沥青路面层状粘弹性半空间轴对称问题的求解

沥青路面中的沥青材料是一种典型的粘弹性材料,利用积分变换和传递矩阵的方法推导了沥青路面多层粘弹性半空间轴对称问题的解析解,引入F.Durbin的方法实现Laplace逆变换,通过实例计算路表弯沉表明初始时段所得结果与弹性解基本一致,随着时间的推移,沥青路面多层粘弹体系路表弯沉增大,说明随时间的推移,沥青材料的粘性起到更大的作用,反映了粘弹材料的蠕变变化规律,这与沥青路面实际情况相符.此方法可以很容易推广到沥青路面多层粘弹体系动力学问题之中.     

多层粘弹性半空间轴对称问题的理论解

利用积分变换和传递矩阵的方法推导了多层粘弹半空间轴对称问题的理论争。引入Ｆ．Ｄｕｒｂｉｎ的方法实现Ｌａｐｌａｃｅ逆变换,通过实例计算路表弯沉表明初始时段所得结果与弹性解基本一致。随着时间的推移,多层粘弹体系表面弯沉增大,这种现象说明随时间的推移,材料的粘性起到更大的作用,与实际情况相附。本文的方法可以很容易推广到多层粘弹体系的动力学问题之中。     

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。     

FWD动荷载作用下沥青路面层状体粘弹解与弹性解分析

利用传递矩阵方法,推导出了多层粘弹性半空间轴对称问题在FWD动荷载作用下,层间完全接触情况的解析解,并同时还成功的应用F.Durbin的拉普拉斯逆变换的数值方法,求解出了多层粘弹性体的时域解。还给 出了路表弯沉的计算实例,并与弹性解计算结果加以对比,分析表明结果可靠。     

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.     

行车和温度荷载作用下沥青路面的松弛响应分析

目的研究沥青混凝土路面在行车和温度荷载作用下的松弛特性,更好地做到防裂控制工作．方法确定黏弹性材料参数及能够反应温度、沥青混合料黏弹性本构关系,建立典型的路面结构三维有限元模型,模拟面层材料在不同初始变形的应力状态,分析路表弯沉、沥青面层层底和土基顶面的响应．结果沥青路面在荷栽和温度作用下,面层黏弹性材料会使路面应力减小．面层层底和基层层底应力会发生松弛,最后趋于稳定值;在行车载荷作用下弯沉会随着时间的推移发生回弹,最后逐渐趋于稳定．结论松弛是材料本身属性与其他因素无关;应力松弛模量越小,松弛性能越好,低温抗裂性越好．     

非均布动载荷下沥青路面粘弹性有限元分析

为探求水平力对路面力学响应的影响,按照粘弹性层状体系理论,采用ANSYS软件建立半刚性基层沥青路面有限元分析模型,分析了非均布动载荷下路面的力学响应,与只有垂直力作用下路面力学响应相比,水平力和垂直力共同作用下沥青面层的弯沉增大,各层尤其是沥青面层的正应力增大,沥青面层的剪应力及应变增大,在路面动载响应的研究中加载水平力是必要的。     

行车荷载作用下沥青路面的动粘弹性分析

行车荷载作用下的沥青路面响应对沥青路面的设计和维护具有重要的参考意义.本文利用有限元方法,基于粘弹性理论和结构动力学理论,考虑了路面层间接触状态,分析了行车荷载作用下沥青路面的结构响应.结果显示,层间接触状态越好,路面的弯沉响应和应力响应越小;由于沥青材料的"剪切变稀"特性,结合行车荷载下路面的剪切应力分布特征,在轮迹两侧会形成拥包;路面的自振会对同振型方向的结构响应存在较大影响.     

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．     

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.     

动荷载作用下纤维沥青路面的黏弹性响应

目的为了分析动荷载作用下纤维的加入对路面黏弹性响应的影响.方法以Burgers模型模拟纤维沥青混凝土的黏弹性性质,基于黏弹性理论,应用有限元方法分析单周期动荷载作用下,不同荷载作用时间对不同纤维沥青路面的路表各点最大竖向位移和卸载后加载中心点竖向位移的影响规律.结果纤维加入到沥青路面后,减小了路面的竖向位移;对于不同纤维沥青路面结构,在荷载作用时间较短时,路面结构的流变性质不显著;荷载作用时间较长时,卸载后还有部分残余变形不能恢复,但路面响应规律基本相同.结论纤维的加入提高了路面的整体变形能力,但没有明显改变沥青混凝土的黏弹性性质;在单周期动荷载作用下,若荷载作用时间很短时,可以忽略纤维沥青混凝土的黏弹性特征.     

Surface deflection-based reliability analysis of asphalt pavement design

The surface deflection of asphalt pavement reflects the strength and stiffness of the entire structure, which can be used to evaluate the rutting life of asphalt pavements. However, it is influenced by various stochastic variables including traffic loads, material properties and structural thickness of each pavement course. The uncertainty of above stochastic variables is of significance for accurately predicting the rutting life of asphalt pavement. In this study, the statistical characteristics of stochastic variables of asphalt pavement were assessed based on the field data collected from asphalt pavement projects. A unique formula with a fairly good accuracy was found using multiple linear regression based on numerical simulation results to ease the calculation of pavement deflection during the reliability analysis. It is shown that the stochastic variables of asphalt pavement can be well characterized by normal distribution or logarithmic normal distribution. The regressed formula to calculate the surface deflection of pavement has a fairly good accuracy with an error of less than 6.0% compared to the numerical method. The proposed surface deflection-based reliability analysis can be used easily to evaluate the influence of input parameters on the rutting life and to guide the structure design of asphalt pavement with required reliability.

     

Analysis of asphalt pavement structural response from an accelerated loading test

This study was to compare theoretical calculation and practical measurement structure response of asphalt pavement. Analysis of the pavement layer moduli was determined from a Back-calculation of Falling Weight Deflectometer (FWD) data and the measured stiffness moduli of asphalt layer cores. The pavement response was calculated using a theoretical model and the measured strain response at the bottom different layers. Layered elastic theory was used to back-calculate the layer moduli and three different theory models were used to forward calculate the strain and deflection. The models were: Layered Elastic Theory (LET), the Method of Equivalent Thicknesses (MET) with linear elastic and the Finite Element Method (FEM) where asphalt layer may be viscoelastic. The results showed that the calculation structure response from FEM was consistent with measured results.     

沥青路面超孔隙水压力计算的刚度矩阵法

目的 分析浸水沥青路面的应力状态。解决高速公路沥青路面的水侵害问题．方法 将浸水沥青路面视为多层饱和弹性半空间轴对称体，利用Hankel和Laplace积分变换等数学方法以及Boit固结方程，推导出任意一层浸水沥青路面超孔隙水压力的刚度矩阵，再按传统的有限元方法组成总体刚度矩阵．通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Hankel和Laplace积分逆变换．结果 得到了外荷载作用下沥青路面超孔隙水压力问题的精确解．结论 在路面的面层中以及面层与基层的接触面附近，超孔隙水压力出现最大值．     

纤维沥青路面抗裂性能机理分析

针对沥青路面反射裂纹病害较为普遍的现状,以漯河市旧路改造项目,通过室内低温抗裂实验,结合平面应变有限单元法,验证了纤维材料对沥青路面抑制反射裂纹扩展的有效性。基于动力学,结合粘弹性力学理论,根据室内试验得出纤维沥青路面的本构关系,以动态应力强度因子为表征参量,探讨了纤维沥青路面在单周期垂直载荷和水平载荷共同作用下的动力特性,分析了车辆制动对纤维沥青路面工作性状的影响,研究了阻尼比,回弹模量的变化对动态应力强度因子影响。数值结果表明：掺加纤维后对沥青路面的工作性能有了较大改善,动态应力强度因子明显降低,对抑制沥青路面反射裂纹扩展起到了显著的作用。