碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力强度因子分析

碎石化后加铺水泥混凝土层是旧水泥混凝土路面一种旧路改建方式,反射裂缝是其病害形式之一。为了预估水泥混凝土加铺层的反射裂缝,分析碎石化技术是否对水泥混凝土加铺层有减缓反射裂缝发生的效果,采用ABAQUS有限元软件对旧水泥路面上水泥混凝土加铺层的应力强度因子进行分析。对比碎石化水泥混凝土面层和直接加铺水泥混凝土面层两种路面结构的应力强度因子,研究了碎石化的旧水泥混凝土路面上水泥混凝土加铺层的断裂破坏机理。结果表明,对旧水泥混凝土路面碎石化可以降低反射裂缝发展速度或推迟反射裂缝产生时间,从而延长路面使用寿命。     

共振碎石化后沥青加铺层应力与疲劳断裂分析

针对共振碎石化后沥青加铺层的反射裂缝防治机理和作为长寿命路面结构的应用问题，使用有限元方法对水泥混凝土路面沥青加铺层和共振碎石化后沥青加铺层的受力特性和疲劳寿命进行了分析，研究了共振碎石化后沥青加铺层在各影响因素下的裂缝尖端应力强度因子和疲劳寿命变化规律。结果表明，共振碎石化技术有效减小了沥青加铺层的层底应力和裂尖应力强度因子，疲劳寿命是水泥混凝土路面直接沥青加铺层的8.75倍，可满足长寿命路面的设计要求。共振碎石化后沥青加铺层的疲劳寿命随面层模量和轴载的增大而递减，随共振结构层模量的增大而先减后增，随面层厚度和车速的增大而递增。     

碎石化旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力分析

将碎石化结构层分为上、中、下三层来构建有限元模型,深入分析了碎石化后,旧水泥路面上水泥混凝土加铺层的应力及其在不同参数下的变化情况,并给出了应力诺模图,并在试验路段进行了验证。结果表明:将碎石化层分为三层来构建分析模型是合理的,加铺厚度、脱空尺寸和碎石化下部模量等因素对水泥混凝土路面板结构应力计算结果影响很大。     

碎石化水泥混凝土路面加铺半柔性材料结构设计研究

文章针对碎石化水泥混凝土路面加铺半柔性材料复合结构建立有限元计算模型,对比分析了不同影响因素作用下的加铺路面结构力学响应,并采用灰关联分析方法对不同因素的影响程度进行排序。结果表明:下承层模量是影响加铺路面结构力学响应的主要因素,加铺结构层层底拉应变和路表弯沉随着下承层模量的增大而减小。此外,结合水泥混凝土路面改建工程对加铺层结构进行了验算,根据沥青混凝土层疲劳开裂验算要求对下承层模量给出了建议值。     

基于旧路面破碎效果的加铺层结构荷载适应性研究

为了探索旧水泥混凝土板破碎后的模量变异性对路面加铺结构承载力的影响规律,构建了路面加铺层结构及水泥混凝土路面破碎层和基层的有限元数值模型,分析了旧水泥路面不同破碎效果下加铺层结构路面弯沉、层底拉应力和面层最大剪应力的变化规律。结果表明:破碎混凝土板顶面回弹模量大于250MPa时加铺层厚度可适当减小,破碎混凝土板顶面回弹模量在170～250MPa之间时应增大加铺层厚度,破碎混凝土板顶面回弹模量小于170 MPa时应增加基层厚度,提高加铺层承载力。     

基于应力强度因子的旧水泥路面沥青加铺层反射开裂特性研究

在路面改造中,旧水泥路面加铺沥青是一种十分有效的方法,但容易出现反射裂纹的问题。该文运用断裂力学和有限元数值模拟相结合的方法,研究在交通载荷作用下沥青表层反射裂纹扩展情况。通过应力强度因子对产生病害的路面进行了疲劳断裂寿命预估。探讨了裂纹反射深度、沥青加铺层弹性模量和厚度对产生病害路面疲劳断裂寿命的影响。研究表明:反射裂缝在交通载荷作用下以Ⅰ和Ⅱ型扩展为主;整个反射裂纹上最危险点在裂纹的边缘,比较容易发生裂纹扩展;交通载荷作用在水泥混凝土板边缘处对路面破坏最严重;反射深度越深,剩余的疲劳断裂寿命越少;增加沥青加铺层的厚度和降低沥青加铺层的弹性模量能够增加其疲劳断裂寿命;相比改变加铺层弹性模量,增加加铺层厚度对于路面的疲劳断裂寿命影响更明显。     

碎石化旧混凝土路面上沥青加铺层应力及顶面模量

将碎石化处治的旧水泥混凝土路面层视为宏观均匀、各向同性的线弹性体,采用双层弹性层状体系模型,深入分析了碎石化旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力、弯沉变化规律,给出了对应不同交通量及沥青加铺层厚度下碎石化旧路面顸面最小回弹模量值,以及碎石化旧路面顶面最大容许弯沉值.研究表明,对应不同交通量和沥青加铺层厚度,要求碎石化旧水泥混凝土路面顶面弯沉在41～114(0.01 mm)之间变化,否则,顶面弯沉超过114(0.01mm),则碎石化旧路面不能提供所需的刚度要求,需另外设置基层后再加铺沥青层.     

现行规范旧水泥混凝土路面加铺层设计的若干问题研究

结合潭耒高速公路旧水泥混凝土路面提质改造工程,针对目前国内常用的CRC+ AC复合式结构加铺、直接加铺沥青面层以及碎石化加铺沥青层3种加铺方案,探讨现行规范的旧路加铺层设计方法,指出其存在的不足并提出改进措施.研究结果表明:CRC+ AC加铺结构综合应力与普通混凝土板有很大不同,应针对这种结构确定更为明确的设计方法;直接加铺沥青层路面温度应力计算中可通过matlab软件回归延伸曲线,拓宽系数ζ'a图,加铺层设计引入满足防止荷载型及温度型反射裂缝要求的设计标准具有重要意义;碎石化沥青加铺层结构按半无限地基上的弹性层状体系理论方法设计得到的加铺层厚度初期实测弯沉代表值不能满足要求.     

“白加黑”施工期旧水泥路面板翘曲对沥青罩面平整度影响分析

通过对加铺工程中沥青面层施工温度场进行计算模型预估和数值分析,得出加铺过程中混凝土板内部温度梯度的变化规律,并指出隔离层或分层施工方式对减缓热量传导方面积极意义。通过建立三维有限元分析模型,分析了加铺工程3种典型路面结构施工过程中水泥混凝土路面板应力与变形的规律。最后对不同约束方式、不同尺寸混凝土板翘曲对平整度的影响进行分析,提出旧水泥混凝土路面板翘曲变形控制措施。     

旧水泥混凝土路面加铺层中裂缝缓解层的有限元力学分析

旧水泥混凝土路面加铺改造后主要破坏来自于旧水泥混凝土路面的反射裂缝,如何防止反射裂缝的发生也是旧水泥混凝土路面加铺改造的难点.为此,研究采用大碎石沥青混合料作为裂缝缓解层,对比分析了大碎石沥青混合料、密级配AC-20混合料、级配碎石与水泥稳定碎石4种不同加铺层的结构应力,采用有限元分析方法分析了在最不利荷载作用下,温度应力、荷载与温度应力耦合作用下以及加铺材料中的孔洞对加铺层底应力的影响,发现大碎石沥青混合料裂缝缓解层对防止反射裂缝的发生具有良好的作用.     

碎石化后沥青加铺层应力对比分析

碎石化是一种旧水泥混凝土路面处治重要技术,它能降低建设成本,加快建设周期。文章基于有限元分析方法,首先对比分析了碎石化后加铺沥青面层和同厚度级配碎石层上加铺沥青面层的应力,结论认为碎石化后沥青加铺层底的拉应力要小于级配碎石的情况,证明碎石化后水泥混凝土板块优于级配碎石的力学性能;然后,通过改变碎石化层中两个主要分层的厚度和模量,分析不同的破碎程度对加铺层应力的影响,结论认为,碎石化下层厚度在10cm左右时,既能保证碎石化层仍然具有一定强度使沥青层底拉应力不至于过大,又能起到防止反射裂缝的作用。碎石化下层厚度不变时,加铺沥青层的受力状况随着碎石化下层模量的增大会稍有改善,拉应力、拉应变和弯沉都会有所减小,总体幅度在3%~9%之间。     

不同沥青混凝土路面结构的抗裂性能对比分析

反射裂缝是半刚性基层沥青混凝土路面的主要病害之一,通过在半刚性基层和沥青混凝土面层之间分别加入级配碎石、低剂量水泥稳定级配碎石和沥青碎石,研究其对反射裂缝的影响。从断裂力学的基本原理出发,应用有限元软件建立三维有限元模型,在裂纹尖端创建奇异单元,分析了不同路面结构应力强度因子随裂纹长度的变化规律。应用广义Paris公式,对各种路面结构疲劳寿命进行了预估,结果表明:级配碎石或低剂量水泥稳定级配碎石层的加入可有效抑制半刚性基层反射裂缝的扩展,但其会明显增加沥青混凝土层弯拉疲劳开裂的可能性;沥青碎石层的加入对减少沥青混凝土面层剪切型和弯拉型开裂都具有良好的作用。     

含半柔性水泥乳化沥青加铺层的路面结构承载力和疲劳寿命研究

在对比分析国内外旧水泥混凝土路面加铺补强结构形式的基础上,分析了半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层、旧水泥混凝土路面对不同路面结构承载力、疲劳寿命的影响。计算结果表明:在旧水泥混凝土路面破损不是很严重的情况下,两种路面结构的半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层均满足路面结构承载力和疲劳寿命指标要求,但考虑综合受力和建造成本因素,宜优先选用结构A,即加铺一层半柔性水泥乳化沥青混合料层和一层沥青混合料面层;当旧路面当量回弹模量相同时,增加沥青层厚度可有效减少各结构层层底拉应力,但在满足承载力和疲劳性能的前提下,并不是沥青层越厚越好。     

应力吸收层厚度对沥青路面加铺层性能的影响

在原有混凝土路面上加铺沥青混合料面层,不仅充分利用原有混凝土路面的剩余强度,还能显著改善路用性能。为了改善层间粘结性能,提出了在沥青加铺层和水泥混凝土路面间铺设同步碎石应力吸收层。选择SBS改性沥青作为胶结料,建立沥青路面结构有限元模型,分析了应力吸收层厚度对加铺层路表弯沉、层底拉应力、顶面剪应力、裂缝两侧弯沉、最大剪应力的影响。研究表明:应力吸收层厚度和模量对加铺层力学性能有一定影响,应力吸收层最佳厚度为0.02m~0.025m,最佳模量为600MPa~800MPa。     

复合式路面沥青混凝土加铺层设计方法探讨

目前,国内在对CC-AC复合式路面加铺沥青混凝土层时,仍然参照沥青混凝土路面或水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层的设计方法,至今没有一个效果非常令人满意。在广泛收集并分析国内外原有沥青混凝土路面加铺沥青混凝土层有关资料的基础上,综合弹性层状体系与有效厚度法,设计时考虑材料的非线性以及旧路面破损或者其他缺陷对加铺层使用寿命的可能影响,探讨了基于FW D检测和有效厚度的弹性层状体系CC-AC复合式路面加铺层设计方法。该方法将原复合式路面的面层等效为水泥混凝土板,按照水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层进行设计,并验算沥青混凝土加铺层的抗剪稳定性,验算旧水泥混凝土板与沥青混凝土层界面之间的抗剪稳定性。最后,还研究了复合式路面加铺层典型结构。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青层防止反射裂缝常用措施的分析

反射裂缝是沥青加铺层最主要的病害之一,控制反射裂缝已成为旧水泥混凝土路面加铺层设计的关键。从增加沥青加铺层厚度;设置土工合成材料夹层;设置应力吸收夹层(SA-MI);铺筑级配碎石过渡层;铺筑特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层;旧水泥混凝土板上半刚性基层预切缝并铺筑土工合成材料;旧水泥混凝土板破碎稳定等方面进行阐述。     

同步碎石应力吸收层特性研究

目前国内外对旧水泥混凝土路面上加铺沥青结构层的组合类型和性能的研究很多,该文主要对沥青加铺层结构组合中的同步碎石应力吸收层进行研究,通过MTS疲劳试验模拟不同结构组合类型的加铺层的弯拉型和剪切型发射裂缝的扩展过程,评价同步碎石应力吸收层的效果;通过其力学特性和相关资料说明同步碎石应力吸收层具有良好的防水性、粘结性、低温抗裂、抗拉伸疲劳和流变等路用特性,是一种性能良好的新型应力吸收层。     

旧水泥混凝土路面采用沥青加铺层裂缝反射常用措施分析

反射裂缝是沥青加铺层最主要的病害之一.目前常用的措施除增加沥青加铺层的厚度并选用优质沥青和配置抗裂性能好的沥青面层混合料外,还主要采用了能吸收和消散裂缝尖端应力的夹层及裂缝缓解层,如在加铺层和旧水泥混凝土路面之间设置土工合成材料织物、钢丝网或铺一层弹性模量低、抗拉性能好的橡胶沥青应力吸收层,也可在沥青加铺层和水泥混凝土路面之间铺设级配碎石过渡层或特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层,此外,还可对铺筑在旧水泥混凝土板上的半刚性基层每隔10 m～15 m进行预切横缝并加铺土工织物处理,这样也可以减少沥青加铺层的反射裂缝.为了消除旧水泥混凝土板接缝处的应力集中现象,还可对旧水泥混凝土板进行破碎处理,然后再加铺半刚性基层及沥青层.     

水泥路面碎石化层顶部抗裂夹层疲劳性能分析

旧水泥路面碎石化后会显著降低旧路面结构的整体强度,导致沥青加铺层底易产生疲劳开裂破坏,故常在碎石化层顶部增设富油沥青AC-10抗疲劳夹层。文中通过疲劳试验和数值计算,分析不同荷载方式下碎石化层顶抗疲劳夹层的抗裂性能及抗裂力学机理。结果表明,抗疲劳夹层对偏荷载作用下的抗裂效果最明显,但对弯沉影响较小;疲劳试验与数值模拟结果处于同一数级,疲劳寿命预估方程可行;抗疲劳夹层通过改变裂纹边界、形状等延长裂纹扩展路径,降低裂纹尖端奇异性,从而显著提高沥青加铺结构的疲劳寿命。     

基于断裂力学的路面碎石化技术防反射裂缝机理研究

水泥混凝土路面碎石化技术以效率高、成本低逐渐成为国内一种重要的处治技术。通过对旧水泥路面碎石化前后的断裂力学分析,依据有限元分析,通过改变碎石化层中两个主要分层的粒径层厚度和粒径模量,对比分析碎石化前后路面和不同破碎程度的应力场变化,研究认为碎石化后表层的拉应力小于级配碎石的情况,表明碎石化后水泥混凝土板块优于级配碎石的力学性能;分析不同的破碎程度对加铺层应力的影响了,发现碎石化下层厚度在8～12cm左右时,碎石化表层拉应力与内部粒径间咬合作用力最佳,起到发挥结构性支撑强度与防止反射裂缝的作用。