基于粘弹塑性理论的沥青路面车辙分析

应用粘弹塑性理论,研究了沥青混合料一维粘弹塑性本构关系,并运用ABAQU软件建立了柔性基层沥青路面车辙分析的有限元模型,研究了路面车辙的发展规律,经环道试验进行了验证。结果表明:荷载作用初期路面车辙发展较快,而后期车辙发展较慢;路面永久变形主要由绝对车辙引起,侧向隆起仅占15%~30%;随着沥青层厚度增加,车辙增加,但增加幅度逐渐减小;从表层开始沥青层的变形率随深度的增加而逐渐变大,在8 cm处变形率达到最大值,之后逐渐减小;沥青路面车辙主要产生在结构深度20 cm深度范围以内,尤其在4~12 cm之间。另外,进行了重载作用下的路面车辙模拟,对基于车辙等效的轴载换算进行了探讨,提出轴载换算系数为5.9。     

基于Ham-burg车辙试验的沥青路面车辙损坏分析

该文针对河南某段高速公路沥青路面出现的车辙病害,通过调查发现车辙变形主要是由沥青面层产生的,其中沥青加铺层变形约占车辙总量的86%。通过对典型车辙断面钻芯试样进行汉堡车辙试验,分析沥青路面各结构层相对变形。结果表明:汉堡车辙试验能较好地模拟沥青路面在高温和荷载作用下的变形,可用于旧沥青路面抗车辙性能评价;沥青混合料加铺层下层的流动变形是路面车辙变形的主要原因;选择合理的加铺厚度及优质材料能够提高沥青路面抗车辙性能。     

高速公路沥青路面车辙发展规律及影响因素分析

为掌握路面车辙深度的发展规律,选取江苏省不同交通等级的高速公路沥青路面路段,分析路面车辙深度随时间和空间的演变规律,建立两阶段车辙深度预估模型,并探究荷载和材料对路面车辙程度的影响。结果表明,随着通车时间的增长,路面车辙深度初期增长迅速,之后逐渐趋于平稳;随着车辙深度的增加,沥青路面车辙深度逐渐由上面层下移至中面层;车辙深度随着当量轴载作用次数(ESAL)的增加而逐渐增大,双层改性沥青路面的车辙年增量相对较小,而单层改性沥青和三层普通沥青路面的车辙年增量明显较大,荷载和材料性能是沥青路面产生车辙病害的主要影响因素。     

柔性基层耐久性沥青路面剪应变影响规律研究

为解决沥青路面的车辙问题,采用BISAR3.0软件对柔性基层耐久性沥青路面剪应变影响规律进行了研究。结果表明,沥青层内剪应变沿路深分布呈3字形或S形,中面层剪应变显著,是车辙变形关键区;最大剪应变随各结构层厚度的增加而减小,但半刚性底基层厚度的增加会引起中、下面层层内剪应变的增加,不宜过大;沥青层模量的增加能显著减小自身层内的最大剪应变,垫层、底基层模量的增加能减小各沥青层的最大剪应变;荷载对沥青层剪应变影响显著,道路横断面方向内、外车轮荷载边缘附近区域是路面最大剪应变区。     

倒装基层沥青路面力学响应的灰关联分析

为了研究交通荷载作用下倒装基层沥青路面的力学响应,采用灰关联熵分析方法计算分析了沥青层厚度、级配碎石层厚度、水稳层厚度、沥青层模量、级配碎石层模量和水稳层模量对力学响应指标的影响的显著程度。结果表明:水稳层厚度、沥青层厚度和水稳层模量对沥青路面抗车辙破坏有显著的影响,因此从抗车辙的角度考虑,应适当增加沥青层和水稳层厚度,提高水稳层模量。影响沥青层疲劳寿命的最主要因素为沥青层厚度,影响无机结合料层疲劳寿命的最主要因素为级配碎石层模量,因此从路面抗疲劳性能考虑,应该重点增加沥青层厚度和提高级配碎石层模量。     

半刚性基层上沥青路面车辙研究

本文在分析室内环道试验成果的基础上，建立了在重复荷载作用下沥青路面的永久变形规律－车辙深度与荷载作用交数之间的数学关系式，并且分析了沥青性质、沥青混凝土级配、试验温度、沥青面层厚度对车辙深度的影响。     

高模量沥青路面车辙的数值分析

为研究高模量沥青混合料对沥青路面抗车辙能力的影响,分别采用PR外掺剂和50#硬质沥青制备高模量沥青混合料,应用于路面结构的中、下面层,再利用ABAQUS有限元程序进行了路面车辙的数值分析。结果表明,采用PR外掺剂和50#硬质沥青后,沥青混合料模量显著提高,蠕变应变显著降低;高模量沥青路面的路表车辙大幅减少,幅度达36.4%;沥青面层各层永久变形占总车辙的比例表现为上面层比例变化不大,中面层比例降低,下面层比例提高。高模量沥青混合料可以提高沥青路面的抗车辙能力,值得推广应用。     

基于时间硬化蠕变模型的组合式基层沥青路面结构车辙分析

为了研究组合式基层沥青路面的车辙性能,借助ABAQUS的时间硬化蠕变模型,计算了在连续变温条件下3种不同形式的组合式基层沥青路面结构的温度场和车辙深度。结果表明:通过ABAQUS定义热学参数,接入太阳辐射和路表热对流子程序,能较好地模拟沥青路面结构的温度梯度变化;随着路面深度增加,温度波动滞后时间逐渐增加,路面结构的平均温度在16:00达到最大值;竖向变形最大值位于路表面双轮轮隙中心,横向变形最大值位于中面层中部,由于中面层的横向迁移,在轮迹带两侧产生了隆起变形;通过合理的结构设计,厚式沥青层组合基层结构不会出现严重的车辙现象;ATB下面层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石底基层的组合式基层沥青路面结构,其车辙深度最小,且能改善路面内部排水,延缓反射裂缝的产生。     

重冻区沥青路面永久变形影响因素分析

针对河北省重冻区张承(张家口—承德)高速公路主线沥青路面,借助ABAQUS分析软件构建考虑沥青面层粘弹性的二维模型,同时考虑当地特殊环境温度场对路面应力的影响,分析不同荷载作用轴次、速度及超载工况下重冻区沥青路面结构的永久变形。结果表明,在高速公路通车前期,车辙的产生及深度增加主要与荷载作用频次成正相关;随着行车速度的增大,车辙深度减小;车辆轴重对重冻区沥青路面永久变形的影响较明显,随着载重的增加,车辙加深。     

超高温地区机场沥青道面的抗车辙性能

为研究超高温重载条件下机场跑道沥青道面的抗车辙性能,通过室内超高温车辙试验,分析车辙深度在不同温度、荷载和层间接触条件下的变化情况以及沥青面层类型、厚度和结构形式对道面高温抗车辙性能的影响。结果表明:增加黏油层或采用改性沥青材料能够显著提高沥青道面在重载条件下的高温稳定性;路面结构形式对沥青面层的高温稳定性有一定影响,其中动稳定度与相对变形指标并不完全一致。     

半刚性沥青路面面层抗车辙设计探讨

结合对部分高速公路车辙调查结果,发现中面层处于剪应力峰值区域,中面层的车辙变形对沥青路面车辙变形的影响最大,有必要采用基于抗车辙性能的试验方法进行中面层混合料的设计。比较目前常用的3种混合料设计方法,推荐SGC混合料设计方法。     

沥青稳定基层沥青混凝土路面抗剪性能的理论分析

沥青稳定基层沥青混凝土路面是否会出现严重车辙,为人们所担忧。理论计算分析表明,在静力荷载作用下沥青层中最大剪应力发生在深度8 cm处,且随着基层厚度的增加剪应力降低,故采用沥青稳定柔性基层不会产生结构性车辙;当基层模量增大时,沥青层中下层剪应力反而增大;沥青混凝土面层采用高模量材料能有效降低剪切应变,而当采用复合基层时也有利于面层剪应力的减小。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

目前旧水泥混凝土路面的改造工程中,采用沥青加铺层是比较常见的方案,并在其间设置应力吸收层来控制反射裂缝。利用BISAR30程序分析了应力吸收层厚度和模量变化,对旧水泥混凝土路面非接缝和非裂缝区沥青加铺层结构应力的影响。计算结果表明:随着应力吸收层厚度的增加,沥青加铺层的路表弯沉和层底拉应力也不断地增加,并使路面内部的拉应力和剪应力均有不同程度的增大,且随着应力吸收层模量的增大,沥青加铺层内部的路表弯沉和层底拉应力及路面内部应力和剪应力均有不同程度的减小。     

连续配筋混凝土基层沥青路面层间剪应力分析

基于连续配筋混凝土基层沥青路面的主要破坏形式为层间剪切破坏,运用BISAR软件定量分析了轮载、模量、厚度等参数对层间剪应力的影响规律,确定了层间最大剪应力的位置及其主要影响因素,为连续配筋混凝土基层沥青路面沥青层厚度设计指标的确定提供理论依据。     

沥青路面永久变形设计方程研究

对于半刚性基层、刚性基层、柔性基层、组合式基层的沥青路面典型结构,计算出不同季节时不同深度处沥青混合料的温度和动模量,采用分层总和法计算出路面总永久变形,计算出平均塑性应变点的深度和弹性应变,并在路面总永久变形和季节平均气温、面层厚度、平均塑性应变点的弹性应变以及标准轴载累积作用次数间建立了回归公式,相关系数（R2）均在0.93以上,最后建立了沥青路面永久变形预估方法。结果表明,可以利用本文的方法来代替分层总和法预估沥青路面的永久变形,但前者更简单实用。     

半刚性基层沥青路面车辙特性分析

针对半刚性沥青路面的车辙特性,利用有限元软件ABAQUS模拟分析了连续变温温度场下不同路面结构车辙发展规律、沥青面层不同结构层的车辙比例及路面车辙与沥青层厚度的关系.结果表明:路面车辙的发展规律与沥青混合料永久变形规律相似,同样表现出3阶段特性,同样并不存在严格意义上的等速阶段,只是在荷载作用次数的某一范围内,车辙发展...     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

公路隧道沥青路面结构的力学性能研究

应用三维有限元方法,对双轮垂直荷载和由于车辆加减速引起的水平荷载共同作用下沥青层应力响应进行分析,并对不同双轮重、不同沥青层和基层的模量厚度以及各结构层间不同接触状态下沥青层应力曲线响应进行了探讨分析。结果表明,荷载轮底下沥青层内部基本处于受压状态,荷载轮隙中间表面存在较大的拉应力,并在荷载接触面边缘有较大的剪应力。确定出合理的沥青层厚度为14 cm,加强结构层之间的粘结可以有效地控制沥青层底面的裂缝。根据不同的基岩强度设置相应的基层类型和基层厚度以及改善沥青混凝土质量也是公路隧道沥青路面结构设计时应考虑的问题。     

沥青混凝土路面动力特性数值模拟研究

为了研究路面结构层厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青混凝土路面动力特性的影响,基于有限元原理建立沥青混凝土路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,最后对FWD作用下的沥青混凝土路面弯沉、应力等动力特性及路面厚度、模量、加载速度对其动力特性的影响进行了研究,重点研究了不同结构层厚度及加载速度下面层、基层和底基层各自的应力变化情况以及路面弯沉变化趋势.研究表明:结构层厚度、设计参数(模量等)、加载速度等因素的变化对沥青混凝土路面动力特性均存在不同程度的影响.研究结果有助于根据路面结构的应力及变形特点进行路基路面结构设计,同时为分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.