设置级配碎石加铺层的复合式路面实用性分析

采用级配碎石作为复合式路面裂缝缓解层,利用级配碎石层散粒体、柔性层状及加铺隔离作用有效吸收、消散荷载引起的沥青面层底部应力,并减小路面弯沉,达到抑制和延缓反射裂缝出现的效果。本文利用有限元法对不同级配碎石层厚度及弹性模量情况下的沥青面层应力及弯沉进行计算和对比分析,结果得到:合理增加级配碎石层的厚度能有效减小沥青面层的底部应力及弯沉值,而增加级配碎石的弹性模量效果则不明显。通过对实践的总结得出:设置合理厚度的集配碎石层能有效抑制复合式路面的反射裂缝。     

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。     

级配碎石基层沥青路面复合土工格栅最佳层位研究

为优化级配碎石基层沥青路面复合土工格栅结构,基于层状结构体系理论,采用黏弹性模型和Mohr-Coulomb模型表征沥青面层和级配碎石层的特性,通过Abaqus建模分析典型路面结构的应力、土工格栅的抗开裂性能和疲劳寿命,确定和试验路验证了土工格栅的最佳层位。结果表明:土工格栅位于沥青面层与级配碎石层交界面处时,级配碎石层受压,沥青层底的最大拉应力和拉应变最小,且结构疲劳寿命最长。综合考虑级配碎石厚度和模量对沥青层和半刚性基层层底最大拉应力的影响,建议级配碎石的模量≥300 MPa,厚度取15~20cm。研究成果可为复合路面结构提供设计理论依据和施工经验。     

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.     

旧水泥路面碎石化加铺级配碎石与沥青罩面结构组合设计参数研究

结合工程实际,针对旧水泥路面碎石化加铺级配碎石与沥青罩面结构,利用有限元计算方法量化分析了不同级配碎石层厚度及模量、沥青罩面层厚度对罩面结构的变形及力学性能影响,确定了该罩面结构组合设计参数的合理取值范围,可为旧水泥路面碎石化加铺级配碎石与沥青罩面结构组合设计提供参考。     

沥青稳定碎石基层级配比选及路用性能研究

针对南方多雨地区的气候因素对路面早期水损坏的影响现状,结合湖南省宁(远)—道(县)高速公路工程中沥青稳定碎石(ATB-25)柔性基层试验路的修筑,提出了3种不同的级配曲线并在实践中进行了对比,推荐了ATB-25柔性基层级配范围,研究分析了ATB-25柔性基层的路用性能,并对试验路和正常生产路段路面结构进行了经济性比选,分析了沥青稳定碎石基层的经济效益,探讨了一种延长路面使用寿命的长寿命路面结构.     

级配碎石基层沥青混凝土路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

沙漠公路倒装式沥青路面力学性能研究

沙漠地区昼夜温差大,年最热月、最冷月极端气温均较为明显,公路产生温缩、干缩开裂病害难以避免,造成路面结构强度下降。基于此,提出沙漠公路倒装式沥青路面结构试验段方案,利用粒料类柔性基层防止或延缓沥青路面反射裂缝。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中路面结构验算方法,采用HPDS计算软件,分析研究倒装式沥青路面级配碎石层厚度、模量对路面结构力学性能影响以及路面结构的疲劳衰减性能。结果显示：级配碎石层过厚,容易造成沥青层的弯拉疲劳开裂,且路表弯沉值小幅减小,而厚度过小,不宜压实,容易产生离析,应以15～18 cm为宜;级配碎石层回弹模量越大,半刚性层疲劳开裂和沥青混合料层疲劳开裂对应的累计当量轴次以及沥青混合料层永久变形量均增大,半刚性层层底拉应力明显减小。     

不同沥青混凝土路面结构的大温差温度行为分析

为基于环境因素的大温差地区选择适宜的沥青混凝土路面结构提供理论依据。考虑沥青混合料的感温特性,将路面结构视为层间接触的不连续层状体系,应用ABAQU S的瞬态热分析和热-结构耦合求解技术,对不同基层类型沥青混凝土路面结构在低温大温差作用下的温度场与温度应力响应等温度行为特性进行分析。分析结果表明:采用级配碎石、掺2%水泥的级配碎石以及沥青稳定碎石等柔性基层的沥青混凝土路面结构组合,具有优良的抗环境温度变化作用的性能,是高寒、低温大温差地区值得推荐选用的沥青混凝土路面结构。     

结构参数对倒装式沥青路面力学响应影响分析

采用Bisar软件建立路面结构计算弹性层状体系模型,通过改变级配碎石（水稳）基层的厚度和模量,对倒装式沥青路面力学响应进行分析,揭示了级配碎石（水稳）基层的厚度和模量变化对沥青路面弯沉、沥青面层层底拉应力和水稳基层层底拉应力等路面力学响应的影响规律;结合正交试验,提出在基层结构参数中沥青路面弯沉主要受级配碎石基层模量和水稳基层厚度的影响,沥青面层层底拉应力基本不受基层厚度和模量的影响,因而应考虑面层与基层间的粘结情况,水稳基层层底拉应力主要受水稳基层厚度的影响。     

水泥混凝土路面加铺沥青面层试验路性能研究

为探索旧水泥混凝土路面的最优加铺方案,铺筑了6段不同沥青加铺层厚度、沥青混合料孔隙率和防反射裂缝措施的沥青加铺层试验路,并采用ARAN9000多功能道路检测车等设备,通过裂缝反射率和表面破损率对运营3年后的路面进行了使用状况评价。结果表明：沥青加铺层厚度越大,抗裂效果越好;满铺聚酯玻纤抗裂布抗裂效果较高弹性应力吸收层及高弹性橡胶马蹄脂应力吸收带抗裂效果好;开级配沥青混合料较密级配抗裂效果显著好。研究以工程为载体,对旧水泥混凝土路面加铺沥青层具有指导意义。     

水泥稳定碎石基层上透层施工渗透深度试验研究

水泥稳定碎石半刚性基层与沥青混凝土面层间粘结的好坏直接影响路面的使用寿命且与透层施工的质量密切相关,为提高沥青路面水稳碎石基层上透层施工的渗透深度,结合娄新高速公路沥青路面摊铺,开展了洒布不同透层油、不同级配的水稳碎石基层以及不同洒布时间的透层施工对比试验研究,得到高渗透乳化沥青的渗透深度不仅与煤油稀释沥青的相差无几,而且其单点渗透深度合格率高、对环境的影响小;半刚性基层的碎石级配及养护时间对透层施工中渗透深度有较大影响。研究表明:在级配良好的水泥稳定碎石基层上及时洒布高渗透乳化沥青能显著提高透层的渗透深度。     

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。     

倒装式旧路加铺沥青层结构应力分析

级配碎石可有效阻断地下毛细水上升、改善路基的温湿状况,并具有良好的应力消散作用,但应力依赖特性显著,其模量随其结构应力水平而变化。基于旧路加铺路面结构力学分析,研究了级配碎石沥青路面结构应力水平随半刚性基层厚度、沥青层厚度、路基模量、半刚性基层模量和沥青层模量的变化,推荐了各影响参数的取值,基于结构应力分析与级配碎石重复加载动三轴试验,提出了旧路加铺改建路面结构设计要点,为级配碎石模量参数、结构力学分析和旧路加铺改造设计提供依据。     

级配碎石防反射裂缝层的性能分析

应用断裂力学理论对旧水泥砼路面沥青加铺层产生反射裂缝的原理进行了分析,建立了路面结构应力计算模型,通过有限元应力计算,表明采用级配碎石可减小裂缝处沥青加铺层的荷载应力,延缓反射裂缝的形成;对在旧水泥砼路面改造工程中设置级配碎石防反射裂缝层后路面变形及排水等性能进行了分析.     

沥青路面级配碎石基层施工工艺及质量控制

级配碎石呈松散粒料结构,在外力作用下(例如压实机具)使颗粒间空隙达到最小,通过颗粒间的表面摩擦力产生固结,也称为嵌挤锁结。铺筑在半刚性基层与沥青面层之间的级配碎石过渡层,处于三向受压的状态,不传递拉应力、拉应变,使得级配碎石层能充分吸收其下层裂缝释放的应变能,从而达到抑制裂缝的效果;级配碎石的隔离作用,大大的改善了半刚性基层的湿度尤其是温度状况,极大的减少了半刚性基层遭受的温度及湿度变化,从而从根本上极大的减轻了半刚性基层自身的温缩和干缩;级配碎石层较大的空隙结构,使其成为路面结构的重要排水途径,极大的提高了路面排水效能,降低了水对路面结构的危害。因此,这种上柔下刚的结构组合既发挥了半刚性基层沥青路面高强度的优点,又在很大程度上克服了半刚性路面的缺点。可减少养护量,降低养护成本,延长道路使用寿命。本文结合试验路段,浅论一下级配碎石施工工艺及质量控制。     

级配碎石基层沥青混凝土路面剩余寿命预测和经济性分析

对运营近两年的沥青混凝土路面实测路表弯沉,再利用现行公路沥青混凝土路面设计规范的设计弯沉计算公式计算该路面还可承受的累计标准轴载作用次数,以此预估路面的剩余寿命,从而对级配碎石基层十水泥稳定碎石底基层沥青混凝土路面进行了经济性分析.结果表明,在路面总厚度不增加较大的前提下,与原设计半刚性基层沥青混凝土路面相比,级配碎石基层沥青混凝土路面更经济.     

分层铺筑与反挖试验条件下级配碎石结构模量特性

为了客观揭示级配碎石模量的结构服役状态相关性,采用室内动三轴材料试验和足尺结构试验开展级配碎石的模量特性研究,室内动三轴试验通过控制含水率、密实度、围压及偏应力等指标探究级配碎石在不同服役状态下的动回弹模量。研究发现,级配碎石的动回弹模量随着含水率的增大而减小,随着密实度、围压及偏应力的增大而增大。采用承载板和便携式落锤弯沉仪(PFWD)测试方法,通过分层铺筑与反挖2种室外足尺试验对级配碎石层顶面当量模量及该层结构模量进行测试与对比分析。分层铺筑测试结果表明：采用承载板法和PFWD方法测试得到级配碎石顶面当量模量和其结构模量均随铺筑层厚度的增加而增加,但增长速度随铺筑厚度增大而减小;级配碎石顶面模量随着下承层的顶面当量模量的增大而增大,但增长速度逐渐降低。反挖测试结果表明,由于上部级配碎石层的影响,反挖处级配碎石顶面当量模量先增加后减小,在开挖深度为20 cm时达到峰值,随着开挖深度的增加逐渐降低,但降低速度逐渐减小。对比室内三轴材料试验和足尺现场结构试验结果发现,级配碎石在足尺路面结构中的结构模量大于其三轴试验测试结果,将三轴模量测试结果用于路面结构设计将低估其承载能力,并产生较大的设计偏差。反挖方法同时考虑了下承层与上覆结构层自重及摩擦力的影响,与其实际服役条件相符。     

级配碎石复合式基层沥青路面力学响应研究

级配碎石复合式基层沥青路面结构能够有效解决半刚性基层所存在的病害问题。为了了解落锤式弯沉仪(FWD)作用下沥青路面的动力响应特性,采用ABAQUS软件建立两种路面结构有限元模型,分析了复合式路面结构与半刚性基层路面的差异,并研究了不同路面结构参数条件下的各结构层特征及其影响相关性。结果表明:在相同路面结构条件下,通过数值模拟分析得到的路表弯沉数值与路面实测结果的趋势是一致的,具有很高的相关性;采用级配碎石基层替代部分水泥稳定碎石,在一定程度上削弱了路面结构的整体刚度和抗疲劳性能;对路面结构进行半正弦曲线加载,路表弯沉随时间的变化存在一定的滞后现象,结构层厚度和回弹模量对路表弯沉具有重要影响;结构参数对面层层底最大拉应变的影响程度大小为:水泥稳定碎石回弹模量沥青面层厚度水泥稳定碎石厚度沥青面层模量。     

沥青稳定碎石排水层配合比设计研究

为减少沥青混凝土路面早期水损害,在路面结构中设置沥青稳定碎石排水层,提高排除进入路面结构内部自由水的能力.对比国外排水沥青混合料的级配,确定适合我国工程运用的级配范围,依托化新高速公路实体工程,设计出沥青稳定碎石的工程级配.通过矿料表面积与油膜厚度估算油石比,结合析漏试验,运用马歇尔试验稳定度、空隙率、毛体积密度最终确定最佳油石比.针对沥青稳定碎石排水层的水稳性、高温稳定性、低温抗裂性进行了试验验证,完全满足路面内部结构排水层的要求.