基层模量对沥青路面疲劳寿命的影响

以广东省高速公路典型的无机结合料稳定类基层沥青路面结构型式为基础,对比分析了我国2006版、2017版《公路沥青路面设计规范》和壳牌(SHELL)设计法中的七个设计指标在无机结合料稳定类基层沥青路面上基层模量变化时的力学响应结果,并根据不同规范疲劳寿命的计算方法分别对其进行了计算和分析。结果表明:对于选定结构型式疲劳寿命的计算,我国2006版设计规范起控制作用的主要是基层底纵向拉应力,在此基础上,2017版设计规范增加了沥青层永久变形量这一双重控制指标,因而较2006版设计规范更为安全;壳牌设计法不适用于我国无机结合料稳定类基层沥青路面疲劳寿命的计算。     

基于力学响应敏感性的沥青路面设计指标分析

以云罗高速公路无机结合料稳定类沥青路面试验路给定的结构型式为基础,分别针对2006版、2017版《公路沥青路面设计规范》和壳牌(SHELL)设计法中的设计指标,利用四因素三水平正交试验,得到极差以进行力学响应的敏感性分析。敏感性分析结果表明:2017版《公路沥青路面设计规范》克服了2006版设计规范中的弯沉难以协调各项单项指标及路面结构型式单一的缺点,2017版设计规范中的设计方法更具有开放性,设计者可选择空间更大。     

基于疲劳寿命的对复合式基层沥青路面再思考

复合式基层沥青路面是一种新型的沥青路面结构型式。选取我国常见的半刚性基层沥青路面作为比照,以壳牌路面设计软件Bisar3.0全面计算两类典型路面的力学响应,据此基于疲劳寿命理论,采用我国现行沥青路面设计方法中推荐的疲劳方程,针对层间完全连续与层间不完全连续两种接触条件,得出两种疲劳指标控制模式下两类路面的相对寿命长短,从理论上进一步提示两类路面的破坏根源。结果表明层间不完全连续使结构受拉区扩大;复合式路面结构的弯拉水平明显低于半刚性路面;当以两种指标控制疲劳寿命时,复合式路面的疲劳寿命均高于半刚性路面;复合式路面的基层寿命高,可将破坏控制在表面,半刚性路面则由于基层寿命低而容易产生结构性损坏。     

无机结合料稳定类基层沥青路面永久变形影响因素分析

按照《公路沥青路面设计规范》(JTG D50—2017)提出的方法,计算和分析了基层厚度、模量以及面层模量、抗车辙能力等对无机结合料稳定类基层沥青路面永久变形量的影响,结果表明,中、上面层的抗车辙能力对永久变形量的影响最为显著。     

基于新版沥青路面设计规范的路面结构设计分析

在2017版沥青路面设计规范颁布后,为了分析路面结构原设计方案的可行性,根据新规范的规定,对道路轴载谱进行了实测并对路面材料参数进行了室内试验,对路面结构进行了重新设计,并对沥青面层厚度、路床顶面回弹模量等参数对基层疲劳寿命的影响进行了分析。结果表明:根据实测轴载谱,原设计方案半刚性基层疲劳寿命不满足要求,通过增大路床处理深度提高路床顶面回弹模量可显著提高半刚性基层疲劳寿命。轴载谱实测及路面结构分析结果可为半刚性基层沥青路面结构性损坏原因调查提供依据。     

沥青稳定+无机结合料稳定组合式基层沥青路面设计综述

针对各国沥青稳定+无机结合料稳定组合式基层沥青路面的材料组成、结构形式、破坏类型、病害成因、设计指标与设计方法存在较大差异的现状,该文对此类沥青路面当前国内外所选取的材料类型与结构形式进行归纳,分析此类沥青路面结构的破坏类型及病害成因,探讨各国在组合式基层沥青路面设计方法方面的差异,并总结各国的病害控制类型和设计指标,据此推荐了组合式基层沥青路面合理的材料、结构组合与设计指标,为此类沥青路面的设计与应用提供参考。     

季节性变化下面-基结合状态对路面性能的影响

为研究面-基结合状态对沥青路面的影响,采用Bisar 3.0软件,考虑在季节性变化的条件下,对比分析不同结合状态对长寿命路面、柔性路面及半刚性路面受力状况的影响,并计算了不同控制指标下沥青路面的疲劳寿命。研究结果表明:面-基结合状态的变化对路表弯沉影响相对较小,对层底拉应力、拉应变的影响较大;路表弯沉、基层层底拉应力最大值出现在5月份,沥青层底最大拉应力出现在2、3月份,上、下面层层底拉应变最大值出现在7月份;长寿命结构在以沥青层层底拉应变为控制指标时,疲劳寿命均大于其对应的普通路面结构;柔性基层类长寿命路面及半刚性基层类长寿命路面在设计时应分别以沥青层层底拉应变及基层层底拉应力为控制指标。     

寒冷地区耐久性路面抗裂设计指标与方法

本文对我国现行沥青路面设计规范进行了评价,指出其不足之处;同时针对目前常用的水泥稳定碎石基层沥青路面的受力特征及破坏特性,结合前面章节分析路面的实际情况,提出了以面层裂缝度、基层裂缝间距和温度、荷载疲劳寿命为指标的抗裂设计方法;通过抗裂设计指标的补充,将温度和行车荷载作用下裂缝的产生和扩展纳入结构设计,并结合具体工程实例进行了验证,为完善沥青路面结构设计方法提供依据。     

基于模量衰变的复合式基层沥青路面剩余寿命探讨

复合式基层沥青路面是当前我国主要新型路面结构形式,其主要结构特点为基层采用柔性上基层并在其下下卧半刚性基层。路面剩余寿命作为结构比选的依据之一,其预估正确与否尤为重要。为了深入对比三类常见复合式基层沥青路面的优劣,采用Bisar3. 0软件计算结构主要力学响应,考虑半刚性基层模量随开裂程度不同而产生的衰变,在此基础上参考南非方法计算无机结合料稳定材料拉应变控制下的剩余寿命。结果表明:当水泥稳定基层从开裂前的完好状态变为开裂成碎块状态时,复合式路面剩余寿命呈骤减趋势;路面寿命衰减主要集中在基层由"开裂前"过渡为"开裂成中块"的前期开裂过程;基层拉应变计算点取轮隙中心适宜。     

废旧水泥稳定碎石冷再生利用疲劳寿命研究

现行的公路沥青路面再生技术规范没有对冷再生基层混合料的疲劳破坏做出技术要求,为了研究冷再生旧路水泥稳定碎石基层疲劳寿命,通过不同含量的水泥、乳化沥青冷再生混合料的无侧限抗压强度、回弹模量、劈裂强度等试验,分析了冷再生旧路水泥稳定碎石基层物理力学性能。根据冷再生旧路水泥稳定碎石试验资料,应用多层弹性连续体系理论计算了不同乳化沥青掺量和不同冷再生旧路水泥稳定碎石基层厚度的层底应力比。不考虑现场综合修正系数kc,室内疲劳试验结果表明:掺入乳化沥青冷再生旧路水泥稳定碎石基层疲劳寿命大于按沥青路面设计规范计算的新拌水泥稳定碎石疲劳寿命,乳化沥青增加了冷再生旧路水泥稳定碎石混合料的柔性,延长了疲劳寿命。     

混合式基层沥青路面结构应力、应变特性及经济性分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,拟定了3种混合式基层、一种典型半刚性基层与一种典型柔性基层共5种沥青路面结构,利用BISAR3.0程序对5种结构进行力学计算分析。主要针对5种路面结构的沥青层内最大拉应力、最大拉应变、路基顶面压应变、路表弯沉等力学指标进行深入对比分析,并根据疲劳寿命对各类基层进行了经济性分析。数据分析结果表明：通过合理的设计,混合式基层结构在力学性能上可以较典型半刚性基层和柔性基层结构更加优秀,虽然从单价上来讲,经济性能上不如半刚性基层,但考虑路面疲劳寿命性价的话,采用沥青稳定碎石作为上基层的混合式基层可以优于半刚性基层,这为今混合式基层沥青路面结构的应用推广提供了重要的参考。     

柔性路面沥青稳定基层疲劳设计准则

柔性基层沥青路面在我国高等级公路上的应用日益广泛,但目前仍缺乏系统的柔性基层沥青路面设计方法.该文通过UTM4试验系统进行了4种级配沥青稳定基层混合料的三分点小梁弯曲疲劳试验,选择模量和沥青饱和度作为沥青稳定基层疲劳性能的关键影响因素,对不同级配的沥青混合料疲劳试验数据进行多元非线性回归分析,建立了沥青稳定基层多参数疲劳模型.根据对我国柔性基层沥青路面的使用寿命调查获得的设计弯沉与累计当量轴次的经验关系式,计算了沥青稳定基层实际疲劳寿命.将其与室内疲劳试验结果进行对比,认为现场修正系数应取为355,从而得到了柔性路面沥青稳定基层的疲劳设计准则.     

设ATPB的半刚性基层沥青路面结构疲劳特性分析

采用断裂力学方法给出了设沥青稳定排水基层（ATPB）的半刚性基层沥青路面结构裂缝尖端应力场和位移场,进而推导出了裂缝尖端的应力强度因子计算公式;利用有限元法分别计算了半刚性基层沥青路面结构和设ATPB的半刚性基层沥青路面结构裂缝尖端的应力强度因子,并利用Paris公式预估了这2种路面结构的疲劳寿命。结果表明：设ATPB可明显提高半刚性基层沥青路面结构疲劳寿命,具有延缓和抑制半刚性基层沥青路面结构反射裂缝的作用。     

重载对以弹性模型表征的沥青路面使用性能的影响

利用ABAQUS有限元分析软件,采用弹性本构模型表征沥青混合料的材料性质,结合JTG D50-2017《公路沥青路面设计规范》,分析重载对沥青路面使用性能的影响。结果表明,路表弯沉随着轴重的增长呈线性增长,重载会大大降低结构承载能力;重载作用使路面结构产生相同永久变形量所需荷载作用次数急剧降低;随着轴重的增加,中面层中的剪应力线性增长,加速沥青路面的剪切破坏;沥青面层和无机结合料层的疲劳寿命随轴重的增加呈幂函数形式减小;土基顶面产生相同压应变所需轴载作用次数随轴重的增加急剧减小。     

以基层底面弯拉应力为控制指标的沥青路面可靠性分析

对以基层底面弯拉应力为控制指标的沥青路面设计方法进行了可靠性分析，采用蒙特卡洛模拟法，得到路面结构，疲劳寿命，工三者的关系图。研究表明增加面层或基层厚度对提高疲劳寿命可靠度都是很有效的。     

水稳碎石沥青路面基层最小厚度研究

通过对水泥稳定级配碎石材料进行弯拉疲劳试验,得到了水泥稳定级配碎石的疲劳方程;建立不同结构层厚度下的路面结构模型,分析了水稳碎石基层沥青路面在不同标准轴载作用次数下的结构响应,确定了弯沉和结构疲劳寿命分别控制下的水稳碎石基层最小厚度,面层厚度为5、10、15cm时,基层最小厚度分别为32.3、34.2、36.5cm。基层最小厚度结果表明,面层厚度5cm时,基层最小厚度的有效控制指标为结构层疲劳寿命;面层厚度10、15cm时为弯沉。     

基于综合稳定碎石土底基层沥青路面结构疲劳寿命分析

针对辽宁省部分地区砂石短缺的现状,通过在当地的天然碎石土中掺入碎石,设计了悬浮密实结构和骨架密实结构两种级配,选用水泥稳定和水泥土壤固化剂综合稳定两种稳定类型,并以7 d无侧限抗压强度为评价指标,综合经济性与可行性,优选3组可行方案,进而确定3组方案的最佳水泥剂量。基于辽宁地区公路典型沥青路面结构,结合路面结构的验算方法,利用Bisar软件对相关力学响应量进行计算,并拟合出各结构层疲劳开裂寿命与底基层厚度的关系。经计算分析得出:各结构层的疲劳开裂寿命随着底基层模量、厚度的增大而增大,而且与底基层厚度表现出较好的指数增长关系或线性相关关系;并通过疲劳寿命分析确定综合稳定碎石土可作为二级及二级以下公路中交通底基层和三级及三级以下重交通的基层。     

无机结合料稳定煤矸石基层材料设计参数的研究

为了给无机结合料稳定煤矸石基层路面结构提供设计参数,试验研究了无机结合料稳定煤矸石基层材料的抗压回弹模量和劈裂强度,并利用Shapiro-Wilk检验法对其试验结果进行了正态分布假设检验。结果表明,煤矸石基层材料的抗压回弹模量和劈裂强度在显著性水平0.05下均服从正态分布。基于此,针对现行规范确定半刚性基层材料设计参数推荐值的不足,运用数理统计中区间估计的方法得出了设计参数95%置信概率的置信区间,并综合考虑施工变异性等影响因素对其进行适当折减、视材料具体情况进行必要的调整后得出了无机结合料稳定煤矸石基层材料设计参数的推荐值,为无机结合料稳定煤矸石基层结构路面的设计提供了依据和参考。     

混合式基层沥青路面结构设计方法的研究

分析了现行规范中沥青路面结构设计方法存在的问题,并考虑当前沥青路面的损坏特点及混合式基层沥青路面的结构特点,提出了考虑了不同层间粘结条件、以弯沉、沥青层最大拉应力、半刚性层底最大拉应力以及剪应力为设计或验算指标的混合式基层沥青路面结构设计方法,比较了新设计方法及2006版规范设计方法的计算差异,并以湖南省邵永高速公路实体工程为例介绍了沥青路面结构组合设计的计算过程。     

全厚式长寿命沥青路面设计研究

为了研究沥青混合料疲劳极限理论在全厚式长寿命沥青路面设计中的应用．该文通过对传统的力学经验设计法和全厚式长寿命沥青路面设计法的分析比较,结果表明当基层层底拉应变小于疲劳极限时,不会出现疲劳破坏。为确保路面结构的整体完整性,提出将基层层底拉应变和路基顶部压应变作为全厚式长寿命沥青路面的设计指标。通过建立有限元模型,对路面结构力学响应进行分析,兼顾安全性和经济性的要求,比选出较为合理的路面结构组合设计方案。