设应力吸收层复合式路面动态响应灰关联分析

为研究车辆动载对设置应力吸收层复合式路面结构的影响,建立三维有限元模型,计算得到不同路面结构参数下路面结构的力学响应结果。基于灰色关联分析理论,定量分析了各结构层参数对沥青加铺层和应力吸收层底的等效应力σe、最大剪应力τmax、竖向剪应力τxy和水泥混凝土板接缝处弯沉差的影响程度。结果表明,水泥混凝土板厚度、沥青层模量、基层厚度和沥青层厚度为影响复合式路面动态响应的主要因素。并通过回归分析得到上述各力学指标的计算公式。     

设置柔性联接层刚性路面的力学性能分析

针对水泥混凝土路面面层与基层间接触状况不良及半刚性基层抗冲刷能力不足成为水泥混凝土路面病害主要成因的特点,在对传统路面结构存在的不足分析的基础上,构建了在层间设置柔性联接层的路面结构,并根据弹性力学理论,建立了路面结构3D模型,运用ANSYS有限元分析软件对该结构进行相关力学分析。分析结果显示,联接层厚度和模量变化对联接层和半刚性基层自身变形量影响显著,对面层板自身变形量影响不明显;联接层厚度变化对各结构层层底拉应力和剪应力影响显著,但其模量变化仅对面板和联接层层底的拉应力和剪应力影响显著,从而确定了联接层厚度和模量的低限值,且在实际应用中应充分考虑联接层材料的抗剪性能。     

基于旧水泥路面加铺层的层间功能层研究

在旧水泥路面加铺新水泥混凝土面层时设置层间功能层具有良好的使用效果。借鉴马歇尔设计理念并结合功能层的特殊层位功能进行层间功能层沥青混合料设计,研究设置功能层后加铺层和基层的应力改善情况。结果表明:设置4 cm厚的AC-10沥青混合料功能层后面层底部温度应力降低18%,基层底部的荷载应力降低16%,且具有良好的防水及应力吸收作用,对减少加铺水泥混凝土路面的早期破坏,延长加铺新水泥混凝土路面使用寿命具有重要意义。     

干线公路沥青路面设计参数对结构应力的影响

为了合理选择干线公路沥青路面结构设计参数,提高其在使用年限内的性能,应用BISAR程序,选取代表路段,分析了干线公路沥青路面结构参数对基层底面应力的影响,并采用正交试验法进行了结构层参数变化的敏感性分析.研究结果表明:面层底部压应力与基层底部拉应力随着各结构层厚度的增大均逐渐减小,而路面各结构层模量的变化对结构层应力影响不同,面层底部压应力与基层底部拉应力基本随着面层与基层模量的增大而上升,而随着底基层与土基模量的增大则减小.对基层层底应力,各因素影响显著性程度不一样,基层与底基层厚度与模量的变化对其影响显著.因此在干线公路沥青路面设计与施工中,应注重基层与底基层的厚度与刚度.     

基于应力吸收层的水泥混凝土沥青加铺路面力学特性分析

为了研究设置应力吸收层后旧水泥混凝土沥青加铺路面结构的力学响应,采用有限元分析方法,建立水泥混凝土加铺路面接缝在最不利温度时的温度-荷载耦合模型,对不同沥青加铺层厚度、模量和不同应力吸收层厚度、模量工况下的温度应力与温度-荷载耦合应力进行研究.根据计算结果,提出了沥青加铺层、应力吸收层的合理厚度范围,并对加铺层与吸收层的模量加以控制.     

基于温度场的长公路隧道内水泥混凝土路面横缝间距的确定

针对长公路隧道内外路面工作温度环境的差异,研究长公路隧道内水泥混凝土路面的合理横缝间距.采用有限元方法分析了水泥混凝土路面横缝间距分别为4m、8m、12m和16m时,不同面层板厚度、不同轴载、不同基层厚度、不同基层模量和不同基岩模量对水泥混凝土路面板底最大弯拉应力和位移的变化规律,以及不同横缝间距下水泥混凝土路面温度应力变化状况,表明长公路隧道内水泥混凝土板长变化对水泥混凝土板的温度应力影响较小,验证了进入长隧道73 m后水泥混凝土面层横向接缝间距增大至8～12m的可行性.分析结果对长公路隧道内水泥混凝土路面设计和材料选择提供了理论基础.     

基层厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响分析

采用三维有限元静力分析方法,计算分析了具有接缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层在行车荷载作用下应力随基层模量的变化情况,从理论上深入研究了不同基层厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响,提出了在加铺层厚度一定的情况下,基层最佳厚度的取值.     

基层厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响分析

采用三维有限元静力分析方法．计算分析了具有接缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层在行车荷载作用下应力随基层模量的变化情况．从理论上深入研究了不同基层厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响．提出了在加铺层厚度一定的情况下，基层最佳厚度的取值．     

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。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计方法研究

设置沥青加铺层是旧水泥混凝土路面补强改建最常用的有效措施之一.本文通过理论分析,探讨了旧水泥混凝土路面沥青加铺层的板缝弯沉差与接缝处剪应力的实用计算方法.根据路面破坏现象,提出了以板底弯拉应力、板缝弯沉差及接缝处沥青层剪应力的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构设计指标,给出了设置半刚性补强层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法和设置级配碎石裂缝缓解层沥青加铺层的结构形式.并给出了适用条件、设计参数的确定与厚度的计算方法.     

沥青路面结构足尺力学响应实测与仿真

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,通过基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究.采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应,利用单轴压缩动态模量试验获取沥青混合料的粘弹性参数,通过FWD弯沉盆反算得到基层及土基的弹性模量,利用接触痕迹得到轮胎的接触面分布;通过单轴压缩动态模量试验及四点弯曲动态模量试验对传感器进行了标定.在此基础上,采用有限元软件ABAQUS建立基于实测参数的路面结构力学仿真模型,分析路面结构在不同加载位置和速度下的力学响应,并与实测结果进行对比.结果表明:所建立的路面力学仿真模型能较合理地模拟沥青层底三向应变、半刚性材料层底纵向、横向应变以及土基顶面的压应力.沥青混合料粘弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点.随着温度的增加和加载速度的减小,沥青层底三向应变、半刚性基层底的水平应变以及土基顶面压应力的响应幅值增加.     

半刚性基层沥青路面面层剪应力峰值的影响因素

目的探讨沥青路面面层剪应力峰值变化规律和影响因素.方法运用多层弹性体系理论,双圆均布荷载下,考虑路面结构层厚度、模量变化以及层间状态的不同,分析半刚性基层沥青路面剪应力峰值的变化规律和影响因素.结果沥青路面剪应力峰值会随面层厚度的增加而减小,随基层厚度的增加而增大;沥青路面使用过程中面层模量变化以及设计选取基层模量过高会导致剪应力峰值的提高;层间出现滑移也将导致沥青路面剪应力峰值的大幅度增加.结论路面结构层模量变化及层间连接状态的不同对沥青路面剪应力峰值有显著的影响;路面结构层厚度对沥青路面剪应力峰值的影响相对较小,但也不容忽视.设计和施工过程中应充分考虑沥青路面剪应力的影响因素并加以控制.     

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.     

公路隧道复合式路面结构的力学性能研究

建立了公路隧道复合式沥青路面结构的三维有限元分析模型,对单轴双轮轴载作用下的隧道复合式路面结构接缝处沥青混凝土内部和界面处应力进行了分析比较,确定偏载为最不利加载位置,提炼出关键的设计指标：纵缝边缘加载位中心对应的沥青层底水平拉应力和接缝处沥青层顶面竖向剪应力。通过对不同沥青层厚度、不同弹簧刚度以及不同基岩模量和基层模量下沥青层应力曲线响应进行探讨分析,确定出接缝具有较好的传荷能力,可以有效降低沥青层的厚度,设置模量较高的基层,有利于降低对接缝传荷能力的依赖。     

基于有限元的沥青路面坑槽修补结构力学特征研究

根据实际沥青路面坑槽修补的结构形式,建立有限元模型进行力学模拟,用节点跟踪法找出修补路面结构中的最不利受力位置,结果表明剪应力最不利位置在下面层底部,拉应力和压应力最不利位置在路表处.在最不利条件下,分析挖补面积、基层修补材料模量以及基面层层间接触状态对修补路面结构受力的影响,其结果可用于指导坑槽最佳修补面积的确定和基层修补材料的选择以及基面层层间状态的最优设计方案.     

沥青路面结构参数变化对路表弯沉值影响分析

采用基于弹性层状体系理论的BISAR 3.0软件,在层间接触关系为完全连续条件下,详细分析了沥青路面结构的路基回弹模量、基层回弹模量、面层回弹模量、基层厚度及面层厚度对路表弯沉值的影响规律.通过分析,发现路基回弹模量是路表弯沉值的主要影响因素,路基回弹模量与基层厚度组合变化对路表弯沉值的影响比路基回弹模量与底基层厚度、面层厚度组合变化影响大,提出了影响沥青路面结构层设计的最不利组合形式,为沥青路面结构组合设计提供参考依据.     

路面半刚性基层初期弯沉及模量分析

基于半刚性路面基层在荷载作用下内部应力响应及基层表面回弹位移,对铺筑后基层早期表面弯沉进行连续实测并加以数值统计分析,给出了基层表面初期弯沉变化曲线.根据路面在双圆均布荷载下弹性层状体系理论计算水稳砂砾抗压弹性模量,提出了弹性模量变化非线性回归公式.采用指数函数拟合水稳砂砾模量随龄期的增长变化,以预估在规定期限内能否达到设计标准取值.同时,在基层检验中引入基层材料的弹性模量值,可得即时基层表面回弹弯沉值,作为评估路面基层结构施工质量的控制指标.     

不同半刚性基层参数对沥青路面的影响分析

利用有限元法，研究分析不同半刚性基层参数对沥青路面的影响。结果表明：适当增加半刚性基层厚度、底基层厚度和底基层模量，可以提高路面的力学性能和使用寿命。所得结论对实际的工程施工有一定的指导作用。     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论，采用路面结构有限元法，探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数，包括各结构层厚度、模量和泊松比等，在不同的点位，利用BISAR程序进行力学计算和分析，提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明：在不考虑各结构层材料性能和厚度时，最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内；影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量；对于普通3层沥青层面层结构，上面层和中面层应进行剪应力验算，下面层可根据实际情况确定是否进行验算；验算时，需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。