刚性道面上水泥混凝土加铺层系统的动态设计理论研究

讨论移动荷载下弹性半空间地基上的刚性道面水泥混凝土分离式加铺层的动态设计方法.由系统运动方程出发,利用界面连续条件,通过二维Fourier积分变换,求出加铺层板系统在移动荷载作用下的挠度解析解.然后利用高斯积分求出数值解,并以此为基础通过实测值及目标优化反算加铺层厚度.通过实例计算,按本文方法计算的挠度满足工程精度要求.     

移动荷载下粘弹性地基上无限大板的稳态响应

针对高速交通体系引起的结构与地基振动问题，采用移动荷载作用下Kelvin地基上的无限大板作为力学分析模型，分析了运动车辆荷载作用下路面体系的动力响应。首先采用三维Fourier变换法导出了板在任意匀速运动荷载作用下的稳态挠度的一般解，然后推导了各种移动荷载作用下板挠度的二维积分解析解，包括恒常和简谐移动矩形均布荷载、线均布荷载、集中荷载，最后采用自适应数值积分算法计算了板在移动集中恒载和移动矩形均布恒载作用下的挠度，比较了两种荷载作用下板挠度的异同。结果表明：上述两种荷载作用下板挠度的差异较小，可尝试将运动车辆作用于路面体系的荷载简化为移动集中荷载阵列考虑。     

移动荷载下粘弹地基上刚性道面板弯沉求解

文中以一种更符合机场刚性道面实际情况的力学计算模型——移动荷载作用下粘弹性地基上无限大弹性薄板系统来研究道面弯沉的求解。应用线性系统的叠加原理和坐标变换,建立求解系统的动力响应广义积分公式,把运动荷载问题转化为获取位移脉冲响应函数。利用拉普拉斯和汉克尔变换求板在瞬时点源荷载作用下的解,再结合广义积分得到道面板在移动荷载作用下的弯沉解析解。     

旧水泥混凝土路面上沥青加铺层力学分析的有限元法

利用三维有限元方法，计算分析了具有接缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层在行车荷载和温度作用下的应力和位移状况，分析了反射裂缝产生和发展的原因以及加铺层厚度在防治反射裂缝中的作用，为合理设计加铺层提供理论依据。     

交通荷载作用下旧沥青路面裂缝对加铺层的影响

利用有限元对不同裂缝宽度、不同荷载作用位置、不同轴载等对加铺层中应力分布以及计算点位应力值进行了分析和对比,发现考虑裂缝时加铺层中的计算点位的应力值均比不考虑裂缝时大;随着荷载位置的变化,简化模型中的最大拉应力和剪应力的作用位置逐渐从模型中下部转移到加铺层底和加铺层中,应力值也随之发生大幅度增加;交通荷载作用下横向裂缝对加铺层的影响远远超过纵向裂缝。这表明在进行加铺层设计时不仅仅要考虑旧路面的剩余模量,更重要的是要考虑裂缝对加铺层的影响。     

FWD动荷载作用下沥青路面层状粘弹体路表弯沉的求解

利用传递矩阵方法，推导出了多层粘弹性半空间轴对称问题在FWD动荷载作用下，层间完全接触情况的解析解；该方法概念清晰，公式简洁，易于应用。应用DURBINF的拉普拉斯逆变换的数值方法，求解出了多层粘弹体的时域解。通过路表弯沉的计算实例分析，表明结果准确。     

动荷作用下沥青路面结构的变形响应分析

应用三维有限元动力学的基本方法，结合NEWMARK积分方法逐步求解运动方程，对动载（FWD荷载）作用下多层弹性体系的响应进行了分析，并将计算结果和理论结果进行对比，表明计算模型合理，计算结果准确，利用上述计算模型，对于多种路面结构研究其在不同荷载周期下的动态反应规律。     

基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构分析

通过采用有限元软件计算分析不同防止反射裂缝措施条件下及加铺层厚度、应力吸收层厚度和应力吸收层模量变化对加铺层底荷载应力的改善情况.结果显示,应力吸收层的设置对层底荷载应力和沥青加铺层厚度设计均存在显著影响.同时,提出了应力吸收层厚度和模量的设置原则和要求,为旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计提供了理论依据.     

旧水泥混凝土路面错台对沥青加铺层产生反射裂缝的影响分析

针对某旧水泥混凝土路面改造工程中,沥青加铺层中出现严重反射裂缝的问题,利用有限元软件ANSYS建立了考虑错台的三维线弹性路面结构有限元模型,分析了施工阶段压路机荷载和运营阶段标准轴载下、荷载作用位置、沥青加铺层厚度和水泥路面板错台高度等因素对沥青加铺层中最大剪应力分布规律的影响。计算结果表明,沥青加铺层中的最大剪应力是反射裂缝产生的原因,荷载作用下,错台显著地加剧了沥青加铺层中最大剪应力的集中程度。得到错台条件下的最不利荷位为荷载刚好完全作用在错台高板一侧,并给出了临界错台高度及临界加铺层厚度。最后指出施工中应重视错台的危害,轻微错台也要严格消除,并提出了进一步的研究方向。     

动载作用下旧沥青路面加铺混凝土路面结构力学响应分析

为了研究旧沥青路面加铺混凝土路面结构在动态荷载作用下的力学响应,利用有限元软件ANSYS建立了加铺后的路面结构有限元模型,并对模型采用了full法进行求解,通过对模型施加半正弦动态荷载,研究了旧路、加铺层的设计参数和荷载运行速度对加铺后路面结构的瞬态动力学响应,并对混凝土加铺层拉应力进行了时间历程分析。结果表明,荷载驶过混凝土加铺层瞬间会对混凝土板块形成明显的冲击作用,速度越快造成的冲击效果越不明显,旧路沥青层动弹性模量对混凝土加铺层最大拉应力影响较低,综合地基的回弹模量和沥青层厚度对最大拉应力影响较高,加铺层厚度的变化大于加铺层动弹性模量变化对拉应力的影响。     

基于ANSYS的旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力状态研究

基于有限元软件ANSYS对设置应力吸收层的沥青加铺层进行仿真计算,分别研究了不同弹性模量和厚度的沥青加铺层和应力吸收层对路面结构层应力的影响。研究结果表明:在一定范围内,适当增加应力吸收层和沥青面层的厚度有利于改善路面的防裂效果,但过大的厚度对抑制反射裂缝作用很小,同时也会增加施工难度和造价等。综合施工、应力状态及造价等因素,本文给出的本项目应力吸收层厚度建议值为2.5cm。此外,计算结果表明:应力吸收层的弹性模量越小,其抑制反射裂缝的效果越好,但过小的弹性模量会降低路面整体强度,造成施工困难、易产生车辙等病害,给出的本项目应力吸收层弹性的建议值为500MPa.     

旧水泥混凝土路面沥青混凝土罩面的三维瞬态有限元分析

采用有限单元法,对带接缝的旧水泥混凝土路面沥青混凝土罩面层在车辆移动荷载作用下的力学响应情况进行了三维瞬态数值分析。通过接触方法进行分析,能够更为准确地分析移动车载对路面的作用情况,分析的结果能够定量地解释荷载型反射裂缝。     

碎石化旧混凝土路面上沥青加铺层应力及顶面模量

将碎石化处治的旧水泥混凝土路面层视为宏观均匀、各向同性的线弹性体,采用双层弹性层状体系模型,深入分析了碎石化旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力、弯沉变化规律,给出了对应不同交通量及沥青加铺层厚度下碎石化旧路面顸面最小回弹模量值,以及碎石化旧路面顶面最大容许弯沉值.研究表明,对应不同交通量和沥青加铺层厚度,要求碎石化旧水泥混凝土路面顶面弯沉在41～114(0.01 mm)之间变化,否则,顶面弯沉超过114(0.01mm),则碎石化旧路面不能提供所需的刚度要求,需另外设置基层后再加铺沥青层.     

冲击压实破裂稳固后对沥青混凝土加铺层结构影响的数值分析

采用有限元分析法,利用Ansys软件结合薄板理论和弹性地基板理论,建立板单元和连续半空间地基上的破裂后旧混凝土板块群与新加铺沥青混凝土路面的力学模型[1],计算分析加铺沥青混凝土面层厚度、基层强度及旧水泥混凝土路面破裂块度大小对加铺层结构的影响.     

旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的力学机理分析

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土层的技术,关键是如何防止反射裂缝。温度荷载与车辆荷载作用所引起的剪切破坏,是沥青混凝土加铺层（AC层）结构产生反射裂缝的主要原因之一。采用三维有限元法对旧水泥混凝土路面上AC层进行了数值模拟分析,重点考察了在车辆荷载作用下接缝处AC层的剪应力与弯沉差,并且分析了加铺层厚度、旧水泥混凝土板的厚度、地基弹性模量等参数对最大剪应力及最大弯沉差的影响。结果表明,合理确定加铺层的厚度．对于预防和控制反射裂缝产生和发展具有重要的作用。     

弹性地基板在移动荷载作用下的振动分析

建立了移动荷载作用下，弹性半卒间地基上四边弹性支撑有限板的一种新型力学模型，并以单位力作用下的简支矩形板为基本系统，通过简化约束，利用互等功定理及变分法原理，求解出了在移动荷载作用下该矩形板的解析解。根据机场工程中实测的道面板弯沉值，利用此解析解反算出了板边弹性支撑的刚度系数。通过该方法就可以确定刚性道面板间的接缝传荷能力，从而使道面板的设计更加经济合理。     

沥青路面最佳罩面厚度的确定

针对目前国内沥青路面罩面设计方法的不足,借助于同济大学对新建和罩面改建后的沥青路面使用性能的研究成果,将寿命周期费用分析引入罩面设计,提出基于性能的沥青路面罩面设计方法。该方法主要包括两部分:一是对于新建路面和使用不久、路况尚好的路面,进行最佳罩面时机和最佳罩面厚度的选择(已在参考文献1中述及);二是对于已需进行罩面的路段,只进行最佳罩面厚度的选择,本文即是针对此情况。文中考虑了寿命周期和一个性能期罩面厚度的优化,给出了几个性能期最佳罩面厚度设计诺谟图。     

维他橡胶沥青黏结层在高速公路路面大修工程中的应用

高速公路大修工程采用罩面方案时,新铺面层与旧路面面层间的黏结状况是影响罩面路段路面综合使用性能的重要因素。基于维他橡胶沥青优异的黏结力和弹性变形能力,依托京沪高速公路沂淮江段罩面工程,分别从材料质量、施工工艺、质量控制等方面,分析探讨了维他橡胶沥青黏结层技术要点及其罩面工程中的应用情况,并通过后续观测对其性能进行了验证,结果表明:维他橡胶沥青黏结层在路面大修工程中具备较好的路用性能。研究结果可为类似工程提供参考借鉴。     

旧水泥混凝土路面上沥青路面罩面实用设计方法的研究

针对旧水泥混凝土路面沥青路面罩面结构特点,提出以控制罩面层产生反射开裂及罩面层与旧水泥混凝土界面产生剪切破坏为标准的沥青路面罩面厚度设计方法,并分析了相应应力计算公式的合理性。     

旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土防反射裂缝实践

旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土改造工程的主要评价指标是防止或延缓反射裂缝的程度。通过3个旧水泥混凝土路面直接加铺沥青混凝土面层的工程实践，研充了该类工程防止或延缓反射裂缝的措施。针对旧水泥混凝土路面不同损坏提出了加固处理方法，使之达到设计承载能力和保持稳定性。通过对防水卷材、玻纤格栅、沥青砂胶的材料特性、路用性能、施工工艺的研究，以及经过目前的路况调查，对比施工前后的裂缝情况，证明这些措施有不错的效果。