FWD荷载作用下刚性路面弯沉的动力响应分析

对于Kelvin地基上的混凝土板,利用有限元软件ANSYS,建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的瞬态动力分析模型.通过改变地基阻尼系数和混凝土面板材料阻尼系数,研究路表弯沉的动力响应特征.探计了在不同的荷载频率作用下,路面弯沉峰值的变化规律,得出了刚性路面结构的临界频率.结果表明,阻尼系数越大,弯沉的峰值越小,而且路面阻尼较路基阻尼对弯沉峰值延迟效应更为明显;当加载频率高于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐减小;当加载频率低于临界频率时,随着频率值的增大,弯沉峰值逐渐增大,最后趋近于静力荷载作用下的弯沉值.     

预制块体路面结构力学特性的有限元计算分析

针对预制块路面结构特点建立力学分析模型,运用数值分析软件对其路表弯沉进行计算,分析预制决厚度、基层模量、基层厚度及土基模量对块体路面结构受力的影响.计算结果表明,随着块体厚度增加,路表计算弯沉逐渐减小;在块体厚度相同的情况下,基层厚度越大,路表计算弯沉越小;基层底面的弯拉应力随土基模量增大而减小.     

行车荷载作用下半刚性沥青路面动态弯沉数值分析

为连续快速检测路面动态弯沉,通过建立行车荷载作用下沥青路面有限元动态模型,研究了在不同行车速度、不同测点的弯沉大小;通过改变路面各层厚度和模量对路面动态弯沉特性进行了研究。研究结果表明:不同车速条件下的路面动态弯沉并不相同,车速愈高弯沉愈小,并且弯沉最大值滞后于行车荷载作用的峰值;路面厚度增加显著减小路面动态弯沉,厚度对弯沉影响的大小依次为面层、基层和底基层;各层模量的增加将使路面的动态弯沉减小。     

混凝土砌块路面荷载扩散能力和弯沉影响因素分析

混凝土砌块路面(CBP)的顶层是离散和不连续的。在世界各地进行的试验表明,CBP对交通的反应方式在某种程度上与传统意义上的柔性或刚性路面的反应不同。混凝土砌块层间荷载扩散性主要取决于其各个组成部分之间的相互作用。利用ANSYS三维有限元模型可以为路面结构提供一个更加真实的承载行为的描述。利用有限元模型,不同的外部因素或者结构参数的影响可以系统地作为实际的工程应用的评价。通过三维有限元分析,确定砌块形状、尺寸、厚度及铺设方式等参数对砌块层的荷载扩散能力及弯沉的影响。     

全深式水泥稳定就地冷再生基层应用与耐久性能评价

为了将含有回收沥青路面材料及回收基层材料的废旧路面材料就地水泥冷再生后用于高速公路的基层,并能在短期内快速评价水泥就地冷再生基层的耐久性能,大广高速奈曼东连接线进行了全深式水泥稳定就地冷再生基层和骨架密实型水泥稳定碎石基层的劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度、动态压缩模量试验(中间段法)、干缩温缩应变、冻融循环水稳定性与抗疲劳耐久性等的对比研究,进而采用足尺加速加载试验评价了全深式水泥稳定就地冷再生基层的长期使用性能。研究结果表明,全深式水泥稳定就地冷再生混合料的7d无侧限抗压强度、弯拉强度、动态压缩模量完全能满足规范中高速公路基层的要求;相同试验条件下,水泥稳定就地冷再生混合料的强度特性、力学性能、抗冻性及疲劳寿命均小于新成型骨架密实型水泥稳定碎石混合料,但2种半刚性基层的承载能力相差不大;在持续荷载作用下,路面基层疲劳损伤累积会导致其承载能力不断衰减,随着试验轮加载次数增大,2种半刚性基层弯沉代表值持续增大,而弯沉增长率呈先显著增大后趋于平稳的变化趋势,全深式水泥稳定就地冷再生基层的承载能力衰减对重复荷载作用更加敏感。足尺加速加载试验加载了120万次后,全深式水泥稳定就地冷再生基层未发生疲劳开裂病害,也表现出了良好的耐久性能;建议改扩建工程中,宜将全深式水泥稳定就地冷再生基层应用于交通量较小的车道方向。     

基于弯沉率的水泥混凝土路面板角脱空面积分析方法

采用弹性地基板模型,利用有限元方法分析了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下水泥混凝土路面板角弯沉值的变化规律。提出以弯沉率作为评价指标,得到了弯沉率与板角脱空面积的近似关系式。根据不同路面结构参数下弯沉值的变化对关系式进行修正,尝试建立水泥混凝土路面板角脱空面积的分析方法。通过工程实例分析,表明该分析方法判别水泥混凝土板角脱空面积是可行的。     

沥青混凝土路面动力特性数值模拟研究

为了研究路面结构层厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青混凝土路面动力特性的影响,基于有限元原理建立沥青混凝土路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,最后对FWD作用下的沥青混凝土路面弯沉、应力等动力特性及路面厚度、模量、加载速度对其动力特性的影响进行了研究,重点研究了不同结构层厚度及加载速度下面层、基层和底基层各自的应力变化情况以及路面弯沉变化趋势.研究表明:结构层厚度、设计参数(模量等)、加载速度等因素的变化对沥青混凝土路面动力特性均存在不同程度的影响.研究结果有助于根据路面结构的应力及变形特点进行路基路面结构设计,同时为分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据.     

设置传力杆的水泥混凝土路面板角脱空状况评定标准探讨

采用路面雷达、贝克曼梁、落锤式弯沉仪(FWD)等设备对缩缝带传力杆的水泥混凝土路面板角脱空状况进行检测,并通过钻芯取样对各种检测脱空方法的准确率予以比较。在路面结构有限元分析的基础上,建议缩缝带传力杆的水泥混凝土路面板角脱空的弯沉检测标准为大于18(0.01mm)。结果表明:以弯沉值大于18(0.01mm)作为脱空标准后,弯沉测定法的脱空检测准确率达到了94.7%,比原标准提高了21.0%。     

厚层沥青混凝土路面弯沉修正系数研究

现行沥青混凝土路面设计规范中以路表弯沉为主要设计指标,并以综合弯沉修正系数调整实测值与理论值之间的偏差。鉴于考虑的基层类型以半刚性基层为主,通过对现场试验路测试数据的分析,提出了新的F计算式,适用于厚沥青混凝土层路面结构形式。     

半刚性基层沥青路面弯沉验收标准研究

有文献表示以设计弯沉值作为路面弯沉验收标准值存在不适。文中结合JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》对路面弯沉检测标准值的规定,提出半刚性基层沥青路面弯沉验收标准值的计算方法。通过室内试验分析发现土基回弹模量-含水量、水泥稳定碎石回弹模量-养护龄期之间存在相关度较高的函数关系,据此得到任意时间的土基回弹模量和水泥稳定碎石模量;再结合试验得到的其他路面结构实际参数和层状弹性理论计算交工验收时路面的实际弯沉值,以此作为路面验收弯沉标准值判断路面弯沉是否满足要求。     

考虑车辆移动效应和超载的排水基层路面结构动力分析

为了研究车辆荷载作用下排水基层路面的动力响应,同时考虑车速和轴载的影响,采用移动加载的方法,对不同工况下沥青混凝土路面进行了快速Lagrange有限差分分析.结果表明,路面弯沉并未因排水基层的低模量而增大,峰值甚至有所减小;排水基层的存在减小了底基层底部的动应力,可以抑制反射裂缝的产生;弯沉及动应力均随车速的增大而减小...     

基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响分析

基于有限元软件ABAQUS,建立沥青混凝土路面结构三维有限元模型,分析了基层结构参数对沥青混凝土路面力学响应的影响。揭示了基层厚度、基层模量和基层与面层或底基层接触条件变化,对路表弯沉、面层层底拉应力和基层层底拉应力等路面力学响应量的影响规律;结合正交试验,提出了在基层结构参数中,路表弯沉受基层厚度影响显著,面层层底拉应力受基层与面层之间的接触条件影响最为显著,基层层底拉应力受基层模量影响显著。     

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。     

半刚性基层材料弯拉强度试验影响因素研究

本文通过分析和研究济青高速公路旧路面铣刨完的半刚性基层材料的室内弯拉强度试验,从加载速度、成型方式以及强度变异对应应力比三个影响因素方面进行探讨,可以得出在同样的试验条件下,试验中加载速度愈慢,弯拉强度愈小;成型试件的方式对半刚性基层材料的弯拉强度影响也非常大,振动成型方式获得的试件能够形成相对密实的结构,力学性能相对较好,获得平均弯拉强度较大,比静压成型方式更为合理;由于在同一疲劳荷载作用下,导致用弯拉强度的平均值来确定旧路面达到平衡湿度的半刚性基层材料疲劳试验的加载次数结果有很大出入,计算出的疲劳方程也因此不准确,判断半刚性基层的使用寿命和残余寿命的可靠性差。     

接缝性水泥混凝土路面接缝传荷能力测试方法探讨

设传力杆的水泥混凝土路面接缝传递荷载的能力会在各种因素的作用下逐渐减小,直至影响路面行车的平顺。通常的做法是实际测试横缝传荷能力后再确定维修方案,目前普遍采用贝克曼梁测试横缝两侧的弯沉,以弯沉比值定义传荷系数。但对于测试车、加载位置、弯沉测试点等没有相关规定,测试结果波动非常大,没有可比性。该文利用三维有限元程序EverFE分析了测试车载重和轮胎接地面积、加载位置、弯沉测试点对水泥混凝土路面横缝传荷系数的影响,结果表明除测试车轮胎接地面积外的其他因素对传荷系数的影响均较大。为此,有必要对水泥混凝土路面接缝传荷能力的测试做出统一的规定。     

基于不同基层沥青路面长期性能观测与分析

为探讨更加适合于江苏省高速公路沥青路面典型结构,该文主要对沪宁、沿江和镇溧共3条典型高速公路进行了观测,分别使用柔性基层和半刚性基层沥青路面的弯沉、路面的破损状况和车辙等长期路用性能进行评价与分析。长期使用性能结果表明:柔性基层比半刚性基层高速公路路面弯沉大,但随观测年限递增,弯沉增长变化率比半刚性基层小;柔性基层的路面破损率和破损增长率均要小于半刚性基层;柔性基层比半刚性基层的车辙深度大,但车辙深度随时间的增长变化率和半刚性基层基本相当。综合考虑路面结构的弯沉、破损状况和车辙以及长期经济性可得,选择柔性基层类型的高速公路路面结构更适合于江苏省的公路建设。     

碎石基层的塑性变形对混凝土路面力学行为的影响

在这项研究中,通过与旋转硬化概念的结合来修正基于广义SMP准则的原始改良Cam-Clay模型,模拟在水泥混凝土板下碎石基层的塑性变形的发展,称之为旋转硬化Cam-Clay模型.模型通过预测塑性变形累计曲线和对碎石基层循环加载的三轴压缩试验得到的试验值相比较来确认.模型成功地预测了试件塑性变形的发展,塑性变形在一开始时迅速增长,此后增长的速率减小.该模型与三维有限元模型 (3DFEM)结合,在足尺试验路面上进行模拟试验.试验发现,水泥混凝土路面的弯沉值随着荷载重复次数的增加而增加,表明在水泥混凝土板下由于基层的塑性变形而产生了缝隙.通过引入等效荷载次数的概念来模拟在合理的计算时间内施加大量循环荷载的塑性回应.模拟结果和试验数据比较表明该概念是有效的.此外,调查了由于基层缝隙而引起的水泥混凝土路面的力学响应(变形,压力以及弯沉).     

改扩建老旧硬路肩承载能力评估及利用研究

利用落锤式弯沉仪FWD的单点弯沉值、弯沉差、各结构层动态模量、弯沉盆参数D_x-D_x ,多角度评估复合式路面硬路肩路面承载力;通过现场各结构层取芯及强度试验,分析影响硬路肩路面承载能力的主要因素。在分析硬路肩利用方式的基础上,运用有限元软件模拟计算保留硬路肩拼接旧路面结构层的力学状况,结果表明保留硬路肩是可行的。     

装配式基层道路结构接缝荷载应力分析

为研究装配式基层路面结构基层接缝的应力情况,通过三维有限元分析方法,分析了装配式基层模量、基层厚度、荷载大小、土基回弹模量和层间接触条件等对装配式基层接缝底部荷载应力的影响。路面结构计算与分析表明:混凝土模量较填缝砂浆模量对结构影响大,不但能减小幅度大于前者的接缝弯沉,而且能从一定程度上增强接缝的传荷能力,基层模量的下降可以有效地减小荷载应力;随基层厚度和土基回弹模量的增加,接缝两侧弯沉值和底部荷载应力显著减小但逐渐趋于平缓,传荷能力增加;接缝弯沉和底部荷载应力在超载下均是呈线性关系显著增长,需严格限制超载重载;接触条件的恶化,接缝弯沉值和底部荷载应力基本增大,由连续状态变为非连续状态变化特别显著。     

基于轻型落锤式弯沉仪动态数据的路面质量控制

为了正确评估路面的压实质量,采用轻型落锤式弯沉仪(LWD)对6个试验路段进行跟踪试验。以试验路段的检测数据为基础,分析了LWD用于路面质量控制的可行性。在此基础上,建立了试验路段路面结构的有限元模型,分析了路面结构模型的应力分布,探讨了LWD测试数据的影响因素。结果表明:LWD技术是一种有效的评价道路结构强度的方法,利用LWD技术能够快速地测试路面的弯沉值;LWD设备对基层和面层的测试数据较为准确,可作为路面质量控制的参考依据;此外,随着路面深度的增加,应力对结构层的影响逐渐减小。