基于熵权-TOPSIS法的不同基层沥青路面抗裂效果研究

为了解决季冻区沥青路面的反射裂缝问题,以路基路面工程、计算机科学为基础,通过对沥青路面反射裂缝病害影响因素分析,得到不同的基层模量是影响反射裂缝主要诱因之一;运用Abaqus有限元分析法,根据建立的沥青路面温度-荷载耦合场模型,对不同基层模量的应力云图进行分析,最终得到应力强度因子时间曲线;运用熵权-TOPSIS法,对半刚性、柔性、半柔性3种不同模量基层的沥青路面抗裂性能进行评价,结合干缩试验和冻融试验,得到在季冻区的特殊气候下,半柔性基层沥青路面能够有效抵抗沥青路面的反射裂缝,从而为沥青路面防治裂缝的产生提供新的解决办法。     

半刚性基层沥青路面温缩裂缝的有限元分析

运用有限单元法计算了半刚性基层沥青路面温缩反射裂缝尖端的应力强度因子，并对影响其大小的各因素进行了敏感性分析，结果表明：基层和面层的模量、温缩系数增大会不同程度的导致裂缝尖端应力强度因子的增大；而增加面层厚度能有效降低温缩裂缝尖端强度因子．研究了行车荷载与温度荷载耦合作用下裂缝尖端应力场的强度特征，在这2种荷载共同作用时的裂缝扩展为复合型扩展．     

基层含裂缝沥青路面的应力分析

采用有限元法对基层含裂缝沥青路面进行分析，计算了不同行车荷载作用位置下，沥青路面层底的应力和裂缝尖端的强度因子，以及不同路面参数对层底应力和缝端强度因子的影响。分析结果指出，增加面层厚度可有效降低裂缝尖端应力强度因子的大小，从而延缓裂缝的发展。     

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.     

半刚性基层沥青路面的倒装结构综述

针对半刚性基层沥青路面裂缝比较严重的问题,介绍了倒装结构能防治裂缝的机理,综述了国内外大量 应用实例,详细讨论了我国实验路的使用情况;同时提出柔性基层是解决半刚性基层沥青路面开裂的途径之一.     

具有柔性基层的半刚性沥青路面的理论计算

针对我国高等级公路半刚性沥青路面采用柔性基层 (级配碎石 )防止反射裂缝的作法 ,考虑柔性基层非线性(弹塑性 )特性的基础上 ,采用弹塑性有限元法分析了吉林通化试验路三种路面结构面层底面及半刚性基层底面弯拉应力的变化规律 ,在此基础上对通化试验路具有碎石基层的半刚性沥青路面结构设计提出了一些合理的建议 ,并对通化试验路两种具有碎石基层半刚性沥青路面结构的沥青面层的抗疲劳寿命进行了预估     

半刚性基层沥青路面反射裂缝形成扩展机理与防治

半刚性基层沥青路面普遍存在反射裂缝．首先根据西尔斯和不里恩公式计算了半刚性基层中的温缩应力和干缩应力,指出它们是导致基层首先开裂的主要原因,在此基础上运用断裂力学观点阐述了沥青路面反射裂缝的两种开裂模式：剪切型,拉裂型．分别分析了行车荷载与温度荷载造成的不同破坏模式．最后针对影响裂缝形成和扩展的因素提出了3种防治措施,即增加面层厚度,改善基层的温干缩性质,设置应力吸收层．     

具有柔性基层的半刚性沥青路面的理论计算

针对我国高等级公路半刚性沥青路面采用柔性基层(级配碎石)防止反射裂缝的作法，考虑柔性基层非线性(弹塑性)特性的基础上，采用弹塑性有限元法分析了吉林通化试验路三种路面结构面层底面及半刚性基层底面弯拉应力的变化规律，在此基础上对通化试验路具有碎石基层的半刚性沥青路面结构设计提出了一些合理的建议，并对通化试验路两种具有碎石基层半刚性沥青路面结构的沥青面层的抗疲劳寿命进行了预估．     

界面条件对半刚性沥青路面结构应力分布的影响

采用三维弹塑性力学模型的有限元方法，分析了层间接触条件、轴载对路表与路基顶面弯沉、结构层最大拉应力的分布与大小、界面摩擦力与界面位移的影响.揭示了层间界面条件与路面整体性能的重要关系.分析认为，界面连续问题是半刚性沥青路面易发生早期结构病害、极易发生水损坏的关键问题.对路基工作区的深度、最大弯拉应力计算点的位置及目前的高速公路半刚性沥青路面结构超载的临界荷载给出了建议值.     

柔性基层改善沥青路面半刚性底基层温度状况分析

半刚性沥青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,半刚性基层和沥青面层之间加入柔性基层可有效地防止沥青路面出现反射裂缝,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,柔性基层都能有效地改善沥青路面半刚性基层的温度状况,从而减少或消除沥青路面出现反射裂缝．     

长寿命半刚性基层沥青路面的计算分析

选取半刚性基层沥青路面典型结构,对不同轴载下半刚性层底拉应力的分析发现,典型结构仅适合于超载不严重的交通状态.对混合式沥青路面结构沥青层底拉应变和半刚性层底拉应力进行了计算,得到同时满足沥青层和半刚性层不受疲劳破坏时的沥青层厚度,与国外长寿命路面设计软件PerRoad2.4的计算结果相比,混合式长寿命路面结构更具有经济性.     

非均布动载荷下沥青路面粘弹性有限元分析

为探求水平力对路面力学响应的影响,按照粘弹性层状体系理论,采用ANSYS软件建立半刚性基层沥青路面有限元分析模型,分析了非均布动载荷下路面的力学响应,与只有垂直力作用下路面力学响应相比,水平力和垂直力共同作用下沥青面层的弯沉增大,各层尤其是沥青面层的正应力增大,沥青面层的剪应力及应变增大,在路面动载响应的研究中加载水平力是必要的。     

低水泥剂量稳定级配碎石基层典型结构分析

目的找寻适应不同交通等级的合理的低水泥剂量基层沥青路面结构．方法拟定低水泥剂量级配碎石基层沥青路面结构,利用有限元软件计算以低水泥剂量稳定级配碎石取代半刚性基层后对弯沉、沥青层底拉应力等设计指标的影响,并结合交通荷载分析各结构层厚度组合合理性．结果轻交通等级下,推荐使用5cm普通沥青混凝土面层＋22cm水泥质量分数为3％的低水泥剂量稳定级配碎石单基层;中交通等级下,推荐采用上基层厚度大于15cm的水泥质量分数为2．5％的低水泥剂量稳定级配碎石,半刚性下基层厚度至少为20cm结构组合形式;重交通等级下,推荐采用15cm水泥质量分数为2．5％的低水泥剂量稳定级配碎石上基层和15cm＋20cm半刚性双基层结构组合．结论在重、中交通荷载作用下,合理的低水泥剂量级配碎石基层能够在防治反射裂缝同时,较好地满足交通荷栽需求．     

既有半刚性基层沥青路面大修处治策略

为了科学地进行高等级公路既有半刚性基层沥青路面结构大修处治策略,利用Abaqus有限元软件建立路面结构分析模型,分析了路面结构层参数对半刚性底基层抗疲劳寿命的影响,并应用北京市高速公路典型路段的实际数据对计算结果进行了工程验证分析,提出了既有半刚性基层沥青路面大修处治策略.研究结果表明:基层厚度、底基层厚度、面层厚度、交通荷载大小对半刚性底基层疲劳寿命的影响较为显著,路基模量和底基层模量的影响次之,面层模量和基层模量等路用材料刚度的影响相对较小.高速公路实际应用状况也表明:沥青路面首次大修年限与沥青面层总厚度的相关性相比路面结构总厚度更加显著,较厚沥青面层的路面结构具有较长的使用寿命;材料模量出现一定衰变,并不影响路面结构的耐久性基础,旧路结构通过加铺增加面层厚度,在不进行全面翻修改造的情况下,仍可以使路面结构具有充足的耐久性,延长其使用寿命.     

津文公路沥青路面反射裂缝的原因分析

以有限元法为基础，利用ANSYS软件仿真计算出了津文公路沥青混凝土路面基层在标准轴载和温度场单独和共同作用下的最大拉应力，并与基层容许拉应力进行比较，得出了津文公路沥青路面纵、横向裂缝都是由最大拉应力引起的结论，从而找出了津文公路沥青混凝土路面产生反射裂缝的原因，这无论对理论研究还是对实际工程都有着重要的参考价值。     

行车和温度荷载作用下沥青路面的松弛响应分析

目的研究沥青混凝土路面在行车和温度荷载作用下的松弛特性,更好地做到防裂控制工作．方法确定黏弹性材料参数及能够反应温度、沥青混合料黏弹性本构关系,建立典型的路面结构三维有限元模型,模拟面层材料在不同初始变形的应力状态,分析路表弯沉、沥青面层层底和土基顶面的响应．结果沥青路面在荷栽和温度作用下,面层黏弹性材料会使路面应力减小．面层层底和基层层底应力会发生松弛,最后趋于稳定值;在行车载荷作用下弯沉会随着时间的推移发生回弹,最后逐渐趋于稳定．结论松弛是材料本身属性与其他因素无关;应力松弛模量越小,松弛性能越好,低温抗裂性越好．     

车辆轴载作用下半刚性基层沥青路面破坏潜力分级

针对不同轴载对半刚性基层沥青路面的潜在破坏能力问题,提出一种根据不同轴载作用下路面力学响应为标准的路面破坏分级方法。该方法应用弹性层状体系理论分析了不同轴载作用下的半刚性基层沥青路面力学特性,通过计算沥青层的抗剪强度、半刚性基层的拉应力和各结构层的压应力,并与标准轴载作用下结构层力学特性进行了比较,辅以各结构层的设计允许应力值,得到不同轴载作用下的路面破坏潜力表。通过对某公路安徽段实测数据的分析表明,该方法可以有效地实现不同轴载对半刚性基层沥青路面的潜在破坏能力分析。     

具有柔性基层的半刚性沥青路面三维模型计算

根据实验资料,充分考虑级配碎石层的材料性质,建立了具有级配碎石基层的半刚性沥青路面结构的三维计算模型。分析表明:塑性突出的级配碎石层能优先于沥青面层和半刚性基层吸收路面结构在荷载作用下产生的应变能,从而提高了结构的抗裂及抗疲劳性能;级配碎石层能显著改善路面结构的力学性质,合理的设计能改善路面的使用性能,延长其使用寿命。