不同紫外分区下的沥青路面全寿命模拟方法研究

目前对于路面材料寿命的模拟方法,尚存在模拟参数单一、难以真实模拟路面条件等局限。多功能路面材料全寿命分析仪,通过模拟光、热、周期性应力等多因素的耦合作用,可全面地研究路面材料服役时的性能变化。文中通过对温度、交通量、降雨量、氧气体积分数、紫外辐照强度等数据的采集,进行归纳换算,按照不同的紫外辐照强度分区,提出基于多功能路面材料全寿命分析仪的沥青路面材料的全寿命模拟方法。     

道路沥青老化评价方法研究进展

沥青是路面工程中常用的筑路材料之一,被广泛应用于中国高速公路和城镇道路中。在路面服役过程中,沥青材料会出现硬化变脆等老化现象,显著影响了路面的运营品质及服役寿命。为了进一步促进道路沥青老化评价方法研究的发展,以宏观性能测试、微观结构探测和数值模拟技术等老化评价方法为脉络,比较了各类评价方法的所属尺度和应用优劣。研究结果表明:现行的沥青热氧老化室内研究方法并不能很好地反映沥青的长期服役耐久性,而紫外老化的室内研究方法更加亟需标准化和规范化;紫外老化和热氧老化的差异在于化学键断裂机制不同,热氧老化主要是由于高温热分解导致化学键断裂,而紫外老化的引发是由于分子内所含的基团吸收了具有能量的紫外线,导致化学键发生断裂;宏观性能测试是构建沥青老化与性能衰退联系的直接研究途径,2类老化类型的宏观性能测试方法和评价指标不能完成等同和替换;荧光显微镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等微观探测技术能够定性或者定量分析沥青的老化过程和改性剂的老化响应;采用分子动力学模拟和细观力学模型既能继承利用微观研究的精确结论,又可与宏观力学试验建立关联性,对沥青的老化过程进行数值表征,其研究结果能够为其微观演化规律和宏观性能特性提供参考;在实际沥青路面使用中,紫外老化和热氧老化是并行存在的,基于室外沥青路面老化监测的多因素复合老化应是沥青室内老化模拟研究的重点;融合多层次老化评价指标和数值模拟技术,建立多尺度沥青老化动态仿真模拟是沥青材料与数值模拟交叉应用的主要研究方向。     

江苏省廿年沥青路面技术框架与发展路径

为了切实提升江苏省高速公路沥青路面建设水平,通过总结江苏省过往20余年高速公路沥青路面的建设和使用经验,从全寿命周期经济效益角度出发,围绕江苏省高速公路沥青路面20 a寿命的建设目标,对江苏省廿年沥青路面技术框架与发展路径进行研究。基于江苏省高速公路历年路况、交通等数据统计分析,总结了当前沥青路面建设存在使用性能、设计理论、材料以及信息化管控等方面问题,进一步明确了当前沥青路面设计、施工和运营中的建设需求;基于国内外沥青路面设计规范、指南及手册,调研了国内外沥青路面"寿命"定义和道路寿命终止判据,进而从适用交通水平、服役状态以及养护维修等角度出发,深入剖析了廿年路面的基本内涵,并明确了廿年路面设计宗旨为"沥青路面各项结构性能、路表功能的均衡设计以及各层位的按需分层寿命设计",提出了一种路面结构"性能均衡、寿命协调"的设计理念;基于理论分析、现场检测、室内试验、模型搭建、工程应用、跟踪反馈等综合性技术手段,从关键控制指标、路面结构优化、材料设计与开发、信息化管理与控制以及标准编制等方面,建立了江苏省廿年沥青路面技术框架,明确了廿年路面的发展路径。     

高等级沥青路面残留性能微观分析及疲劳性能研究

采用四组分及红外分析研究了高等级沥青路面残留沥青老化性能,并采用伺服液压多功能材料试验系统(UTM-25)研究了高等级沥青路面残留疲劳性能。结果表明,高等级路面在长期服役的情况下,上面层残留老化性能衰减最为严重,中下面层残留性能衰减相对较好,其中下面层残留性能略好于中面层。上面层车辙处疲劳寿命衰减严重,表明实验所考察的路段急需养护。     

沥青路面面层各结构层疲劳寿命预测分析

为准确预测沥青面层各结构层的疲劳寿命,文中通过现场芯样动态模量试验及落锤式弯沉仪,现场检测获取了长期服役后道路各结构层的模量参数。采用BISAR软件分析沥青路面各结构层在长期服役后的层底拉应变,建立疲劳开裂寿命预测模型,分析比较沥青路面面层各结构层的疲劳寿命。研究表明,①在标准荷载作用下,取芯路段中面层剩余疲劳寿命最大,其次是上面层,下面层疲劳寿命最小;②公路路面技术状况指数PQI与路面剩余疲劳寿命之间不存在明显联系,通过路面表观性能,并不能准确反映路面服役寿命。     

光纤传感监测技术用于沥青路面损伤监测的研究

沥青路面因施工工期短、可回收利用等优点而在高等级公路中得到广泛应用,然在荷载及环境温度、湿度等作用下,柔性沥青面层常常发生裂纹、车辙、界面剥离等损伤。这些损伤缩短了沥青路面的服役寿命、增加了交通压力,同时也带了沉重的经济负担,因此,掌握这些损伤的成因意义重大。区别于批量试验及有限元模拟等传统方法,光纤传感监测技术被越来越多地应用于沥青路面结构的全历程力学特征的获取。即在该研究背景下,对沥青路面结构的常见病害发生机理进行了归纳总结,综述了光纤传感技术应用于沥青路面的监测现状,并提出了沥青路面多损伤的光纤智能监测的可行性方法。研究旨在服务于沥青路面的全尺度监测提供及其材料和结构的优化。     

典型地区沥青混合料疲劳寿命动态模量代表值研究

沥青混合料在不同的试验温度和荷载频率作用下,其力学响应特征不同,不同的温度和行车荷载作用下服役的沥青路面产生的主要路面病害也不同。在沥青路面常见的病害中,疲劳破坏属于结构性破坏,可以利用行车荷载作用下的沥青面层混凝土力学响应特征参数来描述。文章通过调研内蒙古地区基本路况得到分析路面结构参数,并选取典型区域历年温度参数,利用调研所得数据,进行疲劳寿命等效温度预估分析,进一步得到疲劳寿命模量代表值。研究结果显示:典型路面结构下面层(AC-25C)的代表温度为3.1℃,疲劳寿命动态模量代表值为23291MPa。     

沥青混合料浸水疲劳的试验研究

通过使用沥青路面分析仪(APA),模拟在降水、不同荷载和不同温度条件下,沥青混合料(AC-13 I)的路面疲劳寿命变化规律.结果表明:沥青混合料的浸水疲劳寿命随着温度的降低和荷载的减少而增长,并对水损害的作用机理进行了进一步的探讨.     

有限元法在沥青路面温度场研究中的应用

用于铺筑沥青路面的沥青混合料是一种感温材料,不同温度条件下路面会产生不同的损坏形式,如低温开裂、高温车辙、拥包等.为了能准确地预估沥青路面温度场的分布规律,以达到有效提高沥青路面结构设计的针对性、实现不同路面层次不同等级的沥青结合料的科学选取,进而减少沥青路面病害、延长其服务寿命的目的,笔者利用有限元方法对沥青路面非线...     

长寿命沥青路面结构材料参数变化的力学响应

在车轮荷载作用下,长寿命沥青路面结构层材料模量变化时,其力学响应有很大不同。文中选取合理路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结了结构层材料模量变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势,为长寿命沥青路面的实践、设计理论与设计方法的研究提供理论参考。     

沥青路面结构及其寿命周期费用的分析

寿命周期费用分析是基于性能的沥青路面全寿命结构设计方法的关键组成部分,文中通过实例对沥青路面全寿命结构中的主要寿命周期费用对路面结构选择的影响程度进行了定量分析,给出了选择路面结构的建议。     

基于全寿命周期理论的经济型SMA综合效益分析

在详细阐述影响经济型SMA全寿命周期成本的主要因素(设计年限、环境因素、交通荷载、材料因素和社会成本等)的基础上,对比分析了经济型SMA沥青路面、普通AC沥青路面、传统SMA沥青路面在原材料价格、运营养护成本和全寿命周期内的经济效益间的差异。分析表明,在投资数额相同的情况下,经济型SMA沥青路面的使用年限是普通AC路面使用年限的1.43倍,其初期造价较传统SMA降低50%左右,综合效益显著。     

沥青路面寿命周期费用组成的定量分析

寿命周期费用分析是基于性能的沥青路面全寿命结构设计方法的关键组成部分通过实例对沥青路面全寿命结构设计中的主要寿命周期费用对设计结果的影响程度进行了定量分析,给出了路面结构的设计建议.     

沥青路面寿命周期费用组成的定量分析

寿命周期费用分析是基于性能的沥青路面全寿命结构设计方法的关键组成部分通过实例对沥青路面全寿命结构设计中的主要寿命周期费用对设计结果的影响程度进行了定量分析，给出了路面结构的设计建议。     

高速公路沥青路面裂缝发展对路面结构性能的影响研究

沥青路面随着服役年限的增加,路面横向裂缝逐年递增,在不同段落区间,横向裂缝分布密度不同,笔者结合相关工程,开展了不同裂缝密度段的路面结构性能研究以及裂缝的产生对路面结构性能的影响研究。结果表明:对于不同裂缝密度段,裂缝密集段混合料疲劳寿命分别是裂缝中等段和较少段的67%和34%,断裂能分别是裂缝中等段和较少段的76%和52%,裂缝的产生加速了面层混合料性能的衰减;裂缝两侧,对于面层混合料,相比距离裂缝2.5m处的芯样,0.5m和1.5m处疲劳寿命分别减少了41%～68%、12%～52%,对于基层混合料,裂缝两侧1.5m内,基层疲劳寿命均小于100次,说明裂缝的产生加速了路面结构寿命的衰减,裂缝对周围0.5m范围内的路面结构强度及性能影响最大。     

长寿命沥青路面结构厚度变化时的力学响应分析

长寿命沥青路面是目前国际道路工程界提出的新技术,是沥青路面界的研究热点。在轮载作用下,路面结构层厚度变化时,其力学响应也有很大不同。为此,该文选取合理路面结构与参数取值范围,采用有针对性的网格划分方法,建立了科学的长寿命沥青路面结构力学响应三维有限元分析模型;并以典型长寿命沥青路面结构为对象,分析总结出路面结构层厚度变化时长寿命沥青路面力学响应的变化趋势,为长寿命沥青路面的实践、设计理论与设计方法的研究提供了理论参考。     

长寿命沥青路面设计方法研究

介绍了长寿命路面结构的特点及在国内外的发展状况,从设计理论、设计指标上对长寿命路面的设计方法进行了探讨。分析了长寿命沥青路面的材料设计要求。     

半刚性基层长寿命路面结构和材料设计研究

结合长寿命路面工程实例,从结构设计和材料设计方面对半刚性基层长寿命路面应用进行了探索性研究。针对我国近几年来高等级公路沥青路面早期损坏现象调查、损坏原因分析与结构计算结果,结合试验路段高等级公路重载交通的状况,提出本次长寿命路面结构组合设计思路;综合考虑各种沥青路面结构层组合方案在结构设计时中的受力特点及所需考虑的损坏类型,提出本次长寿命路面设计指标和相关的设计参数,并针对不同结构层提出了具体的材料性能要求。通过室内试验和现场检测结果表明:各结构层所用的沥青混合料各项路用性能均满足设计要求,半刚性基层沥青路面具有足够的承载力,其路面结构满足长寿命设计标准。     

半柔性材料用于长寿命沥青路面基层适用性研究

通过拟定典型路面结构,并假设层间连续,采用BISAR3.0计算了不同基层厚度下半刚性基层长寿命沥青路面和半柔性基层长寿命沥青路面的受力状态,分析了半柔性和半刚性材料的温缩性能,研究了半柔性材料用于长寿命沥青路面基层的适用性,结果表明半柔性基层长寿命沥青路面对重载有良好的适应性。     

沥青混凝土路面加铺层疲劳寿命分析

为研究沥青混凝土加铺后路面的疲劳寿命,在国内外关于沥青混凝土加铺层的设计方法、材料等基础上进行了广泛研究,采用不同的路面破损控制指标对沥青混凝土路面加铺层的疲劳寿命进行了分析。研究结果表明:以车辙和反射裂缝作为控制指标预估沥青路面加铺层疲劳寿命是可行的。因此,分析路面疲劳寿命时应从路面主要破坏特征入手,分析各个控制指标下路面的使用寿命。