厚度是影响路面的抗车辙性能的主要因素.武汉长江隧道所采用的路面结构具有较好的抗车辙性能.     

旧沥青路面上加铺水泥混凝土层的力学分析

水泥混凝土加铺层作为一种新型、有效,快速、经济且简便的旧沥青路面维修技术,虽在美国己进行了大量试验路研究,但在路面应力分析方面尚属空白.本文借助大型有限元分析软件ANSYS建立三维道路实体结构模型,对旧沥青路面水泥混凝土加铺层的复合路面结构进行力学分析.分析了:车辆荷载作用下结构层弹性模量和厚度的变化对路面加铺层的受力影响;温度作用下的温度应力及温度和车辆荷载的耦合作用;对旧路坑槽的修补及旧路面存在的裂缝带来的路面荷载应力的影响进行分析.对水泥混凝土加铺层的设计提出一些有意义的建议.     

基于遗传算法的沥青路面永久变形预估方法

针对沥青路面永久变形的预估方法进行研究.首先分析永久变形的产生机理,以剪应力作为主要力学指标,提出了路面永久变形的预测模型形式;然后,选用沥青混合料AC13作为试验级配,进行60℃单轴贯入抗剪试验、20℃模量试验及不同温度、不同荷载和不同厚度条件下的车辙试验,利用实测模量采用有限元方法计算车辙试件在不同荷载及不同厚度条件下试件内的剪应力分布;最后依据路面结构的剪应力分析结果、车辙试验以及抗剪试验结果,采用遗传算法确定路面永久变形预估模型的参数,得到基于试验数据及力学分析的沥青路面永久变形预估模型.     

旧沥青路面加铺水泥混凝土层路面结构可靠性分析

针对旧沥青路面加铺水泥混凝土层后在使用过程中受到的不确定性影响因素(如荷载、环境及材料自身等因素)影响,建立了基于三维有限元的可靠性计算模型,提出考虑不确定性因素的可靠度计算方法,对于旧沥青路面加铺层设计具有重要的现实意义.通过有限元中的可靠性分析工具,利用蒙特卡罗的拉丁超立方法抽样方法,将影响路面可靠性因素视为输入随机变量,获得了加铺层厚度、累计当量轴次、旧路顶面当量回弹模量等路面设计参数对旧沥青路面加铺水泥混凝土层路面结构可靠性的影响规律,为有针对性地提高旧沥青路面加铺水泥混凝土层路面结构可靠度提供了决策依据.     

沥青路面病害力学研究进展

为促进沥青路面病害力学的研究发展,通过概括国内外的相关研究工作,阐述路面几种主要病害的力学模型和力学机理。 针对道路条件复杂、超载现象严重的现状,梳理沥青路面永久性变形的研究成果,以及国内外目前主要的车辙预测方法;针对沥青路面在反复荷载作用下出现的断裂损伤,研究沥青材料的开裂及损伤力学模型;针对沥青路面水损坏问题,从微观角度分析水损坏机理,并基于流固耦合动力学探究水对沥青路面的影响;针对车辆反复作用下路面抗滑性能下降的问题,研究了路面磨损机理,以及不同因素对道路抗滑性能衰减的作用。     

高速公路沥青路面车辙的产生机理及主要影响因素分析

目的 对沥青路面结构内力进行数值分析,研究路面车辙产生机理和主要影响因素,为防止早期路面车辙提出了调整级配范围等技术措施.方法 采用有限元方法 ,分析影响路面车辙主要力学指标的分布情况;采用现场检测、钻芯取样、沥青抽提、级配分析等试验方法 ,分析了高速公路沥青路面车辙的产生的主要影响因素.结果 半刚性基层沥青路面结构中3～11 cm内为等效压应力、剪应力和剪应变的高值区,中、下面层是出现流动性车辙的主要结构层;沥青混合料级配范围过于宽泛沥青胶结料高温等级偏低、及车辆超载严重等是产生车辙的主要影响因素.结论 采用有限元方法 分析路面车辙问题是可行的,结果 与工程实际相一致,车辙影响因素分析符合辽宁实际,提出的建议可用于指导工程实践.     

水泥混凝土路面沥青加铺结构行为特性分析

通过资料收集、现场调查福建省各地公路和城市道路的“白改黑”工程现状,总结水泥混凝土路面沥青加铺结构的病害类型、特征、原因,得出水泥混凝土路面沥青加铺工程病害主要包括：反射裂缝、推移、车辙、沉陷及其引起纵向裂缝、网裂、坑槽和磨光。反射裂缝、推移是“白改黑”结构主要的破坏模式。旧板接缝、裂缝两侧弯沉差过大、结构设计不舍理是病害的诱发因素,重载、车辆行驶状态等其他因素加快病害的发生和发展。“白改黑”结构存在反射裂缝是不可避免的固有特性,应控制水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的设计施工与材料的敏感因素,减少旧水泥混凝土板裂缝、接缝的弯沉差,合理设计加铺层厚度,控制粘层油喷洒质量,改善加铺层抗车辙、提高抗剪强度和抗水损害性能。     

沥青路面组合结构车辙试验研究

为了研究路面结构对沥青路面抗车辙性能的影响,在车辙试验的基础上,采用有限元方法建立组合结构车辙试验模型,分析组合结构车辙试验的可行性,提出组合结构车辙试验合适的试件厚度宜大于10cm。根据车辙试验设备和试验方法,开发组合结构车辙试模,并提出组合结构车辙试验方法。针对沥青层厚度、层间接触条件和结构层强度比影响因素,进行组合结构车辙试验,进一步验证组合结构车辙试验的可行性,同时分析上述结构因素对沥青路面高温性能的影响规律。研究结果有助于改善高温条件下的沥青路面材料和结构组合设计。     

考虑层间接触的旧水泥混凝土路面 加铺厚沥青层的力学分析

基于试验路段省道120线的路面技术状况,利用有限元软件ABAQUS建立旧水泥路面加铺厚沥青层的三维力学分析模型,并考虑了旧路面与加铺层的层间接触和旧路面间接缝.首先计算分析了结构的温度场,然后分析了结构在温度荷载和车辆荷载耦合作用下调平层厚度对结构力学响应的影响及各结构层的功能需求.得出以下结论：在典型高温天气下,面层顶部的温度高于55℃;温度场变化幅度较大的范围在0~30 cm,增加加铺层厚度可降低因旧路面结构引起的温度应力;加铺层承受了较大的竖向变形,上面层和调平层承受较大的拉应力,是路面由上而下开裂和由下向上疲劳开裂的主要原因;上面层承受着较大的压应力和剪应力,同时下面层和调平层也承受了较大的剪应力;增加调平层厚度,可有效降低调平层的拉应力、压应力和剪应力,可以较大降低对旧路面结构的抗拉强度要求,从而增强了结构抗反射裂缝能力和抗疲劳能力;根据力学分析,给出了各加铺层混合料设计建议.研究成果为改善道路材料设计和提高加铺结构耐久性提供力学理论依据.     

沥青路面加铺层结构可靠性分析

为使沥青路面加铺层设计能够充分考虑原路面整体强度的离散程度,建立旧沥青路面加铺层可靠性分析与评价方法.依据现行沥青加铺层的设计方法,建立以设计弯沉和容许拉应力为控制指标的极限状态方程,给出路面结构可靠性及其度量方法.应用蒙特卡罗法对路面结构可靠度进行了计算.在一定的参数变化范围内,分析沥青加铺层可靠度随旧路当量模量、加铺厚度以及面层模量的变化规律,并用实例对沥青加铺层的可靠度衰减趋势进行了分析.结果表明:加铺厚度和模量对沥青加铺层的可靠度影响很小,加铺层可靠度主要取决于旧路面当量模量和均匀性.提高旧路面的整体强度、降低其不均匀性是有效提高沥青加铺层可靠度的关键.     

开级配沥青磨耗层(OGFC)的研究

开级配沥青磨耗层是一种具有透水、防滑、降噪等功能的开级配混合料，但由于其空隙率较大，因此力学性能不足。针对路用开级配沥青磨耗层(0GFC)混合料的组成成分及其特点，在其最佳沥青用量条件下研究了OGFC沥青混合料的路用性能，并对聚合物纤维改性OGFC混合料的路用性能进行了实验研究。结果表明，在OGFC中加入纤维稳定剂可提高混合料的残留稳定度和抗车辙能力。     

水泥砼路面不同沥青加罩方案的力学响应分析

传统的多层弹性体系理论路面的力学计算方法难以全面地分析水泥砼路面沥青加罩结构的力学响应.利用三维有限元计算工具,分析了水泥路面上不同的加罩结构以及各自不同的层间接触条件、不同的基础处理方法、不同的结构计算参数,在荷载作用下的力学响应,并得出了一些很有意义的结论.     

重载沥青路面结构组合的抗车辙性能分析

为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果进行对比分析;最后,应用光纤光栅智能测试技术对实际路面进行现场应变测试,根据不同路面结构三向应变测试结果评价实际重载沥青路面结构的抗车辙性能．结果表明,单层车辙试验难以准确反映路面结构的抗车辙性能,而双层车辙试验效果良好．在设计抗车辙路面时要考虑不同面层的模量组合,才能最大程度地发挥各层混合料的抗车辙性能．     

基于抗车辙能力分析的沥青混合料路用性能研究

车辙是南方沥青路面比较普遍的一种破坏方式,本文通过一系列试验和数据表明了如何增强沥青混合料的高温稳定性,结果表明：影响沥青混合料高温稳定性的因素有很多,沥青路面车辙量的大小主要与沥青和集料的性质、集料的级配、沥青混合料配比、施工条件、以及抗车辙剂及纤维等的掺量有关。     

路面沥青加铺层层底荷载应力三维有限元分析

反射裂缝是旧水泥混凝土路面沥青加铺层早期破坏的主要形式之一．加铺层层底裂缝处的荷载应力集中是引起反射裂缝的主要原因．通过建立水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型的方法,计算车轮荷载位于最不利位置时,沥青加铺层的厚度及轴载重量对加铺层层底荷载应力的影响,为防止或减缓加铺层的反射裂缝提供参考．     

Duroflex 抗车辙剂对沥青混合料材料性能的影响

研究Duroflex抗车辙剂对沥青混合料材料性能的影响．对不同抗车辙剂掺量下AC-20C沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性进行试验,并与SBS改性沥青混合料材料性能进行对比分析,结果表明：掺加Duroflex抗车辙剂对沥青混合料高温稳定性、低温稳定性及水稳定性均有明显改善作用．     

沥青混凝土加铺层中粘结力试验分析

随着高速公路的发展，土工织物在沥青加铺层中得到广泛应用，土工织物在沥青混凝土加铺层中的粘结与滑移是一个值得重视和进一步研究的问题．对沥青混凝土加铺层与原路面之间的土工织物夹层分别进行了剪切及拉拔试验，对比分析了无纺土工织物对加铺层的抗剪切性能及粘结性能的影响．     

掺加颗粒状抗车辙剂改性沥青混合料配合比设计方法

鉴于掺加颗粒状抗车辙剂沥青混合料配合比设计过程中存在的种种问题,结合其自身特点,对现行的普通沥青混合料配合比设计方法进行了适当改进:①采用矿质混合料合成平均密度作为矿质混合料的有效相对密度以反算混合料的最大理论密度;②直接以目标空隙率所对应的沥青用量作为OAC1.在上述改进的基础上,系统研究并详尽阐述了如何利用马歇尔试验进行掺加颗粒状抗车辙剂改性沥青混合料配合比设计的成套方法.     

水-荷载耦合作用下沥青路面孔隙水压力研究

水-荷载的耦合作用是沥青路面早期损坏的主要原因之一.基于饱和多孔介质理论通过轴对称有限元的瞬态动力分析,计算得到饱和沥青路面内部孔隙水压力的时程变化;分析不同渗透性、车速和荷载条件下的孔隙水压力变化规律.结果表明,荷载的动态作用导致沥青路面内部的孔隙水压力具有波动性质;正负孔隙水压力的循环作用是沥青膜破坏的主要诱因;路面内部存水时,高速、重载将加速沥青路面性能衰减.