沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估

沥青混合料的永久变形(车辙)是我国沥青路面早期病害中最主要的破坏类型,因而快速、简便、科学的进行车辙预估对于我国现阶段的路面结构设计与养护管理是非常必要的.提出基于有限元非线性理论沥青路面车辙数值模拟和车辙预估方法,结合廊沧高速廊坊段路面设计,分别进行SBS改性沥青混合料与高模量沥青混凝土进行车辙预估.结果表明:基于有...     

高速公路沥青路面车辙的产生机理及主要影响因素分析

目的 对沥青路面结构内力进行数值分析,研究路面车辙产生机理和主要影响因素,为防止早期路面车辙提出了调整级配范围等技术措施.方法 采用有限元方法 ,分析影响路面车辙主要力学指标的分布情况;采用现场检测、钻芯取样、沥青抽提、级配分析等试验方法 ,分析了高速公路沥青路面车辙的产生的主要影响因素.结果 半刚性基层沥青路面结构中3～11 cm内为等效压应力、剪应力和剪应变的高值区,中、下面层是出现流动性车辙的主要结构层;沥青混合料级配范围过于宽泛沥青胶结料高温等级偏低、及车辆超载严重等是产生车辙的主要影响因素.结论 采用有限元方法 分析路面车辙问题是可行的,结果 与工程实际相一致,车辙影响因素分析符合辽宁实际,提出的建议可用于指导工程实践.     

重载沥青路面结构组合的抗车辙性能分析

为研究结构组合对沥青混合料抗车辙性能的影响,首先对所设计的7种沥青混合料进行动态模量及单层车辙试验,得到基本材料参数及抗车辙性能;然后对7种混合料组合而成的3种路面结构在重载条件下进行双层结构车辙试验,并与单层车辙试验结果进行对比分析;最后,应用光纤光栅智能测试技术对实际路面进行现场应变测试,根据不同路面结构三向应变测试结果评价实际重载沥青路面结构的抗车辙性能．结果表明,单层车辙试验难以准确反映路面结构的抗车辙性能,而双层车辙试验效果良好．在设计抗车辙路面时要考虑不同面层的模量组合,才能最大程度地发挥各层混合料的抗车辙性能．     

公路沥青路面基层技术状况评价指标

目的为做出合理路面养护决策方案,对基层的技术状况进行研究,以弥补现有的沥青路面大中修养护决策中对基层技术状况判别的缺失．方法基于辽宁省干线公路沥青路面自动化检测数据,采用主成分分析法和层次分析法对数据进行处理．通过SPSS软件使用主成分分析法挑选出对基层技术状况起决定性因素的病害类型,通过专家打分确定每种病害对基层的影响大小,使用层次分析法对打分表进行优化,在一定程度上减少主观因素的影响,使评价更趋科学化．结果G202黑大线的检测数据表明,该段路线的基层破损率（RBDR）为8．538,置信区间上限下限为9．643、7．740,基层破损指数（BCI）为56．69,置信区间上限下限为54．82、58．14．结论笔者提出的基层破损率、基层破损状况指数计算简便易行,能够对基层破损状况做出较为准确的判断．     

重载对沥青路面车辙及疲劳寿命的影响

为分析重载条件下沥青路面易产生车辙及疲劳病害的成因,基于弹性层状体系理论,利用ABAQUS有限元软件,分别通过车辙量和剪应力、基层疲劳模型表征路面车辙和疲劳寿命,研究了超重交通荷载对沥青路面车辙及疲劳寿命的影响。结果表明,当基层模量为0.4GPa,轴载从100kN增加到200kN时,压密变形量增加了29.82%,路面内最大剪应力增加了24.7%,基层疲劳寿命缩减了95.30%;而当基层模量为2.0GPa时,上述指标分别为27.67%,39.2%,99.26%。由此可知,重载对沥青路面结构破坏影响显著,且随着基层模量的增加,车辙和疲劳病害更加严重。研究结果有助于解释重交通路段沥青路面车辙及疲劳病害的成因。     

影响沥青路面全厚度车辙关键因素的试验研究

通过不同条件下的沥青路面全厚度车辙试验,就中面层沥青类型、静荷载、路面材料和结构组合设计以及温度等因素对沥青路面车辙的影响进行了研究.结果表明三层沥青路面结构中面层采用改性沥青可以使动稳定度提高50%以上,静荷载引起的车辙变形约占总变形的25%,骨料岩石类别和温度变化对沥青路面车辙影响显著.     

城市道路交叉口沥青加铺层路面结构分析与设计

结合S120大修工程实际,总结和分析了交叉口沥青路面加铺层车辙、裂缝等病害及其产生原因,同时针对交叉口的运行特点对路面结构进行力学分析;确定旧水泥混凝土路面加铺沥青路面结构的最大剪应力区和抗车辙区,为交叉口路面结构和材料的抗车辙、抗裂设计提供依据.根据力学计算分析结果,提出几点适合交叉口的路面结构组合和材料选择的建议.     

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.     

基于路面使用性能评价的车辙指标研究

文章基于现有沥青路面使用性能评价规范和标准,运用简化的车辙积水模型,围绕高速公路沥青路面车辙深度主观评价标准,针对现有车辙评价模型的不足,通过采用Sigmoid函数,主要探索了车辙深度指数RDI评价模型。结果表明:结合求解的车辙内不致积水的临界车辙深度,将路面车辙深度等级划分为更精细的"轻、中、重"三个等级更加合理;优化的沥青路面车辙深度指数RDI评价模型弥补了现有车辙评价指标的不合理性;在保留现有车辙深度指数评价模型的同时,通过分析路面车辙槽的几何特征增加了车辙的其他指标,初步构建了车辙综合评价模型,对全面评价车辙的危害性及进行路面车辙的养护管理更具有实际意义。     

沥青路面病害力学研究进展

为促进沥青路面病害力学的研究发展,通过概括国内外的相关研究工作,阐述路面几种主要病害的力学模型和力学机理。 针对道路条件复杂、超载现象严重的现状,梳理沥青路面永久性变形的研究成果,以及国内外目前主要的车辙预测方法;针对沥青路面在反复荷载作用下出现的断裂损伤,研究沥青材料的开裂及损伤力学模型;针对沥青路面水损坏问题,从微观角度分析水损坏机理,并基于流固耦合动力学探究水对沥青路面的影响;针对车辆反复作用下路面抗滑性能下降的问题,研究了路面磨损机理,以及不同因素对道路抗滑性能衰减的作用。     

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.

     

室内车辙试验的相似性分析

为了分析室内车辙试验与实际沥青路面结构受力状态的相似性,基于相似理论采用有限元数值模拟的方法建立了室内车辙试验改进模型.首先,应用相似理论推导出沥青路面结构和车辙试验改进模型各参量间的相似关系;其次,选用3种典型的路面结构,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,得出这3种结构在双轮荷载作用下的荷载影响范围,进而应用相似理论得出路面全结构的车辙试验模型尺寸,应用力学响应等效,最终确定复合板结构车辙试验改进模型的所有参数并进行车辙试验验证了改进模型的正确性.     

含盐高湿环境下沥青混合料耐久性

为了研究含盐高湿环境下沥青混合料的耐久性,以不同温度和不同质量浓度盐溶液模拟含盐高湿环境进行汉堡车辙试验,并通过试验比较不同类型沥青混合料在含盐高湿环境下的耐久性,使用Origin 8.0对板状和圆柱形的车辙试验结果进行非线性指数拟合,提出含盐高湿环境沥青混合料耐久性的试验评价指标和检测方法,最后分析含盐高湿环境对沥青混合料的侵蚀机理.结果表明:采用改性沥青作结合料可以显著提高含盐高湿环境下沥青混合料的耐久性;含盐高湿环境下,普通AC混合料的耐久性较差,而SMA混合料的耐久性优于其他类型混合料;60℃、70℃圆柱形试件浸水车辙变形率可以作为沥青路面耐久性的评价和检测指标;高温、盐分、水分及其耦合效应是引起沥青混合料耐久性降低的主要原因.     

沥青混凝土路面结构车辙机理研究

伴随我国物流业的发展,重载交通量剧增,我国高速公路沥青路面早期车辙现象也日益严重。由于沥青混合料道路产生车辙的机理极为复杂,各因素之间往往又是相互作用,因此一般需要通过试验判断。本文通过在室内进行车辙试验,获得沥青混凝土路面破坏的原因,并得出较佳的集料级配区间。     

沥青路面足尺加速加载车辙预估

为了建立预估精度高、适用性广的车辙预估模型,提出了考虑混合料剪切强度、路面剪应力、轴载作用次数、路面温度、行车速度和路面厚度的车辙预估模型.该模型采用指数函数表达,采用加速加载设备(ALF)对3种足尺路面结构进行了3种不同温度、不同轴质量下的加速加载车辙试验,并测试了不同加载次数下的车辙深度;以3种结构的车辙深度、试验温度、路面剪应力、结构层厚度、加载次数共117组数据为基础参数,通过多元拟合分析,确定了基准速度为20 km/h的简化车辙预估模型;结合时间硬化蠕变模型及荷载作用时间函数,确定了车辙深度与行车速度的关系,将简化的车辙预估模型经速度修正后得到最终的车辙预估模型.研究结果表明,该车辙预估模型具有因素全面、适用性广的特点,预估精度高.     

Rutting Resistance of Asphalt Overlay with Multilayer Wheel Tracking Test

1 InstructionRutting is considered to be one of main distressfoundin asphalt pavements ,especially when the ambienttemperature is as high as in a hot tropical climate or dur-ingthe summer months of temperate countries .Ahot-mixasphalt (HMA) pavement is a layered structure that typi-cally consists of an HMAsurface layer ,an aggregate baselayer ,an optional aggregate subbase layer ,and the sub-grade layer (compacted natural soil) ,fromtopto bottom.Generally,ruttingis caused bythe accumulation …     

层间接触条件对沥青路面高温性能的影响

通过力学计算和室内试验研究了层间接触条件对沥青路面高温性能的影响.应用BISAR计算了不同层间接触条件下的沥青面层剪应力,通过直剪试验测定了洒布不同粘层材料的复合马歇尔试件的抗剪强度,采用车辙试验测定复合式车辙板的DS和总变形量.研究结果表明：完全光滑的层间接触条件大幅提高了沥青面层的最大剪应力,并加速了沥青面层发生剪切破坏而出现车辙;粘层提高了层间抗剪强度,不同的粘层材料对层间接触条件的改善效果不同;高抗剪强度的层间接触能提高复合式车辙板的高温性能;采取适当措施改善层间接触条件,对提高沥青路面的高温性能具有重要意义.     

基于组合模型的沥青路面车辙预测

为了对沥青路面车辙进行预测研究,结合陕西某高速公路沥青路面的车辙病害现状,以美国AASHTO新力学经验法中的Pavement-ME预测模型( PME模型)和灰色预测理论为基础,对PME预测模型的参数进行了本地化处理,提出了考虑数据时效的动态灰色预测模型DGM (1,1),并采用数理统计方法对车辙的发育趋势进行基于组合模型的预测研究.研究结果表明：PME模型和DGM灰色模型的拟合精度分别为0.963和0.941,可以作为组合模型的子模型;DGM-PME组合模型的预测精度要高于单一子模型的预测精度,其中采用误差平方和倒数法定权得到的组合模型的预测精度相对最高,其子模型权重分配为L12=0.601和L22=0.399,预测精度最高为0.0045;DGM-PME组合模型在个别时期的预测效果不如单一子模型,属于正常的误差现象;用DGM-PME组合模型来替代单一子模型进行沥青路面车辙的预测研究是可行的,本文所建立的组合模型适用于项目级沥青路面的车辙发育趋势预测.