基于基层疲劳等效的轴数系数与轮组系数研究

为了提高路面结构设计的合理性,利用BISAR程序,以基层疲劳破坏作为等效准则,计算并分析我国轴载换算公式中的轴数系数与轮组系数在不同基层（柔性基层、半刚性基层、刚性基层）的沥青路面中的取值状况,并与我国及美国AASHTO设计指南中的相关系数进行分析比较,提出不同基层沥青路面在轴载换算中的轴数系数和轮组系数的建议值。     

刚性基层沥青路面轴数系数研究

无论新建还是改建沥青路面,轴载换算均是结构设计的重要内容。轴载换算的精确性将严重影响结构设计的准确性,甚至影响道路结构的使用寿命,而轴数系数是轴载换算公式中反映不同轴数之间换算关系的关键参数,有必要进行深入研究。本文针对刚性基层沥青面层路面结构,应用弹性层状体系理论计算程序,分别以沥青层设计弯沉值、水泥混凝土刚性基层层底拉应力为换算指标,变换层厚、模量等不同的路面结构层参数及车轮荷载作用的轴距,来计算刚性基层沥青路面结构轴载换算公式中的轴数系数。通过计算结果的回归分析,与AASHTO及我国设计方法关于轴数系数的计算公式进行对比分析,提出了建议的轴数系数计算公式。     

沥青路面多孔混凝土基层荷载应力数值分析

建立多孔混凝土基层沥青路面三维有限元模型．引入横观各向同性弹性本构关系模型作为正交各向异性接触模型，实现路面结构层间接触状态的数值模拟．通过数值计算方法，分析多孔混凝土基层的荷载应力，研究了面层厚度、多孔混凝土基层厚度及模量、地基模量、轴载等对荷载应力的影响．对条件相同的计算结果进行对比分析，结果表明：基层荷载应力随基层厚度的增大而减小，随着面层厚度的增大而减小；随着基层与地基模量比的增大而增大；随着轴载的增大而增大．     

刚性基层长寿命沥青路面抗反射裂缝力学分析

刚性基层长寿命沥青路面沥青层底部的反射裂缝,是由水泥混凝土板接缝处应力集中导致沥青面层底部应力过大引起的。应用Abaqus有限元软件计算车辆荷载作用下沥青层底部接缝处的应力状态,分析了应力吸收层类型、车辆轴载、接缝宽度、沥青面层厚度与模量、水泥混凝土基层厚度与模量、基础模量等因素对延缓反射裂缝的影响。     

基于车辙等效的沥青路面轴载换算方法

以剪切应力强度比为指标建立了基于车辙等效的沥青路面轴栽换算方法。通过有限元路面力学和温度场模型对典型高等级沥青路面结构进行分析,得到不同环境和荷栽条件下的轴载换算指数,通过多元线性回归得到其预估公式,并通过实例计算结果与现行规范方法的进行了比较。研究表明：面层厚度、层位、混合料类型、温度和车速条件都对轴载换算指数有着显著的影响;沥青混合料剪切应力强度比与抗车辙性能之间的良好的相关性并不依赖于材料类型、温度、荷载和围压水平;基于不同控制指标的轴载换算结果相差较大,本文提出的基于车辙等效的换算方法可以作为现行规范方法的有益补充。另外,认为进行轴载换算时对于不同沥青层位应该分别计算。     

基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算方法

针对钢桥面铺装设计必须控制的疲劳和车辙主要破坏形式,提出了钢桥面铺装结构设计的疲劳指标与车辙指标,遵循疲劳和车辙等效轴载换算原则,应用疲劳等效原理,推导出基于疲劳等效的钢桥面铺装体系轴载换算公式。根据室内疲劳试验及力学分析结果,确定了该公式中的换算指数和其他轴型与轮组轴载换算为单轴双轮组的轴载换算系数。结果表明,对于钢桥面浇注式沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为4．35,对于钢桥面改性沥青SMA铺装体系的轴载换算指数为5．30,对于钢桥面环氧沥青混凝土铺装体系的轴载换算指数为6．25,在钢桥面铺装设计与验算中,经换算其结果较为精确、可行。     

柔性路面轴载换算中轴数系数的计算分析

以轴载换算原则为基础,结合我国沥青路面设计规范中的轴载换算关系,利用apbi路面力学计算程序,针对柔性基层沥青路面的各种典型的路面结构组成,以路表最大弯沉为验算指标,计算并总结归纳出适合柔性基层沥青路面典型结构的轴数系数。     

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力三维有限元分析

为了分析各因素对耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的影响,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计法安排参数组合,计算混凝土基层底面的荷载应力,并对计算结果进行极差与方差分析。分析结果表明:混凝土基层底面荷载应力随沥青面层厚度增大总体呈减小趋势,但减小幅度不大,随基层厚度增大而减小,随基层模量增大而增大,随地基模量增大显著减小,面层模量变化对基层荷载应力几乎无影响;置信概率为95%时,对基层荷载应力有显著影响的因素是地基模量、基层模量和基层厚度,当置信概率为90%时,地基模量、基层模量、基层厚度和面层厚度影响的显著性依次减小。     

半刚性基层沥青路面高温修正系数研究

基于弹性层状理论,运用apbi计算程序,考虑高温对沥青混合料模量的影响,采用路表弯沉值为指标,基于大量计算数据分析温度对半刚性基层沥青路面轴载换算的影响,并结合江苏地区的具体情况,给出了高温修正系数β的建议值,约为1.73。     

新规范下采用旧车辆类型的路面轴载谱分析

随着2017版《公路沥青路面设计规范》的实施,沥青路面设计中面临着新旧车辆分类标准转换的问题.采用2015年河南省高速公路收费管理系统采集的车辆数据,提出了一种车辆类型转换方法,将原6类车型转换为《新规范》下的11类车型;经计算得到河南省轴载谱参数的代表值;根据轴载谱参数,按照《新规范》要求计算了在沥青路面设计中各种车型的当量设计轴载换算系数,确定了河南省当量设计轴载换算系数的代表值.结果 表明:所提出的车辆类型转换方法可行.但在车辆超载超限严重的情况下,采用规范方法计算出的当量设计轴载换算系数仍不能准确反映实际情况.     

Structural Design of Asphalt Pavement for Low Cost Rural Roads

IntroductionIn developing countries,rural road constructionis mostly cumbered by shortage of funds.Engineersconcerns most in rural areas is how to build roadswhich not only cost less but also meet the traffic de-mands.Especially in vast rural areas of Chi…     

河北北部山区通村公路土基回弹模量对路面设计的影响研究

通过对河北北部山区通村公路进行现场试验,由回归分析得到土基回弹模量与弯沉的关系式,并根据不同土基强度与不同标准轴载对路面厚度设计的影响,对土基强度进行分级,可作为路面设计的依据。     

直线工况轴重对轮轨磨损影响的试验研究

采用模拟试验方法,在试验室内模拟不同轴重货车运行于60kg/m直线PD－1钢轨情况,研究轴重对轮轨磨损的影响,试验结果表明,25吨轴重时,车轮和钢轨的磨损率均明显大于21t和23t轴重时的磨损率,因此,在我国现行铁路标准下,将货车轴重由21吨提高到25吨是不适宜的。     

基层设计参数对路面结构力学性能的影响研究

以路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力为考核指标,以基层厚度、模量和底基层模量为考核因素,采用正交方法进行路面结构组合设计。针对每种路面组合结构,利用有限元软件建立模型进行力学计算并得出结论：基层厚度越大,路面力学性能越好;三个因素对路表弯沉和基层层底拉应力的影响排序为基层厚度〉基层模量〉底基层模量,对底基层层底拉应力的影响排序为基层厚度〉底基层模量〉基层模量。经综合考虑可得到每个设计参数的最优取值。     

低轮轨力转向架车轮辐板形状优化的可行性研究

增加列车轴重是提高铁路货运能力的一种有效手段,但货车轴重的增加,必然引起一系列的强度问题。采取把车轮直径由840mm增大为915mm,可以保证强度要求,但也增加了轮对死重。本文探讨了一种在不增加轮径的前提下,仅通过对车轮辐板进行形状优化,就可使其在25t轴重下可靠工作的优化设计方法。结果表明,对车轮轮辐断面形状优化后,可较大幅度地降低其温度应力,有可能使840mm车轮在25t轴重下的应力接近甚至低于原结构在21t轴重下的应力水平。     

三维弹塑性轮轨滑动接触热机耦合分析

为提高轮轨滑动接触热响应分析的准确性,基于Johnson-Cook材料模型,充分考虑含摩擦因数在内多种材料属性的温度相关性、3种热传递方式和轮轨实际廓形,建立了全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型,采用完全耦合法对滑动接触状态下的轮轨进行热机耦合分析;研究了车轮以1 m·s-1速度沿钢轨滑行0.1 s时的轮轨温度场和应力场分布特性,分析了轴重、相对滑动速度对轮轨接触区温度场的影响,得到了热影响层深度、热影响层宽度、轮轨表层温度随轴重、相对滑动速度的变化关系。分析结果表明:轮轨最大等效应力发生在次表层接触斑中心处,车轮表层最高温度发生在接触斑后半部分中心处,车轮表层最高温度为848 ℃,钢轨表层最高温度为768 ℃,钢轨表层最高温度低于车轮表层最高温度;轮轨热影响层很薄,车轮热影响层深度约为4.22 mm,钢轨热影响层深度约为3 mm;轮轨热影响层深度随轴重增大无明显变化,而宽度随轴重的增大而增大,轮轨热影响层深度随相对滑动速度的增大而减小,而宽度随相对滑动速度增大无明显变化,轮轨表层温度随轴重和相对滑动速度的增大而增大,且相对滑动速度对轮轨热响应影响更大。全比例三维弹塑性轮轨滑动接触有限元模型及热机完全耦合法能够更加准确地预测轮轨滑动接触热响应,对合理开展轮轨热损伤和热疲劳研究具有重要意义。      

复合式碾压混凝土路面荷载应力分析

采用ANSYS三维有限元分析技术,建立弹性地基上双层板三维路面结构模型,对复合式碾压混凝土路面结构进行了多种因素影响下的路面荷载应力分析,包括基层和面层的层间接触状况分析,临界荷位分析,碾压混凝土面层的模量和厚度、水泥稳定碎石基层的模量和厚度、以及路基的模量等因素对板底弯拉应力的影响分析,以试验路的荷载应力、温度应力理论计算以及回弹弯沉实测结果,作为路面典型结构的路用性能参考。