半刚性基层沥青混凝土路面大修工程病害调查及成因分析

以陕西省两条高速公路101 km大修路段、148个代表性芯样的测试与分析结果为基础,对道路层间状态欠佳引起的病害进行了研究,结果显示,层间非连续现象的普遍存在是导致路面使用寿命欠佳的一个主要因素。BISAR软件计算结果显示,面层、基层非连续状态会引起面层层底拉应力超过容许拉应力;而基层层间的非连续性,使原本应整体受力的基层变为多薄板受力,增加了薄板底部拉应力,抗疲劳性能明显降低,因此,基层整体性能的提高对确保道路结构正常使用至关重要。     

层间接触位置和状态对沥青路面力学指标的影响

为研究沥青路面层间接触位置和接触状态对路面结构内力学指标的影响,选择典型的高速公路半刚性基层路面结构,利用BISAR3.0软件计算分析不同层间接触位置时的路面力学指标,并探讨不同基面层接触状态下沥青路面力学响应和疲劳寿命的变化规律。结果表明:面层与面层、面层与基层、基层与底基层之间在完全光滑时对拉应力、拉应变、剪应力影响显著,弯沉受层间接触位置的影响变化不大;随着基面层间滑动系数的增加,路面结构内的应力、应变逐渐增大,在完全滑动时下面层底的拉应力、剪应力和拉应变分别是完全连续时的2.93倍、2.45倍和69.36倍;在基面层间滑动系数小于0.6时沥青路面的疲劳寿命降幅较小,随后降幅逐渐增大,当基面层间完全光滑时,疲劳寿命较完全连续时下降44.5%。     

层间接触条件对柔性路面寿命预估的影响

从以往公路的使用情况来看,层间接触条件对路面结构的使用寿命有很大的影响.主要是层间分离使路面结构内部应力发生重新分布,导致路面结构受力更为不利.通过采用ANSYS有限元软件对典型的柔性路面结构模型进行应力、应变的计算,并结合AASHO和AI的路面疲劳寿命预估公式对路面寿命进行计算.按照常规的路面结构计算理论,选用层间光滑和层间完全连续状况对路面结构受力进行分析,并估算不同状况下的疲劳寿命.     

基于现场芯样的沥青路面高温性能评价

为了分析江苏省高速公路沥青路面车辙的成因及处治对策,选择几条典型路面结构组合高速公路现场取芯后进行室内试验,对轮迹带和非轮迹带的面层芯样分层测试其厚度、密度参数,并通过动态蠕变试验评价其高温稳定性,研究结果表明:各条高速公路的永久变形主要是各结构层的压密变形,上面层最显著,压密后的轮迹带芯样较非轮迹带的芯样高温稳定性更优,改性沥青混凝土芯样更显著,说明现状路面的高温稳定性较好,对车辙病害的养护维修可优先考虑整形的措施。     

基于实测验证的沥青路面力学模型研究

实测不同路面结构温度、应变数据,与不同路面力学模型、参数的计算结果对比,研究与路面实际受力更为相符的力学模型和材料力学参数.对不同路面结构的层间连续状态进行分析,并研究了路面力学指标计算结果的修正方案.结果表明:基于动态模量的弹性层状体系更适于路面力学分析;力学模型中柔性路面、组合式基层沥青路面层间状态可假设为连续,半...     

基于防拱胀的水泥稳定基层层间结合状态研究

为了提高新疆部分地区道路基层使用寿命,预防水泥稳定基层沥青路面拱胀,实地取样三条出现水稳基层沥青路面拱胀等病害的高速公路,对其基层层间结合状态进行分析研究,系统研究了拉拔试验、直剪试验、抗弯拉强度试验与疲劳寿命试验对不同摊铺方式成型基层的层间结合状态影响,探讨在不同层间结合状态下,抗剪、拉拔、抗弯拉强度及疲劳寿命的大小及变化趋势。研究结果表明:大厚度一体化摊铺成型试件,其抗剪、拉拔、抗弯拉强度、疲劳寿命较于双层连续摊铺成型试件、双层间断成型试件更好,其中基层层间完全连续状态抗剪强度最高,分别比双层连续摊铺基层和双层间断摊铺基层高出59.3%、186%,层间完全连续试件抗拉强度最大,是双层连续摊铺基层抗拉强度2.22倍,双层间断摊铺基层抗拉强度最小,仅为完全连续试件32%;层间完全连续试件所能承受抗弯拉强度1.678 13MPa,相对于双层连续、双层间断试件分别提高1.84%、3.15%;在不同水平应力下,层间完全连续试件(Ⅰ型试件)其疲劳寿命都高于双层连续摊铺试件(Ⅱ型试件)及双层间断摊铺试件(Ⅲ型试件);随着水平应力的提高,各试件的疲劳寿命逐渐减少,水平应力的高低较为显著地影响路面材料的疲劳寿命及路面结构整体性能。     

层间接触对冷再生基层路面结构性能的影响

为研究冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对沥青路面结构性能的影响,选取典型大中修冷再生沥青路面结构,采用BISAR 3.0软件对路面结构在不同层间接触状态下进行力学计算,进而对路面结构的力学指标、极限轴载与疲劳寿命进行分析。结果表明:冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对极限轴载的影响较大,对疲劳寿命的影响更大;层间接触状态由连续变为滑动时,对路表弯沉与层底拉应力有增大的影响,对层底压应力有减小的影响;冷再生沥青路面设计等级越高,对冷再生基层与铣刨旧路层间接触状况也要求越高。     

基于剪切弹性柔量的基-面层间接触状态及路面力学响应分析

为研究半刚性基层与沥青面层的层间接触状态对路面结构力学响应和疲劳寿命的影响,选取典型半刚性基层沥青路面结构,采用Bisar3.0软件中的剪切弹性柔量参数AK作为基-面层层间接触状态的评价指标进行路面结构力学计算,分析不同层间接触状态下沥青路面结构的应力、应变、弯沉等力学指标的变化规律,并计算了层间不同接触状态下路面结构的疲劳寿命.结果显示:剪切弹性柔量可以较好的表征基-面层层间接触状态;弯拉应力和剪应力受基-面层间接触状态的影响较大,当基-面层间接触状态由连续变为滑动时,沥青层底弯拉应力的涨幅为528.25％,沥青层底剪应力的涨幅为157.3％,而弯沉受基-面层间接触状态的影响较小;基-面层间保持连续的接触状态可以提高层间抗剪切能力,延长路面的使用寿命.     

普通干线公路半刚性基层沥青路面破坏机理及控制措施

为了研究干线公路沥青路面破坏机理,提高干线公路耐久性,通过对湖南省多条普通干线公路现场调研与路面钻芯分析,对沥青路面半刚性基层产生的断桩、裂缝等病害产生机理进行了研究。选取干线公路重交通等级沥青路面典型结构,建立路面结构分析模型,借助BISAR有限元软件分析在标准轴载和超载30%两种情况下路面的受力状态,同时考虑水平力对应力分布的影响。研究结果表明:垂直荷载越大,剪应力水平越高,车辆超载不影响最大剪应力出现的位置;对比3种基-面层层间结合状态下路面应力应变,发现基面层间一般处于连续或半连续状态,不会出现界面完全光滑状态。计算结果显示:沥青面层小于10 cm的薄层路面结构,高剪应力区位于半刚性基层上,半刚性基层抗剪强度低于承受的剪应力从而引起基层断裂破坏,随着基层强度急剧下降,逐渐产生裂缝、车辙等病害。根据路面病害层位,拟定3种路面结构,分别改变沥青面层和基层厚度,计算不同结构层受力状态,进一步提出普通干线公路路面结构改进措施:重载作用下沥青面层厚度至少提高到12 cm,半刚性基层厚度达到35 cm以上,同时施工过程中做好基面层层间黏结,半刚性基层养生期间严格控制车辆通行,从而达到提高路面疲劳寿命的目的。     

基于汉堡车辙试验的在役高速公路沥青路面高温性能研究

车辙是中国路面破坏最严重的形式之一,严重损害了沥青路面的使用性能。该文基于汉堡车辙试验,针对江苏省某通车运营接近设计寿命的高速公路沥青路面的车辙深度、蠕变斜率指标对高温性能进行评价分析,研究交通量、基层结构对中下面层沥青混合料高温性能的影响,以及芯样高温性能与路面车辙指标之间的关系。结果表明:汉堡车辙试验能够显著区分不同类型沥青混合料的高温稳定性;交通量对芯样高温性能具有显著的影响;在特重交通量条件下,运营接近设计寿命沥青路面的中下面层芯样,高温性能仍处于稳定发展阶段。     

季节性变化下面-基结合状态对路面性能的影响

为研究面-基结合状态对沥青路面的影响,采用Bisar 3.0软件,考虑在季节性变化的条件下,对比分析不同结合状态对长寿命路面、柔性路面及半刚性路面受力状况的影响,并计算了不同控制指标下沥青路面的疲劳寿命。研究结果表明:面-基结合状态的变化对路表弯沉影响相对较小,对层底拉应力、拉应变的影响较大;路表弯沉、基层层底拉应力最大值出现在5月份,沥青层底最大拉应力出现在2、3月份,上、下面层层底拉应变最大值出现在7月份;长寿命结构在以沥青层层底拉应变为控制指标时,疲劳寿命均大于其对应的普通路面结构;柔性基层类长寿命路面及半刚性基层类长寿命路面在设计时应分别以沥青层层底拉应变及基层层底拉应力为控制指标。     

不同基一面层间状态下沥青路面结构力学响应分析

基于沥青路面多层弹性层状体系建立力学计算模型,对沥青路面结构的应力和应变等力学响应进行计算和分析,得出力学响应的一般变化规则。结果表明,路表弯沉、面层层底拉应力和面层剪应力等路面力学响应随着路面层间状态的失效而趋于不利的受力状态,层间疲劳应特别关注,层间剪应力在路面设计中可作为控制指标或验算指标,有效减少路面层间病害的发生。     

超重交通荷载作用下沥青路面的应力分析

以高速公路典型结构为例，分析了不同比例、不同程度的超重交通荷载对路面结构的影响。分别从路表弯沉、整体性材料层底拉应力及疲劳寿命、路表车辙等方面说明超重载交通对路面结构破坏性较强，是引起路面早期损坏的重要原因。     

沥青路面层间处治技术研究

为研究沥青路面层间处治技术,提高层间粘结效果,本文总结了透层与同步碎石下封层施工技术,依托实际工程项目,对高速公路透层与下封层洒布施工进行控制,并对透层油渗透深度与路面结构抗剪强度进行检测。结果表明:透层与同步碎石下封层加强了面基层的层间连续性,提高了层间抗剪强度,改善了路面结构的受力特征,从而抑制路面早期病害的发展,降低养护维修成本。     

半刚性基层与沥青层之间界面条件对结构性能的影响

利用弹性层状体系理论计算了在不同层间条件下的半刚性沥青路面沥青层中的剪应力、拉应力分布情况及路表弯沉值,分析了基层与沥青层之间由于层间界面条件变化引起的路面结构受力状态的变化。计算表明基层与面层保持连续的界面条件是十分重要的;过分致密不透水的半刚性基层有可能造成路面的早期损坏。     

层间接触状态对温度及荷载应力的影响研究

层间接触状态是影响半刚性基层沥青路面受力特性及损坏状况的重要因素。为分析面层内及面层与基层间设置应力吸收层时,温度及车辆荷载作用下,应力吸收层与结构层间粘结状况对路面结构内应力分布的影响,将应力吸收层模拟为正交各向异性中的横观各向同性材料。研究表明,可以通过设置应力吸收层不同参数而模拟层间不同接触状态;同时温度荷载作用下,设置应力吸收层时,若层间接触状态由连续变为光滑,则沥青面层内温度应力最大值由于新的应力释放方式的出现而减小。交通荷载作用下,当基层-面层间接触状态由连续变为滑动时,面层底面的受力状态由受压变为受拉,因此为减少路面开裂,结构层间应选择合适的接触状态,从而取得二者的平衡。     

层间结合条件对半刚性基层沥青路面路用性能的影响研究

为分析半刚性基层沥青路面基-面层间结合条件对路面结构受力性能的影响,采用Abaqus有限元软件分析了层间完全连续和摩擦接触时路表弯沉、结构层各向水平拉应力、剪应力等的分布规律,通过正交车辙试验研究了不同层间结合条件对路面路用性能的影响。研究结果表明:层间接触不良易诱发路面结构的竖向变形、裂缝、车辙等病害;路面结构设计时,合理设计基层强度、选择级配较好的下封层可以有效改善层间的接触条件,提高路面的使用性能。     

面层模量对重载交通沥青路面受力特性及使用寿命的影响分析

面层模量是路面设计的重要力学参数,它的取值将直接影响到路面结构的设计结果及受力特性。应用路面计算程序,系统分析面层模量变化对重载交通沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力以及路面结构疲劳寿命的影响,并阐述其影响规律。结果表明,面层模量对重载交通沥青路面的受力与变形特性及使用寿命具有显著的影响,提高面层模量值将增大面层应力,显著减小路表弯沉值、基层及底基层层底拉应力,进而提高路面的疲劳寿命。     

基于层间剪切疲劳等效的沥青路面轴载换算研究

层间剪切疲劳是沥青路面主要破坏形式之一,针对现有的沥青路面设计方法对层间剪切疲劳问题涉及较少,依照沥青路面轴载换算思想,通过选取三种不同沥青路面结构形式,采用BISAR程序计算得出路面结构层间剪应力,回归分析了荷载换算指数,并结合层间剪切疲劳方程,计算得出基于层间剪切疲劳等效的沥青路面轴载换算指数。结果表明:对于相同路面结构,在轴载相同条件下,胎压对层间剪应力影响较小;选取的半刚性基层、柔性基层和混合基层三种沥青路面结构,层间剪应力轴载换算指数比较接近,且大于现行沥青路面弯沉轴载换算指数。     

基于养护规划需求的高速公路沥青路面结构荷载应力研究

针对广西某高速公路制定养护规划的需求,通过现场检测、室内试验、模量反算等方法确定了路面结构的实际参数,建立相应的路面结构力学模型,分析软弱夹层模量、上下水稳层层间状态等变化对路面结构层最大弯拉应力的影响。研究结果可用于估算路面剩余疲劳寿命,制定更加科学合理的养护策略。