贫混凝土基层沥青路面温度-荷载耦合应力分析

为了分析贫混凝土基层沥青路面在不同路面结构和材料参数下的温度-荷载耦合应力状况,通过三维有限元数值方法,分析了沥青面层厚度和模量、贫混凝土基层厚度和模量及基层缩缝宽度对沥青路面温度-荷载耦合应力的影响.研究表明:沥青面层厚度和基层缩缝宽度对路面温度-荷载耦合应力有显著影响;基层厚度和模量时耦舍应力的影响不显著.适当增加沥青面层厚度对预防反射裂缝十分有效;改变贫混凝土基层的厚度和模量对预防反射裂缝作用不大;适当宽度的基层缩缝对延缓反射裂缝效果显著.     

沥青路面多孔混凝土基层温度应力数值分析

为分析沥青路面多孔混凝土基层温度应力,建立多孔混凝土基层沥青路面三维有限元模型.通过数值计算方法,分析多孔混凝土基层沥青路面的温度场,提出各自然区划内的最大温度梯度变化范围.研究了面层厚度、多孔混凝土基层厚度及模量、地基模量对温度应力的影响.对条件相同的计算结果进行了对比分析,结果表明:基层温度应力随着面层厚度的增大而减小,随着基层与地基模量比的增大而增大,随着基层厚度的增大而增大.     

海绵型道路沥青路面排水基层结构力学分析

发展海绵型道路是提高城市防洪、排涝、减灾能力的一种有效措施。为了研究海绵型道路沥青路面排水混凝土基层的应力状态,建立了排水混凝土基层沥青路面三维有限元模型。采用横观各向同性弹性本构关系模型模拟沥青路面结构层间接触状态。利用数值方法对排水混凝土基层沥青路面进行了力学分析。研究了沥青面层厚度、排水混凝土基层厚度、地基模量对基层应力的影响。结果表明:基层荷载应力随基层厚度的增大而减小,随着面层厚度的增大而减小,随着基层与地基模量比的增大而增大;基层温度应力随着基层厚度的增大而增大,随着面层厚度的增大而减小,随着基层与地基模量比的增大而增大。     

AC+CRC复合式路面反射裂缝的有限元分析

为给复合式路面的使用寿命预估提供参考, 采用有限元软件建立了带裂缝的沥青混凝土罩面连续配筋水泥混凝土(AC+CRC)复合式路面结构应力分析模型, 对在正载和偏载作用下沥青面层正应力和剪应力分布进行了分析.计算了沥青层荷载型反射裂缝应力强度因子, 分析出结构层厚度、模量、配筋率、层间结合状态对AC层反射裂缝扩展的影响.分析结果表明, 增加AC层厚度及底基层模量、提高CRC层配筋率、改善层间结合状态等均能较好地抑制复合式路面反射裂缝的发展, 而CRC层厚度及模量、AC层模量对复合式路面反射裂缝的发展基本没有影响.研究结果可为AC+CRC复合式路面结构设计提供一定的理论依据.     

沥青加铺旧混凝土路面复合结构行为分析

目的为探求圆形均布荷载作用下双层地基上沥青加铺旧水泥混凝土路面复合结构的受力性能.方法采用弹性地基上的多层薄板理论,建立了双层地基上多层复合路面的统一计算模型.结果得出了有沥青加铺层刚性路面的求解方法,其混凝土板底弯沉及应力值与AN-SYS有限元分析结果吻合较好.同时对有沥青加铺层的旧水泥混凝土复合路面进行了参数分析.结论混凝土板底最大弯沉随沥青层和旧混凝土板厚度、弹性模量及路基回弹模量增大而减小;混凝土板最大应力值随沥青层和旧混凝土板厚度、沥青层弹性模量及路基回弹模量的增大而减小,并随混凝土板弹性模量增大而增大.其中混凝土板厚度和路基回弹模量影响最为显著.     

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.     

沥青混凝土路面抗车辙性能有限元分析

通过分析车辙病害发生的主要原因,确定形状改变比能为其评价指标。建立有限元模型,以面层结构内形状改变比能为研究对象,分析了高温条件下沥青面层内的抗车辙区域,并分别研究沥青面层厚度、模量、以及基层模量对沥青面层抗车辙变形能力的影响规律。结果表明:面层内主要抗车辙区域为中面层,路面结构中面层的整体模量,各层模量比,面层厚度,基层模量对面层抗车辙性能均有一定的影响。     

半刚性基层材料动态模量的衰变规律

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.

     

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.     

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．     

沥青路面贫混凝土基层应力计算

为分析贫混凝土基层沥青路面新型路面结构的基层应力情况,通过有限元分析方法计算贫混凝土基层的荷载应力,并利用弹性层状体系理论分析沥青面层厚度对其影响,由此推导出基层荷载应力的计算公式.根据不同自然区划的温度场和最大温度梯度,得出贫混凝土基层沥青路面中的基层温度应力的有限元解,于此提出了基层温度应力的计算公式.上述两公式为贫混凝土基层沥青路面结构中基层厚度设计的重要依据.     

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。     

基于温度场的长公路隧道内水泥混凝土路面横缝间距的确定

针对长公路隧道内外路面工作温度环境的差异,研究长公路隧道内水泥混凝土路面的合理横缝间距.采用有限元方法分析了水泥混凝土路面横缝间距分别为4m、8m、12m和16m时,不同面层板厚度、不同轴载、不同基层厚度、不同基层模量和不同基岩模量对水泥混凝土路面板底最大弯拉应力和位移的变化规律,以及不同横缝间距下水泥混凝土路面温度应力变化状况,表明长公路隧道内水泥混凝土板长变化对水泥混凝土板的温度应力影响较小,验证了进入长隧道73 m后水泥混凝土面层横向接缝间距增大至8～12m的可行性.分析结果对长公路隧道内水泥混凝土路面设计和材料选择提供了理论基础.     

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。     

水泥砼路面胀缝设置与板内温度应力的分布

水泥砼路面胀缝破坏是路面工程常见疾害之一,分析路面温度变化、应力、变形间的关系、合理设置胀缝,将提高砼路面使用年限,获得较好的行车条件。     

沥青路面合理结构厚度研究

为了确定沥青路面合理结构厚度,分析研究了沥青路面的半刚性基层厚度或粗粒式沥青混凝土上基层(即粗粒式沥青混凝土下面层)厚度与结构疲劳损伤之间的关系,选择了两种典型高速公路常用沥青路面结构和以往较成功的路面结构及参数,应用SHELL公司Basir3.0程序计算在标准轴载作用下不同路面结构厚度的路表理论弯沉、粗粒式沥青混凝土层底面理论弯拉应力、半刚性基层底面理论弯拉应力和半刚性垫层底面理论弯拉应力,计算分析得到路面结构的合理厚度;并进行了经济分析.     

Mechanical Properties of Sustainable,Self-healing Porous Asphalt Concrete

Long lifetime sustainable porous asphalt concrete containing steel fibers was designed. The material is self healing in such a sense that some external stimulus is needed in the form of heating by induction energy. Steel wool was added to porous asphalt concrete to enhance its electrical conductivity and induction heating was applied to increase the temperature to heal the micro-cracks and repair the bonding between aggregate and binder. The main purpose of this paper is to examine the mechanical properties of this sustainable porous asphalt concrete including indirect tensile strength,work of fracture,particle loss resistance and water sensitivity. It is found that adding steel fibers to porous asphalt concrete to increase the healing performance also can improve its overall mechanical properties.     

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．     

贫混凝土疲劳方程的建立及其应用研究

贫混凝土用于水泥混凝土路面或沥青混凝土路面基层时,和面层一起受到荷载应力和温度应力的反复作用,路面应力分析和结构设计时应考虑其疲劳性能.在室内贫混凝土小梁弯拉疲劳试验的基础上,分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出其疲劳寿命服从双参数威布尔分布,据此建立了不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程.根据此疲劳方程,得出贫混凝土的疲劳性能优于其他常用半刚性基层材料,并建立了贫混凝土作为水泥混凝土路面下面层荷载应力计算的疲劳应力系数,以及作为沥青路面基层层底弯拉应力验算的弯拉强度结构系数.