沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS对沥青路面温度场进行模拟，并与结构耦合，计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中，考虑了沥青混和料劲度模量、温缩系数是温度场函数的关系。分析结果表明，沥青路面温度应力分析时应考虑温度场在时间和空间上的变化以及温度场对材料热工参数的影响。     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS程序对沥青路面温度场进行模拟,并与结构耦合,计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中,考虑了沥青混合料劲度模量、温缩系数是温度场函数。分析结果表明,沥青路面温度应力分析应该考虑温度场在时间和空间上的变化,以及温度场对材料热工参数的影响。     

排水性沥青表面层半刚性基层路面温度场分析

为了分析具有排水性沥青面层的半刚性基层路面的温度场,建立了二维有限元模型来对半刚性基层路面的温度场进行预估,并对沪宁高速镇江支线两种结构形式的沥青路面的温度场进行了长时间的监测。发现排水性沥青上面层底面的夏季日最高温度较普通密级配沥青路面低2℃左右,冬季最低温度高1℃左右;排水性沥青路面的半刚性基层顶面日温度变幅较普通密级配沥青混凝土路面低3～4℃;建立的温度预估模型计算结果与实测温度相差较小。结果表明,排水性沥青面层有很好的温度调节作用,能有效改善半刚性基层的温度状况;建立的温度模型可以对半刚性基层路面的温度场进行可靠的预估。     

基于实测数据的沥青混凝土路面结构温度场特性分析

为研究沥青路面温度场受外界环境的影响及其敏感程度,对重庆南岸区大气温度及太阳辐射能量进行实测。根据传热学理论,运用ABAQUS有限元软件进行建模并对其进行二次开发。结合沥青混凝土路面结构材料在不同温度时的蠕变非线性效应,改变大气气温、风速等参数,分析沥青路面结构温度场随相关参数的变化的规律。结果表明:沥青路面结构受大气温度的影响主要体现在路面面层,达到路面结构一定深度后,对路面结构的温度场的影响很小;大气温度是影响沥青路面全天温度场变化的主要因素;在中高温天气时,随着太阳辐射能量的增加,大气温度对路表温度的影响随之减小;随着路面结构深度的增加,不同深度位置处与大气对流作用频率下降,只有当上层结构与大气对流完成之后,才能由其以下的结构与大气对流,进而使下层结构温度差峰值向后延迟;风速对沥青路面温度场影响较大,应注意风速产生的温度场结果误差。     

沥青路面结构层施工过程的变形特征测试

依托于遂广高速公路沥青路面动态响应测试试验段,从静态弯沉和动态弯沉两个方面对半刚性基层沥青路面和倒装式结构沥青路面施工过程的变形特性、荷载扩散能力进行了研究。结果表明:半刚性结构沥青路面路表动态弯沉值和静态弯沉值均小于倒装式结构沥青路面,且结构S3动、静态弯沉值略大于结构S2,半刚性结构中水泥稳定碎石层是结构承载特性的主体,倒装式结构中水泥稳定碎石层和沥青层均具有抵抗车辆荷载的作用,因此建议倒装式结构中采用较厚的沥青层或高性能的沥青材料;级配碎石层的加入导致倒装式结构荷载扩散范围小于半刚性结构沥青路面,其下水泥稳定碎石层在满足其结构层层底拉应力的情况下可适当减薄,加厚沥青层;落锤式弯沉仪测试结果的精度、稳定性和可靠度要优于贝克曼梁测试值,且两者测试值受结构和材料特性的影响较大,没有明显的相关性,建议沥青路面结构层施工过程变形特征测试中采用落锤式弯沉仪。     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

温度与荷载耦合作用下大粒径沥青碎石下面层厚度设计

首先计算路表温度不同时路面结构的温度场,然后根据温度场的分布规律计算路面每一结构层在温度场下材料的回弹模量值,进而对沥青混凝土路面进行力学计算。根据计算结果分析在温度和荷载耦合作用下大粒径沥青碎石下面层厚度不同时路面各结构层的力学行为,并结合路面层厚度与最大公称粒径之间关系的要求,推荐合理的大粒径沥青碎石下面层厚度。     

高温条件下沥青路面结构剪应变分析

为了研究福建省新型沥青路面结构抗高温车辙性能,采用BISAR模型,结合福建省沥青路面高温数据,计算了沥青混合料动态模量和两种路面结构的沥青层剪应变。结果表明:沥青路面温度场变化非常大,其中层位越浅,受大气温度影响越大,温度变化也越大,1 d中沥青温度沿深度方向出现等温的情况是非常短暂的,沥青路面设计规范中假定的15℃或20℃等温状态在实际路面中很难存在;沥青路面温度场的变化影响沥青混合料模量值及沿深度方向的分布,在20:00—8:00各沥青层模量沿深度方向降低,此时较为符合现行设计规范中推荐各层模量的变化趋势,但是在其他时间段则不符合这一趋势;不同时刻沥青路面结构内部剪应变水平、剪应变分布及结构最大剪应变层位会有较大的变化,采用静态、单一条件下剪应变分析结果难以全面认识路面剪切破坏机理;不同结构剪应变的温度敏感性不同,在高温条件下半刚性结构的剪应变温度敏感性高于新型结构,而且气温≥30℃、路表温度大于36℃的条件下,新型结构最大剪应变值、应变90%~100%区间均低于半刚性结构,说明新型结构沥青路面抗高温车辙性能优于半刚性结构;新型结构的结构最大剪应变及应变90%~100%区间主要分布在中面层,因此在福建省中面层要求采用SBS改性沥青非常关键,同时对于重载、超载车较多的路段,应变90%~100%区间、80%~90%区间到达下面层(新型结构的上基层)的上部,因此建议福建省新型结构的上基层第1层8 cm ATB-25采用50#或30#沥青。     

不同沥青路面结构温度场研究

借助有限元软件ABAQUS对浙江杭千高速桐庐试验段组合式沥青路面结构进行温度场分析,并与现场路面实测温度场进行对比,发现采用有限元数值方法模拟沥青路面结构温度场是可行的.对选定的3种不同基层沥青路面结构,包括常规半刚性基层沥青路面结构、采用沥青稳定碎石和级配碎石的柔性基层沥青路面结构以及柔性基层与半刚性基层相结合的组合式基层沥青路面结构进行了温度场的对比分析.     

季冻区沥青路面温度场影响因素分析

为分析温度场对季冻区沥青路面的影响,依托陕北延安的气温数据,采用ABAQUS有限元分析软件对冬季及夏季沥青路面面层结构温度场进行了模拟,研究了面层材料比热、热传导率以及太阳辐射和极端气温对沥青路面温度场的影响。结果表明:随着路面深度的增加,面层结构最高温度出现的时间依次滞后,而最低温度出现的时间无明显滞后;比热越大,温度变化的幅值越小,且上下限均向中间值靠拢;热传导率越小,温度变化的幅值越小,但下限并无明显变化;对于冬季无太阳辐射的情况,路面结构不同深度处的温度均有一定程度的降低,高温时段尤为明显;在温度传递性能上,沥青混合料在高温时传导热量的效应要比低温时强。     

广东省水泥混凝土桥面单层沥青铺装层使用状况调查与分析

为提高广东省高速公路水泥混凝土桥面铺装的使用性能,降低铺装层结构选用不当所带来的风险,对省内4个典型项目桥面铺装层的结构型式、使用状况及病害原因进行了调查分析,并采用有限元软件对铺装层厚度对铺装层内及层间的应力进行了计算分析。结果表明:单层沥青混凝土桥面铺装主要用在桥梁恒载限制的路段,需采用高粘度改性沥青做防水粘结层+高模量沥青混凝土或SMA的桥面铺装结构,且施工要求高,与单层沥青铺装层相比,采用双层沥青铺装层,铺装层内最大剪应力和沥青层与粘结层间剪应力分别下降18%和37%。     

具有柔性过渡层的沥青混凝土路面半刚性基层顶部温度状况的理论模拟

半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝产生的原因之一是半刚性基层温度变化引起的，半刚性基层和沥青混凝土面层之间加入柔性过渡层可有效地防止沥青混凝土路面出现反射裂缝。根据传热学原理，采用有限单元法对吉林省通化试验路3种路面结构半刚性基层顶部温度状况进行了对比分析，结果表明无论夏季或冬季，柔性过渡层都能有效地改善沥青混凝土路面半刚性基层的温度状况，从而减少或消除沥青混凝土路面出现反射裂缝。     

海绵城市透水沥青路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水沥青路面结构力学响应，运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型，计算在车辆荷载作用下路面各结构层力学指标的变化规律。结果表明:基层厚度为表层排水型和基层储排水型透水沥青路面最主要影响因素；多孔混凝土层厚度为全透型透水沥青路面最主要影响因素。采用均匀设计方法，通过回归分析得到透水沥青路面各力学指标的计算公式。     

车辆载荷作用下沥青路面应力分析

基于沥青路面弹性层状结构,利用ANSYS有限元软件分析了水平载荷、超载额度对沥青路面力学状态的影响,得出沥青路面内部应力、应变分布规律;建立了沥青路面应力分析有限元模型,并利用数值软件进行分析,为沥青路面结构设计和施工提供参考。     

开级配大粒径沥青碎石混合料沥青路面温度应力影响因素分析

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作为裂缝缓解层的方法.基于开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的温度应力进行分析,探讨了其结构层参数对其温度应力的影响规律.结果表明:开级配LSAM缓解层模量、厚度、空隙率对其自身温度应力具有显著的影响作用,是开级配LSAM缓解层沥青路面结构设计的重要参数.     

移动轴载作用下路面沥青层动态响应模量主曲线研究

路面沥青混合料层的模量是路面设计的必要参数之一，为定量分析现场沥青层的实际模量特性，提出了一种由现场实测应变数据出发，确定沥青层动态响应模量主曲线的方法，实现了对沥青层现场动态特性的精准表达。首先，实测了柔性基层、半刚性基层2类典型沥青路面不同温度及轴载移动速度下的沥青层动态应变响应；其次，以实测应变波形为基础，分析了不同加载工况下的现场沥青层加载频率特征；最后，基于实测应变值，利用有限元模型反演得到沥青层的动态响应模量，结合沥青层加载频率，建立了沥青层动态响应模量主曲线，并进一步对该主曲线的可靠性进行了验证。研究结果表明：沥青层内部加载频率与轴载移动速度呈正比，且与温度正相关；沥青层现场动态响应模量值随温度升高显著减小，随轴载移动速度增大而增大；结合加载频率及响应模量反演结果，可利用Sigmoidal模型很好地拟合得到沥青层响应模量主曲线；验证结果表明，该主曲线可较为准确地预估其他温度及轴载移动速度下的沥青层响应模量值。所提出的确定沥青层动态响应模量主曲线的方法可为其他试验路应变实测数据的处理提供参考。     

旧水泥路面加铺沥青层结构力学特性分析

采用沥青加铺层结构是修补旧水泥路面的有效方法,由于旧水泥路面裂缝的存在,沥青加铺层易产生反射裂缝.建立三维有限元模型,对水泥混凝土路面加铺沥青层结构的受力特性进行了分析,通过分别改变加铺层厚度,夹层模量及轴载,得出加铺层应力响应的变化规律,并对不同加铺层结构在温度荷载耦合作用下的应力进行了对比分析.其结论对实际工程中选...     

闽南地区冬季隧道复合式路面结构温度分布规律研究

基于闽南地区隧道工程项目实例,运用有限元软件分析了冬季条件下隧道复合式路面结构的温度分布规律。研究结果表明:随着洞内纵向深度和路面结构深度的增加,各结构层温度日变化幅度逐渐减小,变化相位有滞后现象,洞口与洞内90 m处沥青面层表面温度日变化幅度相差6.51 ℃,结构深度36 cm处日温度最低时刻滞后2 小时,洞口处沥青面层表面与结构深度36 cm处温度日变化幅度相差8.03 ℃,日最低温度滞后10 小时;路面结构温度随隧道纵向深度变化分成洞口不稳定段和洞内稳定段,且随着结构深度的增加,洞内温度不稳定段长度逐渐减小,沥青面层表面与结构深度36 cm处不稳定段长度分别为30 ,20 m,长度减小10 m。     

高模量沥青混合料性能研究与路面结构响应分析

对高模量沥青混合料的路用性能、力学性能进行了试验研究,应用有限元方法对不同轮轴类型标准荷载下中下面层采用高模量沥青混合料及普通模量沥青混合料的两种沥青路面结构的力学响应进行了对比分析。