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.     

高粘性沥青应力吸收层防治反射裂缝研究

为提高半刚性基层沥青路面的防反射裂缝能力,采用高粘性沥青、改进的Superpave方法设计了富沥青、砂粒式的应力吸收层沥青混合料.试验研究表明,高粘性沥青应力吸收层混合料具有极好的低温变形、抗疲劳及弹性恢复能力,并具有较高的抗拉伸能力,能有效延缓沥青路面反射裂缝的发生,采用此材料铺筑的试验路和观测结果验证了室内试验的结论.     

沥青路面反射裂缝产生机理及沥青性能评价

反射裂缝是沥青路面的主要病害之一,设置沥青应力吸收层是预防反射裂缝的重要措施之一,沥青结合料是应力吸收层沥青混合料的重要组成部分。分析了反射裂缝产生与扩展的机理,交通荷载及温度作用是引起反射裂缝的主要原因,提出了防治反射裂缝的措施,通过沥青常规试验及SHRP沥青试验对某高速公路半刚性沥青路面应力吸收层沥青混合料选用的沥青进行了性能评价,结果显示其各项指标都达到了技术要求,能够满足应力吸收层对沥青结合料原材料的要求。     

基于动态模量和三层式车辙试验的车辙深度预估

为研究沥青混合料在动态荷载作用下的车辙变形量,根据沥青混合料动态模量试验及标准车辙试验数据,论证了沥青混合料动态模量指标■与车辙变形量间的相关性,引入温度、加载频率、加载应力、有效沥青用量、空隙率及级配参数构建了动态模量预估模型.然后采用"亚层变形叠加"基本思想,运用基因遗传算法基本原理,建立了包含沥青层厚度、荷载作用次数、动态模量指标■等因素的三层式车辙试验车辙深度预估模型.结果表明:提出的车辙预估模型能较准确地反映三层式车辙试验的车辙变形规律,预估方法对于不同温度区间及不同行车荷载作用下沥青路面车辙问题研究与沥青路面设计具有一定参考价值.     

沥青混合料半圆弯曲试验应力强度因子分析

模拟沥青混合料半圆弯曲试验,分析模型几何参数对裂缝尖端应力强度因子的影响,能够合理的确定试验的几何参数,准确评价沥青混合料抗低温开裂的性能。文章通过ANSYS模拟分析了沥青混合料半圆弯曲试件弯拉应力分布,明确了试件拉应力最大部位;基于控制变量法,利用Aashto计算方法和有限元方法研究了半圆弯曲试件几何参数(试件半径、试件厚度、支座跨度、裂缝长度)对裂缝尖端应力强度因子的影响。结果表明:半圆弯曲试件在裂缝尖端受到最大的拉应力,Aashto计算方法与有限元方法计算的裂缝应力强度因子随试件几何参数变化的趋势相同,计算结果相近,确定半圆弯曲试验试件几何参数半径为75 mm,厚度为25 mm,裂缝深度为15 mm,支座间距与试件直径比值为0.8。     

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.     

大粒径透水沥青混合料抗反射裂缝影响因素及仿真研究

为了定量评价大粒径透水沥青混合料(large stone porous asphalt mixes,LSPM)的抗反射裂缝性能,开展了不同级配、试样高度和空隙率条件下的室内路面抗裂缝性能测试(overlay tester,OT)试验,分别采用最大荷载损失率、第一周期荷载损失率和50%荷载损失率加载周期数3个指标进行评价,建立了基于试样高度和空隙率的抗反射裂缝疲劳寿命预估模型;进而开展OT试验的内聚力模型有限元分析,对不同因素影响抗反射裂缝的试验过程开展研究.结果表明:荷载损失率可以通过对数模型进行预估;采用第一周期荷载损失率和50%荷载损失率下加载周期数更能有效地评估不同级配LSPM-30的抗反射裂缝性能;试样孔隙率对LSPM-30抗反射裂缝具有更显著影响,推荐LSPM-30的OT试验抗反射裂缝试样高度不小于70 mm;数值分析结果表明裂缝是由于裂尖的拉应力/应变较大而诱发的张开型裂缝,主要分布于沥青胶结料内及沥青胶结料和集料的界面处.     

沥青混合料车辙进程影响因素及预估模型研究

采用汉堡车辙试验系统进行车辙试验,分析荷载作用次数、试件厚度、温度、混合料力学性能对沥青混合料车辙进程的影响,建立了以上影响因子与车辙深度的关系,并建立了沥青混合料车辙预估模型;通过AC-13、AC-16和AC-20这3种混合料、40℃、50℃、60℃3种温度下的大量室内车辙试验数据确定了模型参数。结果表明,车辙深度与荷载作用次数呈乘幂关系增加,与温度呈指数关系增长,与混合料重复加载试验力学性能参数εp/Fn呈乘幂关系,而与试件厚度关系不显著,根据建立的车辙预估模型得到的车辙预估值与实测值误差基本不超过±10%,进而通过9条路段的车辙实际调研数据对模型参数进行了修正,得到了实际路面车辙预估模型,可以为路面混合料设计提供参考。     

对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力变化分析

在交通荷载的作用下,旧路面对沥青加铺层形成的反射裂缝是造成沥青路面病害的主要原因之一.文中研究了沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量在对称荷载作用下对沥青加铺层的荷载应力影响变化规律,发现裂缝尖端产生破坏取决于尖端是受压还是受拉,进而提出加铺层设计的设计参数.     

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.     

HDPE-橡胶粉复合改性沥青应力吸收层混合料疲劳性能

针对反射裂缝在半刚性基层沥青路面中普遍存在问题,为延缓半刚性基层沥青路面反射裂缝的产生和扩展,本文开展了HDPE－橡胶粉复合改性沥青混合料疲劳性能的研究。在分析了HDPE－橡胶粉复合改性沥青性能对应力吸收层疲劳寿命的影响规律的基础上,通过实体工程的监测开展了HDPE－橡胶粉复合改性沥青混合料路用性能的研究。结果表明：HDPE－橡胶粉复合改性沥青的性质对沥青混合料疲劳特性具有显著的影响,性能良好的沥青使得混合料具有良好的抗疲劳能力,能有效延缓沥青路面反射裂缝的发生。经过试验路的应用,也证明了HDPE－橡胶粉复合改性沥青混合料作为应力吸收层是沥青路面防止反射裂缝的有效途径之一。     

设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面疲劳分析

为了解决刚性基层沥青路面存在的沥青面层反射裂缝问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料(Opengraded Large Stone Asphalt Mixes,OLSM)作为裂缝缓解层的方法,以国内外OLSM参考级配为基础,结合试验段修筑情况,采用二维有限元方法,建立设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面有限元模型,对设置不同类型裂缝缓解层、不同级配OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面进行疲劳分析,提出OLSM-25缓解层沥青路面疲劳寿命的预估公式,为设置OLSM-25裂缝缓解层的沥青路面抗裂设计提供理论依据。结果表明,在车辆荷载偏载作用下,轴载、贫混凝土基层模量及厚度、OLSM-25缓解层厚度对OLSM-25缓解层沥青路面结构的疲劳寿命具有显著影响作用。     

沥青混合料组合结构车辙变形及力学特性研究

为研究组合结构试件的高温变形特性,分别采用2种沥青混合料制备总厚度相同、不同厚度组合的车辙板和圆柱形试件,进行车辙试验和单轴重复加载永久变形试验,分析组合试件的车辙变形行为和力学特性,讨论力学参数与车辙动稳定度和车辙变形的关系,并针对组合结构进行数值模拟分析,分析不同结构组合试件在荷载下的变形行为差异.研究结果表明,不同厚度组合的试件重复荷载变形特性存在较大的差异,在相同荷载次数下S(4/6)变形最小,即具有最好的抗永久变形性能,力学参数εp/Fn可以反映组合结构试件的高温变形性能.不同组合结构的最大剪应力及其出现的位置不同,S(4/6)试件的最大剪应力最小而且分布于高温性能较好的上面层,其抗永久变形能力最好.     

基于强度特性的沥青混合料设计参数

为了改善沿海含盐高湿环境下沥青路面的水稳定性,首先,分析间接拉伸强度( ITS)用于沥青混合料沥青用量设计的可行性;然后,在不同条件下进行间接拉伸试验,分析温度、加载速率和沥青用量对ITS的影响;最后,对不同条件下混合料的ITS与冻融劈裂试验结果的相关性进行分析。研究结果表明：沥青混合料的ITS随试验温度的升高逐渐减小,随加载速率的增加逐渐增大,随沥青用量的增多先增大后减小,并在区间内某一用量下达到峰值;在温度40℃、加载速率5 mm/min的条件下,混合料的ITS与冻融劈裂强度比( TSR)的相关性最高,可以利用该条件下的ITS作为沿海地区混合料最佳沥青用量设计的力学参数。     

沥青混合料常应变小梁弯曲疲劳试验

沥青混合料耐疲劳性能是影响沥青路面使用寿命的关键因素。对AC13、AC20、ATB25三种类型沥青混合料试件进行了常应变三分点小梁弯曲疲劳试验,分析了温度、加载频率、级配类型等对沥青混合料疲劳性能的影响规律。研究表明：密实型沥青混合料由于含有较多的沥青胶浆,其疲劳性能一般较嵌挤型沥青混合料更好;在应变控制模式下,沥青混合料的疲劳寿命随温度的升高而显著延长;较低加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响更为显著。     

沥青混合料拉伸疲劳试验下疲劳损伤特性研究

利用MTS810型电液伺服试验系统对沥青混凝土小梁试件在低温下进行了常应变的等应变率加载模式的拉伸疲劳试验.试验时按三角波形加载,并考虑了不同拉伸应变水平.由试验结果得到了不同应变水平下的沥青混合料峰值拉伸应力值并计算了每个循环内的耗散能.由疲劳试验结果结合能量原理提出了一种考虑拉伸应变水平的疲劳损伤模型.     

长期服役后沥青路面面层材料回弹模量性能研究

采用伺服液压多功能材料试验系统(UTM-25)测量了2种沥青路面结构多种病害的芯样在不同温度和荷载作用频率下的间接拉伸回弹模量。结果表明,外部环境和所承受的行车荷载对回弹模量影响较大;罩面层与原有的上面层相比,其回弹模量的变化幅度更大;横向裂缝较为严重的区域,其罩面层试件回弹模量均小于同位置原沥青上面层试件回弹模量;间接拉伸回弹模量实验可作为评价沥青路面材料路用性能的一种可靠方法。     

间接拉伸试验评价沥青混合料高温性能的研究

采用间接拉伸试验,对不同温度、不同加载速率、不同沥青含量及不同级配下的沥青混合料间接拉伸试验(IDT)强度进行了研究,结果显示:温度和加载速率是影响试验结果的两个重要条件.通过将间接拉伸试验结果与车辙试验结果进行对比分析后发现,当试验温度为40℃和加载速率为50mm/min时,混合料的IDT强度与车辙结果之间的相关性最好,可以作为评价沥青混合料高温性能的力学指标,建议在沥青混合料设计过程中采用.     

白鹤滩大坝低热水泥混凝土断裂性能试验研究

为正确评价白鹤滩大坝低热水泥湿筛混凝土断裂性能,在施工现场浇筑成型５组有效高度为２００～６００ｍｍ,初始缝高比为０．４的楔入劈拉混凝土试件,开展不同尺寸试件的断裂性能试验。根据试验结果,采用双 Ｋ 断裂准则对低热水泥湿筛混凝土断裂性能的尺寸效应展开分析。结 果 表明：不同尺寸试件起裂荷载与峰值荷载的比值为０．６６～０．８７;当试件有效高度达到５００ｍｍ 时,即可得到稳定的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度和断裂能,分别为１．２６ＭＰａ·ｍ１／２,１．９８ ＭＰａ·ｍ１／２和３２０．７９Ｎ／ｍ。研究成果可为白鹤滩大坝开裂风险分析提供必要的材料参数。     

环道路面永久变形预估模型研究

针对环道沥青路面永久变形的预估方法进行研究,将沥青路面永久变形的因素归纳为:路面温度、路面厚度、荷载作用次数、抗剪强度以及路面结构内的剪应力.采用路面位移仪测定环道路面结构在不同荷载作用次数下的永久变形;利用预埋式温度计测定路面结构不同层位的温度;通过单轴贯入试验测定沥青混合料的抗剪强度;同时在模量测定的基础上分析了3种环道路面结构的剪应力.最后利用试验数据及力学分析结果,通过回归方法得到环道沥青路面永久变形预估模型.