大粒径沥青碎石基层沥青路面力学分析

采用大型有限元分析设计软件ANSYS分析大粒径沥青稳定碎石材料作为基层材料时,随着其弹性模量和厚度的变化,沥青路面的路表弯沉和路面结构各层层底的水平拉应力、剪应力的变化规律.用ANSYS对路面结构进行仿真模拟,是一种经济、可行的方法,为路面力学计算提供了有益的参考.     

大粒径沥青碎石加铺层结构反射裂缝调查及应力分析

采用大粗粒径沥青碎石作为裂缝缓解层，利用大粒径沥青碎石的多空隙结构阻断裂缝尖端的扩展路径，消散及吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的应力及应变，减小接缝处加铺层的应力集中现象．采用三维有限元法对设置普通沥青混凝土与大粒径沥青碎石两种类型裂缝缓解层的加铺结构进行力学对比分析可知，后者的荷载应力、温度应力及耦合应力均小于前者的应力值．通过加铺层试验路观测与理论计算分析表明，大粒径沥青碎石裂缝缓解层可有效地防止或减缓水泥混凝土路面沥青加铺层的反射裂缝．     

开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面车辆荷载应力分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一.针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料(Open-graded Large Stone asphalt Mixes,简称OLSM)作为裂缝缓解层的方法,利用其大粒径矿料多、沥青含量少及空隙率大的结构特点消散及吸收裂缝处路面结构应力.介绍了开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面车辆荷载应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,采用三维有限元法,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的车辆荷载应力进行分析,探讨了开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面结构层参数对其车辆荷载应力的影响规律,明确了开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面车辆荷载应力的主要影响参数,为寻求开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的结构设计方法提供理论基础及依据.     

具有柔性基层的半刚性沥青路面三维模型计算

根据实验资料,充分考虑级配碎石层的材料性质,建立了具有级配碎石基层的半刚性沥青路面结构的三维计算模型。分析表明:塑性突出的级配碎石层能优先于沥青面层和半刚性基层吸收路面结构在荷载作用下产生的应变能,从而提高了结构的抗裂及抗疲劳性能;级配碎石层能显著改善路面结构的力学性质,合理的设计能改善路面的使用性能,延长其使用寿命。     

具有柔性基层的半刚性沥青路面三维模型计算

根据实验资料，充分考虑级配碎石层的材料性质，建立了具有级配碎石基层的半刚性沥青路面结构的三维计算模型。分析表明：塑性突出的级配碎石层能优先于沥青面层和半刚性基层吸收路面结构在荷载作用下产生的应变能，从而提高了结构的抗裂及抗疲劳性能；级配碎石层能显著改善路面结构的力学性质，合理的设计能改善路面的使用性能，延长其使用寿命。     

级配碎石上基层沥青路面结构力学响应分析

目的 研究级配碎石上基层沥青路面结构力学响应规律,为级配碎石上基层沥青路面结构设计提供理论依据.方法 采用ABAQUS有限元分析软件,建立路面结构计算的三维有限元模型,通过改变级配碎石基层的模量和厚度,将半刚性基层沥青路面和级配碎石上基层沥青路面结构力学响应结果进行对比分析,并以此计算结果,从材料弯拉疲劳的角度,对级配碎石上基层沥青路面的疲劳寿命进行的分析.结果 级配碎石模量和厚度的变化对沥青面层的剪应力、层底拉应力,以及半刚性基层层底的拉应力都有不同程度的影响,建议级配碎石层厚度为12cm,模量值应选取350～500MPa进行设计.结论 只要合理设计级配碎石基层的厚度和提高模量,该种结构具有较好的应用前景.     

长寿命沥青路面结构层参数的敏感性分析

通过长寿命路面结构层参数的敏感性分析,为路面结构设计提供理论依据.结构层参数敏感性分析采用正交试验法,借助Bisar3.0程序计算沥青层底面拉应变εt,路基顶面压应变εc和半刚性基层底面拉应力σt.计算结果表明:显著水平α=5%时,只有沥青混凝土厚度、碎石层模量和沥青混凝土模量对沥青层底面拉应变有显著影响.其中沥青混凝土厚度对3个指标的影响最大.依据计算结果为陕蒙高速长寿命路面试验路推荐了两种典型结构.     

级配碎石基层非线性对沥青路面结构受力的影响

目的基于级配碎石基层材料的非线性特征,研究级配碎石上基层沥青路面结构力学响应规律,进而为该种路面结构设计提供理论依据．方法通过ABAQUS有限元软件的二次开发,运用Fortran语言对级配碎石非线性本构模型进行编译,建立级配碎石上基层沥青路面结构的有限元模型．结果随级配碎石层和面层厚度的增加,级配碎石非线性沥青路面结构各结构层所受层底拉应力较级配碎石线弹性沥青路面结构都有所增加,路表弯沉变化不大．推荐在中等级交通下的面层厚度为7—15cm,级配碎石层厚度为10—15cm．结论应用该种路面结构时,考虑到级配碎石层非线性对该路面结构受力产生的不利影响,必须确定合理的级配碎石层和面层厚度．     

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.     

具有柔性基层(级配碎石)的半刚性沥青路面设计方法的研究

级配碎石材料在荷载作用下存在一定的塑性变形,这种塑性变形在实际道路上表现为在车辆荷载作用下的路表车辙,本文在吉林通化试验路提出的具有柔性基层(级配碎石)的半刚性沥青路面结构半刚性基层的合理厚度范围的基础上,通过弹塑性有限元的计算,提出采用路表车辙(塑性变形)和沥青下面层层底拉应变控制级配碎石层的厚度来进行具有柔性基层(级配碎石)的半刚性沥青路面结构的设计方法.     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论，采用路面结构有限元法，探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数，包括各结构层厚度、模量和泊松比等，在不同的点位，利用BISAR程序进行力学计算和分析，提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明：在不考虑各结构层材料性能和厚度时，最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内；影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量；对于普通3层沥青层面层结构，上面层和中面层应进行剪应力验算，下面层可根据实际情况确定是否进行验算；验算时，需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

长寿命半刚性基层沥青路面的计算分析

选取半刚性基层沥青路面典型结构,对不同轴载下半刚性层底拉应力的分析发现,典型结构仅适合于超载不严重的交通状态.对混合式沥青路面结构沥青层底拉应变和半刚性层底拉应力进行了计算,得到同时满足沥青层和半刚性层不受疲劳破坏时的沥青层厚度,与国外长寿命路面设计软件PerRoad2.4的计算结果相比,混合式长寿命路面结构更具有经济性.     

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.     

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.     

排水沥青路面新型防水粘结层的应用研究

排水性沥青路面防水粘结层作为路面结构设计中的薄层,不仅要求能够防止雨水渗透到排水沥青面层的下层,同时需要有较强的沥青层与层间的粘结能力。为了解排水沥青路面结构层中一种新型有机硅树脂防水剂以及改性乳化沥青组成的防水粘结层的实际应用可行性,对这种新型的防水粘结层结构进行了初步的防水和粘结性能测试。试验表明这种新型的防水粘结剂对于密级配沥青混凝土的防水性能随着防水剂用量的增加显著增强,同时,在防水性能较佳的防水剂用量条件下,由这种新型防水剂和乳化沥青组成的防水粘结层处理的层间粘结性能较未处理的层间粘结性能优越。综合考虑这些试验结果表明这种新型防水粘结层对改善防水粘结性能有重要意义,可以应用于排水性沥青路面结构中去。     

The influence of material related parameters on the mechanical properties of foamed asphalt mix

By indirect tensile strength （ITS） test and unconfined compressive strength （UCS） test, the influence of various material related parameters, including asphalt foamability, aggregate temperature, mixing moisture content （MMC） and foamed asphalt （FA） content, on the mechanical properties of FA mixes was studied. The results indicated that both asphalt foamability and aggregate temperature greatly affected ITS of FA mixes. Too low aggregate temperature was unfavorable for mechanical properties of FA mixes. Foamed index alone was unfit for the evaluation of asphalt foamability. Compared with half-life, expansion ratio had more prominent influence on ITS of FA mixes. MMC had significant impact on the mechanical properties of FA mixes and should be optimized by trial and test in FA mix design. The mechanical properties of FA mix were sensitive to the change of FA content. Compared with the ITS determined with standard Marshall specimens, both the ITS and UCS determined with static compressed specimens by 15 cm diameter were more effective in terms of choosing the optimal asphalt content for FA mixes.     

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.     

沥青路面就地热再生关键技术应用研究

针对宁夏高速公路沥青路面出现的车辙、桥头跳车、局部拥包等病害,结合养护维修工程的实际,采用就地热再生施工技术对病害路段进行修复.通过试验分析了再生剂用量对混合料性能的影响,给出了采用Superpave技术设计再生沥青混合料的步骤.得出了不同再生剂掺量与沥青三大指标的的对应关系,根据试验结果确定添加沥青用量4.5%的再生剂、级配添加25%新料后再生混合料级配满足目标要求,新料的沥青用量为2.5%,合成再生混合料的沥青用量为4.2%.沥青路面就地热再生技术修复路面可充分利用旧有材料,降低铺路成本,具有比较重要的实际应用意义.     

沥青路面结构参数变化对路表弯沉值影响分析

采用基于弹性层状体系理论的BISAR 3.0软件,在层间接触关系为完全连续条件下,详细分析了沥青路面结构的路基回弹模量、基层回弹模量、面层回弹模量、基层厚度及面层厚度对路表弯沉值的影响规律.通过分析,发现路基回弹模量是路表弯沉值的主要影响因素,路基回弹模量与基层厚度组合变化对路表弯沉值的影响比路基回弹模量与底基层厚度、面层厚度组合变化影响大,提出了影响沥青路面结构层设计的最不利组合形式,为沥青路面结构组合设计提供参考依据.