基于有限元方法的“白加黑”路面荷载应力研究

如何解决接缝处的反射裂缝是公路路面“白加黑”工程中的关键问题之一,为此建立路面结构有限元数值模型,研究沥青加铺层厚度和旧水泥混凝土路面厚度变化对沥青层底荷载应力的影响,同时对比分析聚酯玻纤布、应力吸收层以及两者组合的三种抗裂缝处治措施的作用效果。结果表明：适当增加沥青加铺层的厚度可延缓反射裂缝的产生,考虑经济效果,沥青加铺层厚度存在最优值10cm;旧混凝土路面厚度对沥青加铺层反射裂缝的影响较小;聚酯玻纤布和应力吸收层均可削弱沥青层底的应力集中。抗裂缝效果从小到大为：直接加铺沥青层<聚酯玻纤布<应力吸收层<聚酯玻纤布+应力吸收层。     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

对称荷载作用下沥青加铺层内荷载应力变化分析

在交通荷载的作用下,旧路面对沥青加铺层形成的反射裂缝是造成沥青路面病害的主要原因之一。研究了沥青加铺层的厚度、弹性模量、综合地基的弹性模量在对称荷载作用下对沥青加铺层的荷载应力影响变化规律,发现裂缝尖端产生破坏取决于尖端是受压还是受拉,进而提出加铺层设计的设计参数。     

旧沥青路面上直接加铺水泥混凝土面层的应用研究

对旧沥青路面的病害进行挖补维修处理后,在其上直接加铺常用板块尺寸的普通水泥混凝土面层。通过对影响混凝土加铺层的各种因素的力学分析,明确了旧沥青路面加铺水泥混凝土路面前的病害处理措施,确定了加铺层厚度。试验路运营情况表明,路面使用状况良好。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计影响因素研究

目前国内外旧水泥混凝土路面沥青加铺层的设计方法尚未完善,至今仍未有公认的合理可行的设计方法。在前人研究的基础上,用三维有限元方法计算荷载作用下含土工合成材料夹层的沥青加铺层力学响应情况,分析加铺层底应力及弯沉随加铺层厚度、加铺层厚度模量、旧水泥混凝土层模量、夹层模量、路基模量等因素的变化规律以及影响程度,从而提出在加铺层设计中应给予重点考虑的设计因素,对考虑反射裂缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层设计方法进行了进一步探索和研究。     

橡胶沥青在旧水泥砼路面改造工程中的应用

介绍江苏省旧水泥砼路面沥青砼加铺层结构的主要型式,总结橡胶沥青的特点、罩面的等效厚度、延缓反射裂缝的等效厚度,并结合实体工程提出了优化方案,为橡胶沥青路面作为旧水泥砼路面新型沥青加铺层结构提供了可借鉴的设计方案。     

旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝应力分析

通过建立旧水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,应用ANSYS软件计算分析了车轮荷载位于最不利位置时反射裂缝的受力特性,并根据断裂力学理论研究了在不同影响因素下应力强度因子K的变化。计算结果表明:在荷载和温度作用下,控制着路面裂缝扩展的应力强度因子KⅠ和KⅡ随着沥青加铺层厚度的增加呈减小趋势;同时,裂缝尖端的应力强度因子将随着沥青加铺层模量的增加而增大;此外,降温幅度和轴载的变化对加铺层抗裂性能也有较大影响。     

含碎石化层的沥青加铺路面结构分析

利用ABAQUS有限元软件建立了含碎石化层的沥青加铺路面结构模型,研究土基、旧路基层与碎石化层模量以及碎石化层和加铺层厚度对含碎石化层沥青加铺层路面结构的力学响应的影响,确定碎石化模量的控制范围.结果表明,荷载作用中心点及附近一定区域,沥青加铺层层底受拉;沥青加铺层层底拉应力对土基模量、旧路基层模量、碎石化层厚度不敏感,但当碎石化层模量较小(接近300MPa)或加铺层厚(大于20cm)时层底拉应力均较大,在重载作用下更大.因此碎石化道路必须验算沥青层层底拉应力指标.为使沥青层层底拉应力峰值不至于过大甚至超过容许拉应力,使得受拉区域控制在一定范围以内,同时为降低加铺层竖向剪应力及土基顶面压应变,并达到防治反射裂缝的效果,碎石化层的模量宜控制在500～1000MPa.     

旧沥青路面对超薄水泥混凝土路面荷载应力影响

为了定量分析旧沥青路面对UTW路面使用性能的影响程度，将UTW路面板视作面层，沥青层视为基层，旧沥青路面基层以下部分视为综合地基，利用弹性三层体系模型，应用三维等参无法，计算分析了旧沥青路面铣刨后剩余厚度、弹性模量与路面板厚度、地基综合模量对超薄水泥混凝土路面荷载应力的影响。研究表明，板底弯拉应力随沥青层厚度至线性变化，且斜率与Es有关；路面板较薄时，控制沥青层厚度大子6cm，有利于UTW路面的使用；对于一定的路面板厚度，当沥青层弹性模量大于某一值后，对路面板底弯拉应力影响很小，可以此值来评价旧沥青层品质；随着Ea的减小，沥青层厚度对板底弯拉应力产生负效应。     

重载交通碎石化加铺沥青路面结构的优化研究

针对特重交通荷载等级下,对国道G107路面改造工程的碎石化加铺沥青路面的结构方案进行优化分析。采用ANSYS有限元软件建模分层分析碎石化加铺沥青路面结构的层底拉应力及温度应力的力学性能,最终分析出最优的碎石化加铺沥青路面的结构组合,并利用层状弹性体系理论程序HPDS2011对该优化结构层进行验算,满足设计要求。     

基于大粒径沥青碎石的沥青加铺层温度应力分析

大粒径沥青碎石常被用于解决旧水泥混凝土路面加铺改造中普遍存在的反射裂缝问题。为寻求大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的结构设计方法,对设置该缓解层的沥青路面进行温度应力分析,找出了大粒径沥青碎石缓解层对路面结构应力分布的影响规律。     

旧路开裂对新罩面层结构荷载内力的影响分析

利用有限元分析方法分析旧沥青路面横向开裂的广度和深度对罩面层荷载应力的影响,分析结果可为合理设计加铺层提供理论依据.     

不同路面类型对同步碎石联结层强度的影响

通过制作双层板模拟旧沥青路面和旧水泥路面上加铺沥青路面,并且采用同步碎石作为层间联结层,测得了层间抗剪强度与抗拉强度,表明了不同路面类型对同步碎石联结层抗剪与抗拉强度的影响。沥青路面加铺新面层,同步碎石联结层的层间抗剪强度与抗拉强度相比水泥混凝土路面分别提高了10.1%和25.4%,说明在旧水泥混凝土路面改建时,需要配合合适的层间处治措施,比如撒铺乳化沥青、铺设格栅等,保证改建道路的使用寿命。     

沥青加铺层反射裂缝成因及扩展机理分析

旧水泥混凝土路面上沥青加铺层反射裂缝的产生主要是由于温度应力和交通荷载周期性重复作用下产生的疲劳破坏。由于旧水能混凝土路面接缝处不能承受拉应力和剪应力,所以在裂缝和接缝处的沥青加铺层最容易受到破坏。因此,反射裂缝一般情况下都与旧水泥混凝土路面的接缝或裂缝相对应。疲劳裂纹的萌生与扩展沥青加铺层疲劳裂缝萌生过程包括强度准则满足时的初裂状态和格里菲斯准则满足后的裂缝扩展。     

纤维格栅增强机场双层道面荷载应力分析

为了分析纤维格栅增强机场水泥混凝土双层道面加铺层的荷载应力,采用ANSYS建立机场双层道面三维有限元模型,以J-8飞机荷载为计算荷载,选取机场水泥混凝土道面加铺层层底最大拉应力、层间剪应力、旧水泥混凝土道面板底最大拉应力、加铺层表面弯沉为考察指标.计算了机场双层道面层间接触对荷载应力的影响,并利用正交设计分析机场道面结构参数对荷载应力影响的显著性.研究表明：层间摩擦系数对机场水泥混凝土加铺层层底拉应力与层间剪应力影响较大;机场水泥混凝土双层道面各结构参数对加铺层层底最大拉应力都显著相关,应该作为机场水泥混凝土加铺层设计的主要分析指标;加铺层厚度和基础弹性模量与所考察的4个指标都显著相关.因此,在进行机场水泥混凝土道面加铺层设计时,必须重视基础处理技术并合理控制加铺层厚度.     

旧水泥混凝土路面加铺沥青路面技术研究

在广泛收集并分析国内原有沥青路面和水泥路面加铺沥青混凝土层有关资料的基础上,以铺筑的试验路为应用研究对象,结合我国具体情况,针对在原有路面上加铺沥青层后的路面状况,运用新技术、新材料,对用沥青加铺层改造旧沥青路面和水泥路面的方法和理论作进一步的研究,探索旧路面加铺沥青层的工作机理,提出切实可行的改造措施与施工技术指南,对今后公路加铺沥青层设计与施工具有重要的借鉴和指导意义。     

基于疲劳强度理论的超薄桥面铺装层裂缝扩展分析

以断裂力学为基础,借助有限元方法,建立了裂缝扩展的有限元计算模型。采用应力强度因子作为评价指标,分析了在对旧桥面铺装进行加铺时,旧铺装层已存在的裂缝对加铺层的影响;研究了在行车荷载和温度荷载的作用下,不同宽度的裂缝和不同的加铺层厚度对加铺层裂缝扩展的影响。研究表明,低温是引起裂缝扩展的主要因素;随着厚度的增加裂缝尖端的应力强度因子呈下降趋势,对于薄层铺装来讲,则需要较高的抗裂性。     

旧水泥混凝土路面加铺应力吸收层有限元分析

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是目前我国旧路改造的主要形式之一,但是由于受到行车荷载和温度应力的反复作用,或二者的耦合作用,很容易出现反射裂缝。对设置应力吸收层的加铺结构利用ABAQUS通用有限元软件进行行车荷载、温度荷载及耦合作用下三维有限元分析,通过对比有无应力吸收层、旧水泥面板与基层之间不同连接状态下各结构层的力学指标,得出设置应力吸收层能有效防止、延缓反射裂缝的扩展,为旧路改造设计、施工提供依据。     

323国道南雄段冲击压实技术处理旧水泥砼路面的工程实践

基于323国道南雄段旧水泥砼路面修复工程,介绍了冲击压实技术的作用,分析了冲击压实后路面作为新加铺层结构层之一的可行性,依据旧路面破损状况,采用单轮式四边形冲击压实机处理旧水泥砼路面、加铺沥青路面。     

旧混凝土路面加铺沥青混凝土面层的实际应用

旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层是一种特殊的路面结构,其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大的差别。以205国道秦皇岛段西环线大修工程为实例,详细介绍了旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层质量控制涉及到的旧水泥混凝土板的处理、反射裂缝的防治、加铺层厚度控制、面层材料的选择、提高路面的抗渗性能等关健环节。