超重载对改建沥青路面结构影响的有限元分析

以有限元软件ANSYS为计算工具,应用弹性和弹塑性理论,对重载沥青路面结构进行数值分析,研究了路面结构在双轮车辆荷载作用下的力学响应,提出了路面设计指标增加沥青层层底拉应变和路基顶面压应变控制指标。     

防岩溶塌陷加筋垫层大比例模型试验及设计理论研究

 采用多层加筋垫层防治路基下部岩溶塌陷可降低工程造价、确保运营安全,其承载机制和设计方法仍有待深入研究。设计1∶5的大比例室内模型试验,通过实测塌陷过程中单层、三层及四层土工格栅加筋垫层应力–应变及变形量,分析路基中各层加筋体的变形特征,土拱效应与各层荷载分担比例,以及路基顶面沉降和底层加筋体挠度间的相关关系,结合测试成果,探讨多层加筋垫层设计中的关键问题及相关计算理论,试验结果与数据分析表明：采用多层加筋时,路基土拱拱脚将上移至顶层加筋体附近,出现“双层土拱效应”现象;多层加筋垫层中顶层加筋体所分担的荷载最大,而底层加筋体所承担的荷载较小,各层格栅荷载分布不均匀;路基顶面沉降变形与底层挠度间关系可采用不计入剪胀特性的方法简化计算;底层加筋体挠度控制路基表面的沉降发展,而顶层加筋体由于荷载分担比例较大,对承载力起控制作用。在试验成果基础上提出多层加筋垫层的设计流程,并进行工程实例分析,可供实际工程参考。     

路基永久变形对水泥混凝土路面的影响分析

采用由室内反复加载三轴试验建立的路基土永久变形预估模型,计算了典型土组路基永久变形的量值。分析表明,随着路基回弹模量的提高,其永久变形也逐渐减小;路基永久变形在空间上呈垂球面形,在模拟计算中,可采用抛物线或正弦曲线进行拟合。将路基永久变形作为初始条件赋予相应节点,建立考虑不均匀支撑条件的路面结构分析模型,并对不同荷位下路面结构的荷载响应和疲劳寿命进行分析。结果表明,路基变形对柔性基层路面荷载应力和疲劳寿命的影响均十分显著,因此柔性基层不适宜用于重交通和特重交通路面中;对于半刚性基层路面,当路基回弹模量达到40 MPa时,路基永久变形对路面荷载应力和疲劳寿命的影响均较弱,因此建议在路面结构设计中可予以忽略。     

车辆循环荷载作用下柔性路面路基的永久变形

柔性路面路基土过量的车辙变形会造成大量的经济损失,影响到路面行车的安全性和舒适性,而且还会引起路面其它形式破坏例如反射裂缝的产生和加强.为此首先简要综述了车辆循环荷载下柔性路面路基变形的研究现状,对现有的路基土永久变形预估模型进行了简要评价并重点讨论了南非车辙预估模型;然后,基于南非重车加载试验数据建立了一个简单的力学-经验计算模型来预测柔性路面路基的永久变形量,该模型可以全面考虑路基材料特性、路基土在车辆荷载作用下的应力应变状况和荷载作用次数;最后,以一个柔性路面和半刚性路面为例,应用该模型对不同轴载下的路基变形进行了预估.该预估模型可以为以后沥青路面车辙方面的研究及其沥青路面的设计提供参考.     

循环荷载下柔性路面路基变形的动力耦合分析(英文)

首先简要综述了循环荷载下路基变形的研究现状。然后 ,基于饱和土体的动力耦合分析理论 ,研究了平面应变条件下的柔性路面路基变形的数值分析模型和方法 ,并建立了一个简单的粘弹性动力计算模型来预测路基在循环荷载下的动力反应。该模型可以全面考虑路基材料的剪切模量、阻尼比、孔隙水压力以及永久变形。最后 ,以一个柔性路面为例 ,应用本文方法在循环荷载下的路基变形发展进行了分析。     

软土地区公路拓宽工程的力学响应分析

针对路基拓宽工程中新老公路修建历史的差异、沉降变形的特点及其对路面结构的显著影响,建立了软土地区公路拓宽的平面非线性有限元分析模型,详细分析了老路地基为天然地基和复合地基两种工况下的力学响应。计算结果表明,拓宽荷载可致使地基产生显著的二次沉降,并在老路坡脚处地基内形成较大的超孔隙水压力;既有路基顶面的不均匀变形由新建路基的"盆形"逐渐发展为"倒钟形",而基层顶面的应力也逐步由压应力发展为拉应力,从而产生路基拓宽工程的特殊损坏模式-基层顶面弯拉开裂。同时,新老地基处理的强度差异对拓宽工程性状具有极其重要的影响。上海沪宁高速公路所采用的桩网复合地基,可充分减少由于拓宽附加荷载引起的二次沉降。     

土基顶面压应变设计指标研究

为了建立土基顶面压应变控制模型,调研了AASHO试验路的沥青路面结构和相应车辆荷载作用次数,通过轴载换算,将AASHO试验路的荷载作用次数换算为我国标准轴载的作用次数,并结合我国的实际情况选取路面结构层所用材料参数,利用弹性层状体系计算程序,计算了各试验环道不同路面结构双轮隙中心处土基顶面压应变,统计回归了土基顶面压应变与标准轴载作用次数的相关关系式,用于我国路面结构设计中土基永久变形的控制。     

长寿命沥青路面结构设计研究

根据国外长寿命沥青路面设计理念,并参照国内外相关研究成果,对其结构进行了初步研究,并得出如下结论:长寿命沥青路面结构设计应采用沥青层底面弯拉应变和路基顶面压应变控制路面结构寿命,采用抗剪指标控制面层初期破损;路面结构组合设计时应根据路面受力特性对各结构层分层设计;针对沥青路面结构不同区域的应力状态和功能区别选择相应材料,才能更好地满足路面使用性能要求。     

两种均布荷载作用下沥青混凝土路面结构力学响应的对比分析

针对沥青混凝土路面结构的弹性层状体系理论计算方法和简化二维有限元计算方法,采用BISAR程序和ABAQUS有限元程序,分别计算了双圆垂直均布荷载作用下沥青混凝土路面结构的力学响应和条形均布荷载作用下沥青混凝土路面结构的力学响应,对比了由两种不同方法计算的层底拉应力、层底拉应变和路基顶面压应变的异同。研究结果表明,沥青混凝土路面结构的简化二维有限元计算方法不能等同于弹性层状体系理论计算方法。     

高速铁路轨道-路基列车移动荷载模拟的全比尺加速加载试验

介绍了一种全比尺的高速铁路加速试验装置,以重现轮轴移动荷载下轨道路基的动力响应和长期性能。根据列车移动过程中扣件承受荷载的模拟要求,提出高速铁路路基加速试验的设计准则。在此基础上自行建造完成时序式动力加载系统,由8个动态液压激振器、1套控制系统和1套反力框架构成,在室内实现最高速度360km/h列车移动荷载的有效模拟。同时在室内建设完成1∶1比尺的I型板式轨道-路基模型,通过控制填料级配、目标密度和目标含水量来保证路基的压实系数、地基系数和变形模量等指标满足规范的设计要求。前期试验表明,随着列车荷载的逐层传递,其叠加效应愈加显著。轨道结构荷载峰值对应列车轮轴,路基动土压力峰值对应列车转向架。路基横断面方向,基床顶面的动土压力呈马鞍形分布,两侧应力最大,轨道中心应力最小;地基顶面的动应力分布较为均匀。路基土体应力-变形呈现出明显的滞回特征,从长期加载过程看,土体残余变形逐渐累积,表现出明显的塑性特征;但对于每一次加卸载过程,土体的应力-应变可近似为非线性弹性行为。     

后处理二元复合地基工后沉降预测与控制技术

采用无砂混凝土小桩技术后处理部分路基和已有深层搅拌水泥土桩复合地基,形成后处理二元复合地基的路基处理技术,适用于台后及高填路基的工后沉降控制。通过分析此类二元复合地基受力特点,提出了可采用复合模量分层总和法进行变形计算的方法,其中提出的等效荷载角点法能方便采用现行国家规范矩形荷载作用下的角点法或矩形荷载作用下的中心点法计算路基中线下复合地基的沉降变形;提出了采用传统沉降经验系数分层总和方法和数值模拟方法分别计算天然地基沉降,反演出数值模拟计算复合地基变形所需的土层模量放大系数,再采用数值模拟方法计算工后沉降的理论方法,该方法得到了具体工程的验证;提出了采用后处理技术控制路基工后沉降变形的技术思路。     

桩板墙支挡结构半填半挖路基不均匀沉降影响因素及其控制标准

半填半挖路基由于挖方和填方岩(土)物理、力学性质、固结时间不同,密实度存在差异,工后往往会出现明显的不均匀沉降现象。桩板墙支挡结构半填半挖路基不均匀沉降变形主要由地基在填方荷载作用下发生的固结变形、路基填方在自身荷载作用下发生的压缩变形以及公路路基在行车荷载作用下发生的累计塑性变形等三个部分组成。当半填半挖路基间的不均匀沉降达到一定数值时,就会导致路面内的拉应力超过路面的极限抗拉强度,最终导致路面产生龟裂和破坏,影响公路的正常营运。结合绵茂公路桩板墙支挡结构半填半挖路基工程,分析了桩板墙支挡结构半填半挖路基不均匀沉降的影响因素,提出了桩板墙支挡结构半填半挖路基不均匀沉降控制标准。     

道路桥梁沉降段路基路面施工技术

沉降段是道路桥梁工程中相对特殊的路段,如果在结构细节处理、填料选择以及工艺设计等方面处理不当,便无法有效控制路基路面以及桥台的沉降和变形。本文首先阐释了道路桥梁沉降段的施工技术难点,分析了其易发结构病害的成因,进而探讨了在沉降段结构设计、基底处理、填料选择以及路基路面填筑等环节,如何有效控制基础不均匀沉降、交通运输荷载冲击带来的结构变形和损坏,确保道路桥梁沉降段整体结构的稳定性和交通运输安全。     

浅析水泥混凝土路面路基应力问题

水泥混凝土路面结构的损坏除了它本身的原因之外,路基的变形是导致路面结构损坏的重要原因之一。路基是路面结构的支撑体,车轮荷载通过路面结构传到路基,所以路基的应力特性对路面结构的整体强度与刚度有着极为强烈的影响。所以必须要对水泥混凝土路面路基的应力进行深入分析。     

基于ANSYS有限元数值模拟的高速公路路基变形因素分析

车辆荷载作用下高速公路路基会出现变形。通过建立简化的高速公路数值分析模型,研究了高速公路在荷载作用下的应力、应变、位移性能以及变化关系,得到了每一层尺寸变化后路面受力的变化对应力、应变分布及大小的影响。结果表明：不同压力、单车轮和双车轮和不同弹性模量会对路基的变形产生影响,不同深度的位移主要受压力,AC层、Base层弹性模量的影响。改变车辆荷载,路基的受力情况和路基的变形也会变化。针对形成受力最大和变形最大区,提出相应的施工改进办法和施工主控工序,从而更好地控制交通荷载作用下路基变形,为实际施工生产过程中的关键工序提供一定的指导。     

冲击压实路面板数值模拟分析

结合三维有限元分析,采用拟静力的方法,对冲击破碎过程中旧混凝土路面结构的变形及受力破坏特征进行了研究,并分析了冲击压实荷载在板下路基中的传递规律及作用深度等问题。     

谈碎石化路面加铺设计技术要点

通过建立弹性层状力学模型,以沥青加铺层顶面弯沉以及层底荷载应力作为控制指标,计算不同交通量及加铺结构条件下,对应的碎石化旧路面顶面最小回弹模量值以及最大容许弯沉值,为旧水泥混凝土路面碎石化后加铺沥青面层设计提供了相关的理论依据。     

高铁单线路基循环累积变形分析方法及其可靠度分析

 极限状态设计方法是我国铁路工程走向国际的重要步骤,而路基循环累积变形是设计中控制标准之一。基于永久应变经验公式,提出列车荷载作用下路基循环累积变形的预测模型,通过1∶1路基模型试验验证了该预测模型的适用性。在此基础上,引入动应力及路基填料参数的变异性,建立路基循环累积变形的极限状态方程,并根据武广线现场实测数据确定路基面动应力幅值的变异系数。通过可靠度指标对计算参数变异系数的敏感性进行分析,分析动应力及填料参数的变异性等控制因素的影响作用,并确定了变异程度控制范围作为实际工程中的控制标准。可靠度分析的方法考虑了荷载及填料参数的不确定性因素,使得理论预测更加接近工程实际。     

考虑应变软化的道路变形性状有限元分析

通过室内动三轴试验，分析了路基填土及作为基底的复合地基在循环荷载作用下的应变软化性质，并以此为基础，采用动态弹塑性有限元分析了道路的变形性状。加固区置换率的变化会对路面变形产生影响，产生的影响主要通过其模量表现出来，但影响程度较小，所以，在满足稳定性要求以及下卧层顶面应力要求的情况下，不主张通过增大置换率来减小路面变形。对路面变形影响最大的是下卧层土体的性质，因此，软土层不是很厚时，最好加固整个土层，但软土层很厚时，加固效果比较差。加固区深度与宽度的变化会极大地影响路面变形，所以，软土层很厚时，可增大加固区深度与宽度以减小路面变形。     

路堤桩网结构荷载分担比参数敏感性分析

沉降变形控制是高速铁路路基设计的关键,荷载分担比的确定是计算桩网结构地基沉降的重要参数,采用有限元计算的方法对影响桩网结构荷载分担的设计参数敏感性进行了分析。分析结果表明：桩身模量。桩极限承载力、路堤高度、桩间距等对荷载分担的影响较大,应引起设计人员足够的重视。