柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配.在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量.为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析.分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏.     

柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配。在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量。为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析。分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏。     

摩阻理论在克服半刚性路面收缩裂缝中的应用研究

半刚性基层沥青混凝土路面的收缩裂缝问题，是目前国内外一直没有奶好解决的重大技术难题。通过对沥青混凝土面及半刚性基层收缩模式的深入分析，提出了应用摩阻理论，在路面结构层间加大摩阻结合力，使各结构层形成相互连续的摩阻体系，以克服半刚性基层沥青混凝土路面的收缩裂缝，从而达到减薄沥青混凝土面层厚度、延长道路使用性和耐久性的目的。该理论已在实际应用中取得较好的效果。     

水泥混凝土路面的隔离封层与缓冲封层设置技术

本文介绍了新修订的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30-2010)版本中的隔离封层与缓冲封层设置技术,它是长寿命水泥混凝土路面整体结构优化的重要内容之一。在水泥混凝土路面板底半刚性基层上设置热沥青石屑或三种薄膜隔离封层;在贫混凝土等基层刚性基层上设置沥青混凝土或油毡局部缓冲封层。期望实现刚性面板的软着陆,从而切实延长水泥混凝土路面的实际使用寿命。     

具有柔性过渡层的沥青混凝土路面半刚性基层顶部温度状况的理论模拟

半刚性基层沥青混凝土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，半刚性基层和沥青混凝土面层之间加入柔性过渡层可有效地防止沥青混凝土路面出现反射裂缝。根据传热学原理，采用有限单元法对吉林省通化试验路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，柔性过渡层都能有效地改善沥青混凝土路面半刚性基层的温度状况，从而减少或消除沥青混凝土路面出现反射裂缝。     

柔性基层在高寒地区沥青路面

为了研究半刚性基层、沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层和应力吸收夹层在减缓高寒地区沥青路面的半刚性材料层反射裂缝方面的不同效果,采用断裂力学理论和有限元技术,对半刚性材料层已有裂缝的4种路面结构进行了在车辆荷载和高寒地区的骤然降温综合作用下的热-力耦合分析.从应力强度因子和疲劳寿命两方面,开展了上述4种路面结构对反射裂缝在沥青面层中的扩展行为影响的对比研究.结果表明,在沥青混凝土路面的面层和半刚性材料层之间设置的柔性基层和应力吸收夹层可大幅度减缓反射裂缝的扩展速度,从而延长路面使用寿命,并按照沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层、应力吸收夹层、半刚性基层的顺序依次递减.     

沥青混合料基灌注式半刚性路面结构组合设计与应用研究

依据微分等效介质理论和试验测试确定结构设计材料参数,通过有限元法和路面结构层控制指标参数开展不同厚度、沥青混合料基灌注式半刚性复合材料组合设计计算,确定采用弹性模量为2 800 MPa的沥青混合料基灌注式半刚性复合材料为面层材料,沥青混合料基灌注式半刚性面层60mm+水泥稳定碎石基层150mm结构组合完全能满足轻型交通旧路罩面受力与变形要求。同时,经过实际工程应用证实,该沥青混合料基灌注式半刚性路面结构组合优于同类沥青或水泥混凝土路面结构的效果。     

连续配筋混凝土刚性基层复合式沥青路面结构组合优化及疲劳性能分析

分析了连续配筋混凝土刚性基层复合式的优缺点,并根据各层的功能性特点,分析其各结构层的材料类型及合适的厚度范围,提出“按连续配筋砼基层作为计算疲劳层,将沥青表面层作为大修年限”的理念进行长寿命路面结构设计.最后分析了各路面结构层的计算参数对其疲劳寿命的影响.     

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。     

大粒径沥青混合料基层结构抗裂机理分析

为研究大粒径沥青混合料基层的抗裂机理,采用多层弹性理论程序计算了不同结构类型路面内荷载作用产生的应力应变,基于瞬态传热假设建立了平面有限元模型,计算了降温时路面结构内的温度应力和应变,得到了荷载与温度耦合下各结构层的变形和受力特性。研究发现,当考虑车辆荷载和快速降温共同作用时,快速降温所引起的温度应力远大于标准荷载引起的荷载应力,说明快速降温的温度应力对路面的开裂起主要作用。同时,通过两种结构对比,发现采用ATB 30基层结构的沥青混凝土面层的温度和荷载应力应变均小于传统的半刚性基层沥青混凝土路面。因此认为,设置沥青稳定碎石基层是一种减少沥青混凝土路面开裂的有效方法。     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

混合式基层沥青路面结构应力、应变特性及经济性分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,拟定了3种混合式基层、一种典型半刚性基层与一种典型柔性基层共5种沥青路面结构,利用BISAR3.0程序对5种结构进行力学计算分析。主要针对5种路面结构的沥青层内最大拉应力、最大拉应变、路基顶面压应变、路表弯沉等力学指标进行深入对比分析,并根据疲劳寿命对各类基层进行了经济性分析。数据分析结果表明：通过合理的设计,混合式基层结构在力学性能上可以较典型半刚性基层和柔性基层结构更加优秀,虽然从单价上来讲,经济性能上不如半刚性基层,但考虑路面疲劳寿命性价的话,采用沥青稳定碎石作为上基层的混合式基层可以优于半刚性基层,这为今混合式基层沥青路面结构的应用推广提供了重要的参考。     

结构层厚度对重载交通半刚性基层沥青路面使用寿命的影响分析

厚度计算是半刚性基层沥青路面设计的首要任务,结构层厚度会直接影响到沥青路面结构的受力特性及使用寿命。应用SHELL设计方法的BISAR3程序,系统分析各结构层厚度变化对重载交通沥青路面路受力特性以及路面结构疲劳寿命的影响,阐述了面层、基层、底基层厚度对并重载交通半刚性基层沥青路面的使用寿命的影响规律。通过参数的敏感性分析计算,给出了重载交通半刚性基层沥青路面使用寿命的预测模型,有利于合理选择路面结构层厚度,做到工程造价与使用寿命的协调统一。     

ATB40在旧水泥混凝土路面改建中的应用技术研究

结合旧水泥混凝土路面改建实体工程,对大粒径沥青稳定碎石基层(ATB40)在旧水泥混凝土路面上代替半刚性基层的应用技术,包括路面结构设计、ATB40的配合比设计、路用性能以及施工技术等进行了研究。结果表明:ATB40应用于旧水泥混凝土路面改建中,可以有效防止路面反射裂缝的产生,并具有良好的高温稳定性和水稳定性。     

骨架抗裂型水泥稳定碎石在吴江市政工程的首次应用

水泥稳定碎石因其优良的路用性能广泛用于高等级公路及干线公路。是根据水泥、碎石、砂、和水按照一定比例进行配置的路面结构层承重结构,它具有强度高、水稳定性好的优点,由于水泥稳定碎石半刚性基层先天性干缩裂缝导致沥青混凝土面层反射裂缝,影响路面使用性能。国内外关于水稳半刚性基层抗裂及防止反射裂缝研究较多,成果颇丰。介绍了骨架密实型抗裂水稳设计及应用,有关经验可供相关专业人员参考。     

不同路面结构的重载敏感性分析

我国主要的路面结构为半刚性基层沥青混路面、水泥混凝土路面及柔性基层沥青路面,不同的路面结构在荷载的作用下表现出不同的力学特性。本文通过非线性力学分析,探讨了路面结构在重载作用下的非线性特性,得出了考虑重载条件的沥青路面轴载换算方法。结合路面结构轴载状况的调查及新的轴载换算方法,分析了不同路面结构对重载的敏感性。     

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。     

碾压混凝土刚性基层长寿命路面设计与施工技术

基于强基薄面的半刚性基层沥青路面在使用不久即会发生大面积的早期损坏,针对半刚性基层易发生翻浆唧泥的病害特点,提出了基于碾压混凝土刚性基层长寿命沥青路面的理念。对这种路面结构的设计方法、碾压混凝土配合比设计方法和基于水稳拌合设备进行的碾压混凝土施工技术进行了介绍。     

低剂量水泥稳定碎石基层沥青路面结构力学分析

针对低剂量水泥稳定碎石基层沥青路面,选择我国当前高速公路和干线公路半刚性基层沥青路面典型结构型式,采用弹性层状体系力学分析软件Bisar3．0分析计算路面结构层底拉应力,并考虑基层厚度和模量、不同面层厚度对其的影响。计算结果表明：增加底基层厚度对于层底拉应力影响较小,底基层厚度增加10cm,基层层底拉应力仅降低0．023MPa;底基层模量对基层层底拉应力有显著影响,其模量越高,基层层底拉应力就越小;面层厚度对基层层底拉应力影响较大,基层层底拉应力随面层厚度的增加逐渐减小,当面层厚度在18～20cm时,水泥稳定层层底拉应力为0．086～0．082MPa。