基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。     

水泥砼路面板角弯沉的影响因素分析

利用有限元程序,分析了路面各结构层参数、路面板平面尺寸、接缝传荷能力、板角脱空及脱空与传荷相互作用等因素对FWD板角弯沉值的影响,并建立了接缝传荷与板角弯沉的回归公式.研究结果表明,板角弯沉受面层模量、面层厚度、基层和土基模量影响较大,受基层厚度影响较小;板角弯沉随着板平面尺寸的增大其减小比例在2%以内,正常板尺寸变化情况下可以忽略其影响;接缝传荷修正系数随接缝传荷能力的增加呈指数衰减变化规律;脱空尺寸对板角弯沉的影响较其对其他弯沉影响更为显著;弯沉值在接缝传荷和板角脱空共同作用下的变化比仅受其中一项因素影响时的变化更为明显.     

预制块体路面结构力学特性的有限元计算分析

针对预制块路面结构特点建立力学分析模型,运用数值分析软件对其路表弯沉进行计算,分析预制决厚度、基层模量、基层厚度及土基模量对块体路面结构受力的影响.计算结果表明,随着块体厚度增加,路表计算弯沉逐渐减小;在块体厚度相同的情况下,基层厚度越大,路表计算弯沉越小;基层底面的弯拉应力随土基模量增大而减小.     

水泥混凝土路面结构接缝传荷能力分析

采用Winkler地基不等平面尺寸双层板模型,分析了层间接触条件、基层超宽、结构组合等对接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的影响.比较了双层路面结构与单层路面结构在基层超宽情况下,接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的差异.结果表明,层间结合,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响很小;层间可分离,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响比较显著.揭示了基层超宽在层间接触可分离情况下,弯沉传荷效率变幅△LT及应力折减系数变幅Δλσ随接缝剪切刚度Cw的变化规律.分析结果可用于水泥混凝土路面接缝传荷评价.     

结构参数对沥青路面结构设计的影响分析

应用现行设计规范提出的公路沥青路面结构厚度计算理论和方法,通过实例计算,分析了路面结构厚度随设计弯沉、土基模量的变化关系,分析了土基模量、半刚性基层厚度对路面各结构层层底拉应力的影响,得出通常情况下会以底基层层底拉应力控制结构厚度设计,以及提高土基模量、增加半刚性层厚度可以减小（底）基层层底拉应力从而减少疲劳开裂的结论。     

半刚性基层沥青路面弯沉验收标准研究

有文献表示以设计弯沉值作为路面弯沉验收标准值存在不适。文中结合JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》对路面弯沉检测标准值的规定,提出半刚性基层沥青路面弯沉验收标准值的计算方法。通过室内试验分析发现土基回弹模量-含水量、水泥稳定碎石回弹模量-养护龄期之间存在相关度较高的函数关系,据此得到任意时间的土基回弹模量和水泥稳定碎石模量;再结合试验得到的其他路面结构实际参数和层状弹性理论计算交工验收时路面的实际弯沉值,以此作为路面验收弯沉标准值判断路面弯沉是否满足要求。     

两种长寿命路面结构各层位参数影响性分析

通过Bisar3.0计算沥青路面结构的顶面弯沉、路基顶面压应变和沥青层底拉应变,将此3个计算结果作为指标值,以各个结构层的厚度和模量以及土基回弹模量为影响因素,通过设计正交试验,分析各层位参数对3个指标的影响量。结果表明,沥青面层厚度和基层回弹模量对沥青层底拉应变和土基顶面压应变有着较为显著的影响,而路表弯沉值受土基回弹模量的影响最为显著。     

旧水泥砼路面加铺沥青层的三维有限元分析

应用Abaqus三维有限元分析软件,针对旧水泥砼路面进行直接加铺和增设应力吸收层后加铺沥青层两种处理方案,通过与原未改造路面对比,结合温度场,进行不同荷载作用下路面结构接缝弯沉和传荷能力分析,研究沥青加铺层结构强度和反射裂缝。结果表明,加铺沥青层后弯沉与传荷能力均有明显改善;温度场对旧砼路面弯沉和传荷能力的影响远大于荷载作用,加铺沥青层后弱化;结构强度指数能评价传荷能力,但对温度耦合下的超载有局限性;增设应力吸收层能有效阻止反射裂缝。     

行车荷载作用下半刚性沥青路面动态弯沉数值分析

为连续快速检测路面动态弯沉,通过建立行车荷载作用下沥青路面有限元动态模型,研究了在不同行车速度、不同测点的弯沉大小;通过改变路面各层厚度和模量对路面动态弯沉特性进行了研究。研究结果表明:不同车速条件下的路面动态弯沉并不相同,车速愈高弯沉愈小,并且弯沉最大值滞后于行车荷载作用的峰值;路面厚度增加显著减小路面动态弯沉,厚度对弯沉影响的大小依次为面层、基层和底基层;各层模量的增加将使路面的动态弯沉减小。     

沥青路面路基结构组合优化力学数值探析

采用ABAQUS建立了沥青路面结构的三维有限元模型,对典型沥青路面的动力学特征进行了模拟计算,通过分析路面结构动力响应量和结构参数的关系,获得了两者的正负相关性,并提出了改善路面结构受力状态的有效途径。研究结果表明:面层模量一定时,随基层模量的增加,路表弯沉下降,半刚性路面和组合式路面基层层底应力增加;当基层模量一定时,随面层模量的增加,半刚性路面路表弯沉的变化较小,倒桩式路面和组合式路面路表弯沉变化明显,且组合式路面的基层层底应力明显提高;随基层模量增大,半刚性路面收底基层层底应力变化显著,受面层模量影响较小;当面层模量达到2 000 MPa后,基层模量对倒桩式路面底基层层底应力影响可忽略;面层模量较高时,基层模量和面层模量的增加,组合式路面的底基层底应力减小;随基层厚度的增加,路面各力学响应指标逐渐减小,基层厚度大于40 cm时,通过增加基层厚度来改善路面疲劳开裂效果减弱;基层厚度小于20 cm时,底基层的弯拉应力较大,路面基层为主承重层,承担较大的荷载作用,因而可通过提高基层厚度来抑制弯拉破坏,改善基层受力。     

水泥混凝土加铺层贫混凝土基层荷载应力分析

为了分析贫混凝土基层水泥混凝土路面结构的基层和新铺水泥混凝土板的应力情况,以清远~连州一级公路为依托,通过三维有限元分析方法,分析了贫混凝土基层模量、贫混凝土基层厚度、原路面作底基层后的等效厚度和模量以及荷载大小等对新水泥混凝土板和贫混凝土基层板荷载应力的影响。路面结构计算与分析表明:随贫混凝土基层模量的增加,贫混凝土基层板底拉应力逐渐增大,新板板底拉应力逐渐减小;贫混凝土板厚变化在允许的范围内,并不影响按平均板厚计算得到的荷载应力值,设计时可按照平均厚度计算;底基层等效厚度和模量的变化对新加铺水泥混凝土板底部拉应力的影响不显著;荷载的增加是造成荷载应力增加的重要因素,故必须严格控制超载现象。     

沥青稳定基层模量对路面结构受力的影响

为优化路面结构,针对不同的沥青稳定基层模量以及不同的结构层厚度等的路面结构组合,应用理论方法对沥青路面结构进行计算,分析了不同因素对沥青稳定基层的层底拉应变、土基顶压应变、表面剪应力等的影响,结果表明:增加基层模量有利于降低基层底和土基顶的应变,较厚的沥青稳定碎石基层并不会增加车辙的危险性,增加底基层厚度能降低基层层底拉应变和表面弯沉,增加土基模量能减小表面弯沉。结果为柔性基层路面的设计、施工提供参考依据。     

山地城市全透水沥青路面结构力学响应分析

山地城市如重庆,具有纵坡大、降雨多的特点,其全透水沥青路面结构型式与平原地区有所不同.为研究荷载作用下山地城市全透水沥青路面结构力学响应情况,借助有限元方法建立全透水沥青路面结构的三维模型,通过改变基层+蓄水层组合厚度、蓄水层模量及土基模量3个因素,分析弯沉、蓄水层层底拉应力和土基顶面压应变的响应情况.结果 表明土基模量对弯沉有显著影响,基层+蓄水层组合厚度对蓄水层层底拉应力和土基顶面压应变有显著影响,因此,可通过增加基层+蓄水层组合厚度和增大土基模量的方式来提高全透水沥青路面的强度.     

路面结构设计中关键因素的正交分析

通过对路面结构设计中关键因素的分析，考虑土基模量，基层厚度和基层模量三个因素，并根据工程经验选取相应的因素水平，利用正交分析方法，进行计算并通过直观分析得出这些关键因素对路面性能的影响。根据我国沥青路面设计规范，路面性能采用路面的设计指标和验算指标来表征：路面表面湾沉、基层底部拉应力和底基层底部拉应力。分析表明：土基模量和基层厚度对路面性能的影响至关重要。而基怪模量的影响要小得多。土基的模量宜在50－100MPa之间，基层厚度宜取20cm左右。     

水泥混凝土路面板下地基脱空状况的评定与分析

以重复荷载下的接缝工作特性为基础,通过对第一传荷状态临界荷载及其对应弯沉影响因素的分析,指出脱空对弯沉的影响是显著的,并提出以第一传荷状态临界荷载与对应弯沉为指标的脱空评定模型与评定方法,使评定工作在单板系统基础上进行,排除了接缝传荷状况不确定的影响。最后,给出脱空尺寸与弯沉典型回归关系式,从而能够利用FWD对水泥混凝土路面板下脱空进行快速评定。     

基于弯拉应力等效的地基当量回弹模量

以往多层地基的顶面当量回弹模量大多是按弯沉等效得出的,该值对计算地基上面层或基层的弯拉应力是不适合的.为此,在弯沉等效的地基顶面当量回弹模量计算式的基础上,通过对荷载圆半径的修正,将弯沉等效转变为弯拉应力等效;进而,总结出了三层结构时单圆和双圆荷载的荷载圆半径修正系数回归公式,并拓展至多层结构;最后,通过工程实例证实,用弯沉等效的地基顶面当量回弹模量计算刚性或半刚性基层层底弯拉应力偏小13％～22％,而用弯拉应力等效的地基顶面当量回弹模量计算得到的基层层底弯拉应力与理论值的误差不超过1％.     

FWD检测与水泥砼路面病害分析

采用落锤式弯沉仪(FWD)对广湛高速公路某段水泥路面主车道砼板的接缝传荷能力、板角脱空状况以及基层顶面当量回弹模量进行测试。结合路面破损情况的调查,分析了该段水泥砼路面破损的主要原因以及路面病害发展的规律。     

石场废弃物路床加固与结构优化设计

将某石场废弃物应用于广东省增从(增城-从化)高速公路的路床,试验段检测数据表明石场废弃物填筑路床可有效起到加固作用,土基回弹模量可提高70%以上,有效减小面层底部的拉应力,减小路面总的弯沉;通过路面结构层优化设计,可减薄水泥稳定碎石基层6 cm,取得数百万元的经济效益,社会效益也明显.     

接缝对旧水泥混凝土破碎板加铺层结构内力影响分析

旧水泥混凝土路面存在的接缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一.为此,建立三维有限元模型,分析了水泥混凝土破碎板裂缝接触状态,系统研究了水泥混凝土路面破碎后接缝变化对破碎板沥青加铺层结构荷载应力及温度应力的影响规律.结果表明:接缝宽度的适当减小虽然使加铺层接缝两侧弯沉值有所增加,但有利于降低加铺层中的荷载应力、温度应力,特别是大大降低弯沉差.建议在旧水泥混凝土板破碎实际施工中,尽量减小接缝宽度.     

基于反算模量的接缝传荷能力的评价

根据落锤式弯沉仪（FWD）实测弯沉盆的反算模量研究了水泥混凝土路面的接缝传荷能力，提出了以板边弯沉盆反算的面板模量Eb与板中弯沉盆反算的面板模量Ez之比表征接缝传荷系数的方法，通过实际路面结构的验证表明，Eb/Ez很好地表征了接缝的传荷能力和使用性能，可供工程应用参考。