级配碎石差异沉降及变形机理

对我国高等级公路来说,路面最主要的破坏就是车辙。近些年来,相关人员一直研究如何才能减少路面的车辙破坏。车辙的破坏主要有三种：结构型车辙、压密型车辙、磨耗型车辙。〈br〉 对于不同沥青路面结构,发生车辙破坏的类型也不尽相同。对于级配碎石基层沥青路面结构,主要是压密型车辙,其车辙主要来源于级配碎石的塑性变形和沥青层的压密变形。对于沥青稳定碎石基层沥青路面,其车辙变形主要来源于沥青层的压密变形与剪切变形。对于半刚性基层沥青路面,由于半刚性基层强度较高,几乎不发生变形,因此,其车辙变形主要是沥青层的磨耗变形和压密变形。因此,开展级配碎石变形理论的研究,分析其变形的规律,制定相应的防治措施,可以有效的提高级配碎石层的使用寿命,延长路面结构的使用时间。     

轮载作用下典型沥青路面结构力学行为分析

为分析比较半刚性基层、倒装式和组合式3种典型沥青路面结构受轮载作用的力学行为,依托成德南高速公路沥青路面工程试验段,在与贝克曼梁路表静态弯沉测试值对比的基础上,开展了基于弹性层状体系理论的静力学分析.现场选取3个断面,通过预埋沥青应变计测试了不同轴重、不同车速条件下的车辆移动轮载动力响应.研究结果表明:沥青路面更易出现横向疲劳开裂;倒装式沥青路面面层层底行车方向及横断面方向拉应变峰值分别对应为组合式沥青路面的1.24倍和1.30倍,为半刚性基层沥青路面的2.37倍和2.67倍;路面结构厚度相同的情况下,半刚性基层沥青路面在减少沥青面层本身的疲劳开裂和永久变形方面优势较强,组合式沥青路面与半刚性基层沥青路面受力情况接近,可部分替代半刚性基层沥青路面;倒装式沥青路面轴重敏感度为3种路面结构中最小,但宜适当增加沥青面层或沥青稳定碎石基层厚度以改善其受力状况,并应严格控制沥青稳定碎石基层拉应力,以减少倒装式沥青路面和组合式沥青路面疲劳破坏.     

半刚性基层特征参数与路面性能相关性研究

路面性能受诸多因素影响,其中最主要的指标是沥青路面结构层整体变形及各结构层变形。半刚性基层沥青路面性能与基层结构特征及材料参数尤其是结构层模量密切相关。采用数值有限元计算分析方法,在仅改变路面结构层力学参数的情况下,研究分析相应的半刚性基层沥青路面结构变形性状及相关规律。基于此,对各结构层力学参数对路面结构层变形影响程度的大小进行了分析,结果表明:对半刚性基层结构本体变形影响最大的几个因素依次为:基层模量,面层模量,土基模量。在进行半刚性基层沥青路面结构设计时应重点考虑选择合理的基层模量。     

基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法

分析了沥青路面产生永久变形的主要影响因素,采用"分层分区叠加思想",建立了考虑车辆重复荷载、路面材料特性及温度条件等因素综合作用的沥青路面永久变形预估方法,研究了预估模型中参数的确定方法。推导了重复荷载作用下沥青混合料的黏弹性本构模型,结合三轴重复加载试验数据研究了沥青路面各结构亚层沥青混凝土的蠕变柔量的拟合方法;通过对试验路温度进行实测,确定了年各代表温度区间内标准轴载作用次数;采用有限元方法分析了不同温度条件下沥青路面结构各亚层偏应力分布;最后运用该预估方法对綦万高速公路沥青路面的永久变形量进行了计算。结果表明:计算值和实测值基本吻合,建立的预估方法具有较高的计算精度,能够较精确地模拟沥青路面的变形规律。     

重载交通对路面结构力学的影响分析

重载交通造成了沥青混凝土路面早期损坏.选用我国典型路面结构,使用BISAR 3.0软件,对不同轴载作用下路面结构力学进行分析.结果表明:轴载变化对沥青路面结构各个结构层的影响都较大,会使沥青路面产生失稳型车辙.     

高速公路沥青路面剪应力特性分析研究

从沥青路面高温永久性变形产生的主要原因（高温剪切流变）入手,分别从常温不考虑水平力、常温考虑水平力、高温不考虑水平力、高温考虑水平力以及不同基层模量等几个方面对半刚性底基层沥青稳定碎石基层沥青路面和半刚性基层沥青路面结构2种路面结构型式在标准轴载条件下进行剪应力对比分析,对最大剪应力产生的位置、深度,以及在各种不同工况条件下的变化情况进行了分析研究,并由此对高速公路沥青路面设计施工中防止高温车辙病害提出了一些建议,对局部易产生高温车辙的路段进行了专项设计。     

典型沥青路面结构的力学响应对比分析

针对半刚性基层沥青路面、柔性基层沥青路面和复合式基层沥青路面三种国内典型路面结构,采用有限元分析软件建立仿真模型,模拟计算沥青路面拉应力、拉应变及剪应力等力学参数,对比分析三种路面结构在相同荷载及边界条件作用下的力学响应。通过对比分析可知:半刚性基层沥青路面竖向承载能力强,基、面层相接处受力不利;柔性基层沥青路面,基、面层共同承担外荷载,路面整体受力均匀,但变形较大;复合式基层沥青路面设置了柔性过渡层,综合了其他两种路面结构的特点,具有更广泛的适用性。     

干线公路陡坡路段沥青路面结构受力分析

西南山区干线公路受地形和经济条件限制,急坡陡弯路段较多,沥青路面结构层普遍偏薄,容易产生早期病害。基于弹性层状体系理论,建立陡坡路段沥青路面的三维有限元模型,分析研究了不同工况(平坡路段和陡坡路段)和不同路面结构(常规路面结构和高模量路面结构)条件下沥青路面在车辆荷载作用下的受力特性。结果表明:随着坡度的增加,沥青面层底部纵向剪应变显著增加,相比平坡路段,当坡度增至6%时,沥青面层底部纵向剪应变增加了16.83倍。建议提高沥青混合料模量以改善陡坡路段沥青路面结构的受力状态,延长沥青路面使用寿命。     

层间摩擦系数对路面结构受力影响分析

路面层间接触条件会显著影响道路性能。以典型沥青路面结构为依托,以壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,对沥青路面在不同层间接触条件下的力学响应分布进行了计算和分析。结果表明:层间非完全连续时路面结构往往处于不利的受力状态,并建议沥青路面在基层施工后一定要做好过冬防护措施。     

沥青稳定碎石排水基层的力学特性研究

通过对设置排水基层的沥青路面进行力学分析,考察加入排水基层对路面结构应力和变形状况的影响,从结构角度提出了对排水基层材料的要求.