沥青路面层间结合状态试验与评价方法研究

近年来沥青路面的层间结合问题越来越受到人们的关注,目前我国现行的沥青路面设计规范中假定路面结构层间为完全连续的接触状态这与实际是不相符的,因此,以此为切入点在已有研究的基础上结合试验验证应用层间粘结系数来表征路面层间结合状态的改变,并充分论证其可行性.此外针对现今路面典型结构,建立不同试验组合对层间粘结系数值进行测定,并根据试验结果结合理论分析为现行规范半刚性基层沥青路面按层间完全连续验算设计指标时提出了修正范围.     

旧沥青路面加铺层结构层间工作状态研究

为有效抑制旧沥青路面加铺层结构的层间破坏,建立有限元模型,通过分析水平荷载、加铺层厚度与模量、旧路当量回弹模量、旧路横向开裂等因素对旧沥青路面与加铺层结构层间内力影响规律,进而确定了不同水平摩擦系数对应的旧沥青路面与加铺层结构层间剪应力范围,以及不同加铺层厚度的层间压应力范围,建议在加铺层结构及层间材料设计时取最不利状态的层间内力.研究结论对沥青路面加铺层结构设计及层间材料技术指标要求具有参考价值.     

层间接触状态对沥青路面结构剪应力的影响

利用ANSYS软件,建立了半刚性基层沥青路面结构三维模型,分析了在相同垂直荷载和3种不同水平荷载作用下,基面层层间接触状态分别处于完全连续、完全光滑和半连续状态时的路面结构最大剪应力。结果表明:随着水平力的增加,沥青面层内的最大剪应力显著增大,且最大剪应力的位置在深度方向上有向上移动的趋势;在相同的水平力作用下,面层和基层层间光滑和半连续状态比完全连续状态时路面结构最大剪应力均有不同程度地增加;路面结构中层间接触条件将增加面层内高应力区的范围。     

考虑层间不同状态的沥青路面力学响应分析

目的为了定量研究层间滑移条件下沥青路面结构力学响应．方法通过定义滑移系数来准确模拟层间不同的连接状态，分析了同一沥青路面在优、中、差三种接触条件下力学响应的变化，以及分析在不同滑动条件下基层回弹模量变化对沥青路面受力的影响．结果层间连接条件由优良转差后，弯沉和最大剪应力增长了近20％、沥青层层底由受压状态变为受拉状态．基层回弹模量增加，均能有效减少沥青层层底拉应力，但同时导致沥青层内竖向压应力和剪应力过大增长。使出现车辙的概率增加．结论在沥青路面设计和施工时应做好黏结层，避免层间滑动的出现．同时将基层模量控制在合理的范围1000～1200MPa内．     

层间接触状态和横向力大小对车辙贡献率的影响

车辙贡献率是反映沥青路面各结构层车辙病害程度的一个主要参数,可用于指导沥青路面的设计和施工.利用三维有限元计算软件建立三维有限元模型用于理论分析,将有限元计算结果与理论解进行对比,验证了该三维有限元模型的可靠性.采用实测的轮胎接地压力,考虑不同层间接触状态和横向力大小,结合有限元计算的数据,分析了沥青路面结构层的车辙贡献率.结果表明:在层间完全连续状态下,横向力大小的选取不能简单地选取最大垂直轮胎接地压力的一定比例,而是要根据所研究的具体情况具体分析.在对沥青路面车辙贡献率的研究中,可以忽略层间接触状态,即假定层间完全连续.     

框架结构层间位移的分析方法比较

针对框架结构的受力特点,从有限元法和近似计算法两个方面分析了框架结构在水平荷载作用下层间位移的求解方法,并将其计算结果进行对比,分析了近似算法误差的原因,同时也证明了近似计算法是一种能够满足误差要求的简化计算方法。     

高层建筑层间位移控制的探讨

探讨了层间位移的组成及其与层位移差的相互关系,介绍了各国规范对于层间位移控制的规定,以及控制层间位移的一些方法,最后得出一些结论供大家讨论。     

黏弹性对沥青路面疲劳开裂的影响

建立了黏弹性三维有限元模型,对典型沥青路面结构路表及沥青层底的水平应力进行了计算,分析了荷载模式及温度对黏弹性响应的影响。结果表明:在循环荷载作用下,路表和沥青层底都经受水平压应力和拉应力的重复作用,且在路表和沥青层底分别产生少量的残余拉应力和残余压应力,这有可能是造成沥青路面从上到下或从下到上疲劳开裂的原因之一。随着温度的升高,残余应力减少,且路表产生的压应力幅值和沥青层底产生的拉应力幅值都降低。     

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。     

新疆地区沥青路面基面层间处治研究

针对气候特点对新疆地区沥青路面层间处治进行了气候分区,结合各分区温度与降雨特征分别推荐了层间处治沥青材料.综合温度、面层厚度、纵坡与车辆载重等因素对层间工作状态的影响,提出了新疆地区半刚性基层沥青路面层间工作状态分级及典型影响因素取值.基于渗透试验和层间抗剪试验,得到了不同透层材料、不同洒布量下的渗透深度与抗剪强度,确定了不同透层材料最佳洒布量.采用直剪试验,得到了不同碎石洒布量、不同沥青材料、不同沥青洒布量下基面层间抗剪强度,确定了封层碎石与沥青的最佳洒布量.同时,研究了风吹砂对基面层间结合状况的影响,分别得到了干燥与饱水状态下,风吹沙污染量与基面层间抗剪强度的回归函数.     

沥青路面表面裂缝扩展分析

沥青路面早期裂缝的出现,降低了道路的使用年限.为了研究使用状态下沥青路面表面裂缝的扩展行为,基于断裂力学理论,应用有限元软件ABAQUS,分析了移动荷载下裂缝应力强度因子K11的变化规律,研究了不同裂缝开裂深度和不同的层间摩擦接触状况下的路面响应,并探讨了面层厚度、面层和基层模量等路面结构参数对裂缝扩展的影响.为半刚性基层沥青路面的合理化设计和沥青路面的维修养护提供一定的理论参考.     

沥青路面裂缝密封胶的低温性能评价

为了评价沥青路面裂缝密封胶的低温性能,选择6种加热型密封胶和7种常温型密封胶,变化试验温度、拉伸速率、浸水等试验条件进行粘结试验。结果显示,3种加热型密封胶以及有机硅密封胶具有较好的低温性能。随着试验温度的降低,加热型密封胶的最大拉伸量显著减小,而常温型密封胶的感温性较小,特别是有机硅密封胶几乎不受温度影响。拉伸速率对加热型密封胶的影响较大,而有机硅密封胶接近于理想弹性体,受拉伸速率的影响很小。加热型密封胶的应力松弛能力优于有机硅密封胶,但抗浸水能力不如有机硅密封胶。     

改进YOLOv5的沥青路面裂缝检测方法

针对YOLOv5在裂缝图像目标检测中未能考虑到裂缝图像背景复杂,检测目标较小导致检测效果不佳和易出现误检漏检的问题,提出了一种改进YOLOv5的沥青路面裂缝检测方法。该算法首先将轻量级Mobilenet v3的网络作为YOLOv5的特征提取骨干网络,以降低模型复杂度并加快推理速度。同时,在网络预测端引入高效通道注意力机制,提升网络局部特征捕获和融合能力。最后,通过一个嵌入Panet模块来强化裂缝图像的多尺度特征表达能力,提高对小目标的检测效果。实验结果表明,相比于原始YOLOv5算法,改进后的YOLOv5进行沥青路面裂缝检测的平均精度提高了5.6%,模型参数量降低了86.3%,图像检测时间减少了75.8%。     

层间接触状况对半刚性基层沥青路面性能的影响

通过建立典型半刚性路面结构的三维有限元模型,采用柔性夹层模拟不同的层间约束条件,研究了路面结构在不同荷载下的受力状态,包括不同结构层的应力、应变及路表弯沉.结果表明层间条件从连续到光滑的变化导致路面结构的应力应变急剧增大;层间条件越连续半刚性基层沥青路面的使用寿命越大,反之,半刚性基层沥青路面的使用寿命越小.     

沥青路面裂缝贴缝带的性能评价及技术要求

为了评价沥青路面裂缝贴缝带的路用性能, 进行了裂缝修补工程试验及跟踪观测, 结果表明:贴缝带施工效率高、次生病害少、路用性能良好.针对贴缝带的3种主要失效模式, 参考交通行业密封胶标准和相关企业标准, 提出了锥入度、软化点、拉拔和低温拉伸等4个评价方法.收集了6种贴缝带样品进行室内试验, 根据试验结果, 参考加热型密封胶的技术要求, 提出了相应的技术要求.     

面层层间接触对沥青路面设计参数的影响

针对沥青面层层间污染导致面层层间粘结不良的问题,采用壳牌路面设计软件BISAR3.0,选择市政道路典型的两层式半刚性基层沥青路面结构,根据弹簧柔量接触模型,对比分析基、面层层间接触条件和面层层间接触条件对沥青路表弯沉和层底拉应力的影响,进而确定面层层间接触条件对半刚性基层沥青路面设计的重要性。结果表明,面层层间接触条件对路表弯沉和沥青层层底拉应力影响较小,对半刚性基层层底拉应力影响较大,在路面结构设计时有必要验算层间不连续状态下的半刚性基层层底拉应力,并采取有效措施保证面层层间粘结。     

聚酯纤维沥青混凝土路面的疲劳寿命计算

目的研究在沥青混凝土中加入聚酯纤维后的沥青混凝土路面的疲劳寿命．方法通过劈裂试验确定了不同温度下的聚酯纤维沥青混凝土的劲度模量，并基于损伤力学计算理论，采用平面应变有限单元法，考虑在车辆荷载和温度荷载耦合作用下对含有反射裂缝的路面体结构的疲劳寿命进行了计算．结果加入0．296的聚酯纤维沥青混凝土路面结构体的疲劳寿命提高了51％．结论在沥青混凝土中加入聚酯纤维能够增加混合料劲度模量，提高路面的疲劳寿命．     

基于控制裂缝和车辙的半刚性基层沥青路面力学行为分析

针对目前重载车辆、高性能材料和大厚度结构层的采用,结合半刚性基层沥青路面在使用过程中出现的裂缝和车辙,通过分析不同荷载情况下半刚性基层和沥青面层在改变厚度和模量时的路面结构力学行为,研究路表弯沉、层底拉应力、拉应变和剪应力、剪应变的变化,提出了可以减少路面裂缝和车辙的半刚性基层和沥青面层的厚度和模量范围,改善了路面结构层受力,增强半刚性基层在高等级路面结构中的适应性。分析结果表明:控制裂缝为目的时,沥青面层厚度宜选用17~24cm,半刚性基层厚度宜选用35~50cm;沥青面层模量不宜大于2 500MPa,半刚性基层模量宜在1 400~2 500MPa;控制车辙为目的时,沥青面层厚度宜选择16~25cm,模量宜为1 800~3 000MPa,半刚性基层模量宜为1 600~3 000MPa。     

采用离散元法分析路面结构的疲劳特征

为了在考虑疲劳损伤和恢复性能的基础上,获取路面结构在重复荷载作用下的疲劳特征,采用离散元方法建立了路面结构模型,并分析了在正弦重复荷载作用下路面结构沥青层底部的受力特性.由于路面荷载的随机性,分别以荷载大小、荷载间歇时间、荷载作用次序为考察对象,分析其对路面结构沥青层底受力特征的影响.研究结果表明:随着周期荷载作用次数的增大,沥青层底部拉应力快速增大至某一基础值,并在此基础值附近呈周期性波动,拉应变则在以一定幅值波动的同时,呈现整体水平先急剧增大后缓慢增大的规律;延长荷载作用的间歇时间,虽然一定程度上增大了拉应力和拉应变的波动幅值,但却显著降低了沥青层底拉应力和拉应变的整体水平;不同的荷载作用次序在沥青层底引起的应力应变状态不同,从小至大序列的荷载对沥青层造成的损伤明显小于从大至小序列的荷载.