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.     

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.     

下伏采空区的柔性基层沥青路面力学分析

针对地下采空区的分布,建立了ANSYS模型,分别研究了典型柔性基层和半刚性基层路面结构下采空区在6种不同位置时,路表弯沉、路面各层间应力应变的变化情况,从而得出了地下采空区对路面结构的影响规律,并对这两种不同的结构类型做出分析和比较.     

基层对水泥路面长期性能的影响研究

基层力学参数对水泥混凝土路面板的受力有很大的影响。采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,从而减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

超薄白色罩面(UTW)荷载应力分析

采用正交各向异性接触模型模拟UTW层间接触状况,利用ANSYS进行结构计算,发现纵缝边缘中部为板底拉应力的临界荷位,而板角处为层间剪应力的临界荷位;计算发现,增大界面抗剪能力．保持层间界面连续,可减小板底拉应力;超载是导致板开裂的一个重要原因。而且结构组合越弱。超载应力比就越大。文章同时分析了旧沥青面层厚度、模量、罩面板平面尺寸和厚度、基层模量及层间接触条件对板底拉应力或层间剪应力的影响规律,为UTW路面设计提供了一定的基础。     

面层与基层层间摩擦系数对应力强度因子影响的研究

开裂为沥青混凝土路面中存在的主要问题。基于线弹性断裂力学理论,采用ABAQUS软件中的平面应变单元法,分别分析了变温作用下裂缝的长度、面层与基层层间摩擦系数态对含表面裂缝和含反射沥青混凝土路面的应力强度因子分布规律的影响。得出了含表面裂缝和反射裂缝路面体的应力强度因子均随着裂缝长度的增加逐渐增大。表面裂缝裂尖位于面层中时,应力强度因子随着摩擦系数的增加而逐渐减小;裂尖位于基层中时,应力强度因子随着摩擦系数的增加而逐渐增大。反射裂缝裂尖位于基层中时,应力强度因子随着摩擦系数的增加而减小;反射裂缝裂尖位于面层中且长度小于某一值时,应力强度因子随着摩擦系数的增加而增大;反射裂缝裂尖位于面层中且裂缝长度大于某一值时,应力强度因子随着摩擦系数的增加而减小。     

不同层间接触状态下的水泥混凝土路面力学响应分析

本研究基于水泥混凝土路面结构建立力学计算模型,对水泥混凝土路面在使用阶段及早期收缩变形阶段的力学响应进行计算和分析.研究结果表明:层间作用对混凝土路面在使用阶段影响不大;层间作用对面层早期收缩变形的限制是导致面板底部出现裂纹的主要原因,水泥混凝土路面设计时应保证层间光滑接触.     

不同类型基层设计参数计算分析研究

采用正交分析方法,选取基层厚度、基层模量和底基层模量作为主要影响因素对沥青路面不同类型基层设计参数进行计算分析。路面结构设计中关键因素的正交敏感分析表明,各结构因素的敏感性大小排列为基层厚度底基层模量基层模量;路面承载力计算结果表明,路面承载能力大小排列为刚性基层半刚性基层柔性基层。考虑路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力3项指标和路面的经济性,提出了3种基层类型下沥青路面推荐厚度值。     

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。     

刚性基层复合式路面层间剪应力分析

以连续配筋混凝土路面加铺沥青层结构为研究对象,利用软件ANSYS建立其三维有限元模型,分析了加铺层厚度、加铺层模量及荷载作用位置对层间应力的影响,得到可靠结论。     

基层模量及层间接触对半刚性沥青路面影响分析

采用BISAR3.0分析软件,研究了基层模量及层间接触对半刚性沥青路面的影响,得出了路表弯沉、沥青面层层底、基层层面竖向应力、径向应力、切向应力随层间连续状态、半刚性基层模量的变化趋势。     

基于抗裂考虑的排水性沥青路面应力响应研究

通过建立带有基层裂缝的有限元模型,分析了荷载位于裂缝边缘处时路面应力分布规律,并对不同面层下裂缝处应力分布规律进行研究,得出了路面厚度与裂缝处应力大小的关系。     

基于FWD的层间结合状态分析方法

基于有限元理论,模拟FWD动载作用下路面的工作状态,对计算结果进行了分析,运用非线性多元回归等数值工具,对建立基于FWD的基层层间结合状态分析方法进行了探讨,从而建立一套基于FWD的基层层间结构状态分析方法。     

大间距接缝配筋水泥混凝土路面技术

针对连续配筋混凝土路面(CRCP)易发生冲断破坏的不足,提出了大间距接缝配筋混凝土路面(RCPS)的结构形式,既通过配筋保留了CRCP承载力好的优点,也利用大间距接缝部分释放干缩应力和温缩应力,以实现超重轴载和环境荷载作用下混凝土路面不开裂的目标。本文首先利用ANSYS软件探究了隔离层参数和面层参数对路面结构性能的影响,接着基于室内模型试验确定了隔离层形式,最后依托实体工程验证了RCPS路面结构的合理性。结果表明:降低面层与基层之间的摩擦系数与粘结强度是实施RCPS的关键; PET膜光滑致密的表面可以有效阻止水泥浆渗入基层且成本低廉;试验路出现的最大拉应力仍小于路面的抗拉强度,并且CRCP特有的横向裂缝也未在试验路段出现。     

土工布隔离层与混凝土土板及基层间的关系——基于室内顶推试验的分析

通过对室内顶推试验工作的有效开展分析可知,此为土工布作为隔离层时混凝土板与基层间的接触状态方面研究提供一定的帮助,对试验结果进行分析可知土工布的有效应用,可降低混凝土板与基层间的粘结性,减小两者之间的摩擦力。与此同时,研究人员开展了基于土工布隔离层与混凝土路面排水效果方面的研究工作,并设计了相关模拟排水试验,从中可知土工布隔离层可对基层表面的水分进行有效排出,但会对基层造成一定的损害,因此,做好基层的防水护理工作很重要。