薄层橡胶沥青加铺结构层间剪应力研究

水泥路面加铺薄层橡胶沥青功能层是一种典型的刚柔复合式路面,其受力状态可视为无限大弹性连续层状体系,该文采用BISAR软件分析层间粘结强度、沥青层的弹性模量、层间摩擦系数和加铺厚度等因素对加铺的薄层橡胶沥青层层间剪应力的影响进行计算。研究结果表明:薄层橡胶沥青层层间剪应力随着层间的接触状态而变化,层间最大剪应力的大小与位置和层间的接触状态有很大关系,层间最大剪应力随着沥青混凝土的模量的增大而减小,但减小的程度很小,甚至可以忽略,随着加铺层厚度增加,层间最大剪应力减小。     

移动荷载下桥面防水黏结层剪应力有限元分析

为了突破传统静荷载作用下不同因素对桥面铺装防水黏结层剪应力影响的局限性,采用Abaqus有限元分析软件,建立移动荷载作用下桥面防水黏结层的三维仿真模型,并通过Utracload和Dload子程序施加移动荷载,模拟车辆实际行驶过程。分析在移动荷载作用下超载、沥青层模量、沥青层厚度、防水层厚度、车速、水平力系数及层间摩擦系数等因素对分析点(A点)最大剪应力的影响。结果表明:移动荷载作用下,防水黏结层最大剪应力出现在车轮正下方,且剪应力在分析点附近一定范围内近似呈半正弦分布;防水黏结层最大剪应力与超载、水平力系数及层间摩擦系数等因素呈正相关,与沥青层厚度及车速等因素呈负相关,受沥青层模量、防水黏结层厚度等因素变化影响较小。     

基于ABAQUS的沥青路面层间粘结影响因素的敏感性分析

基于有限元软件ABAQUS编制UTRACLOAD（水平移动荷载）及VDLOAD（竖向移动荷载）子程序,计算水平和竖向移动荷载共同作用下,爬坡路段和车辆制动过程两种路况下沥青路面的力学响应,对不同因素的敏感性进行分析。结果表明：在爬坡路段,对纵向层间剪应力影响显著水平为荷载〉层间接触状态〉坡度,对横向层间剪应力的影响效果,荷载〉第三接触面粘结状态〉坡度〉其他接触面粘结状态;在车辆制动过程中,对纵向层间剪应力的影响效果,荷载〉水平力〉层间粘结状态,对横向层间剪应力的影响效果,荷载〉第一接触面的层间粘结状态〉水平力〉第三接触面的层间粘结状态〉第二接触面的层间粘结状态。     

旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面力学响应分析

为了研究旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩面的力学行为,运用BISAR程序对荷载作用下旧水泥混凝土路面上沥青薄层罩层层内及层间力学的响应规律做了分析,通过定义最不利值探讨了材料和荷载参数变化对罩面层结构应力的影响。结果显示:超载对罩面层的影响比罩面层厚度和模量的增加对罩面层的影响要大;当荷载、罩面层模量、罩面层厚度同时增加50%时,罩面层模量对减小εmax、γmax最有利,增大模量可以减小剪切变形,增强路面的抗滑移能力;从减小最大剪应力γmax的效果来看,增大罩面层模量比增加罩面层厚度更合理。     

考虑层间接触状态下的BFRC加铺层厚度研究

基于玄武岩纤维混凝土(BFRC)加铺层与原水泥混凝土层间剪切试验,得到BFRC与原路面的粘结性能参数,应用ABAQUS有限元方法,对BFRC薄层加铺路面结构进行数值模拟分析,对比三种层间粘结状态下与不同厚度的BFRC层层间剪应力的情况,得到了BFRC薄层厚度与层间剪应力的关系,并将有限元数值计算结果与实验值对比。结果表明:相同的BFRC层厚度时,随着层间摩擦系数的增大,层间的粘结剪应力越小;相同的层间摩擦系数,BFRC层厚度越大,层间剪应力也越小,同时得到不同的BFRC层层间粘结状态下适宜的加铺层厚度。论文研究结果为玄武岩纤维水泥混凝土加铺层设计提供了理论依据。     

长寿命沥青路面剪应力分析

基于陕蒙高速长寿命路面结构组合形式,借助弹性层状体系理论分析了带级配碎石基层的沥青路面各结构层参数变化时,沥青层内最大剪应力及最大剪应力作用方向的变化规律。结果表明:沥青层内最大剪应力峰值的位置与沥青层厚度关系最为密切。当沥青层较薄,其厚度≤11 cm时,最大剪应力出现在沥青层底。当沥青层厚度≥12 cm时,最大剪应力出现在6~7 cm处。沥青层内最大剪应力及其作用方向受沥青层厚度和水平荷载的影响最显著。水平力的作用对7 cm以上路面结构内的最大剪应力影响巨大,水平荷载越大,相应的最大剪应力峰值也越大。分析结果为长寿命路面结构设计提供了理论基础。     

沥青加铺旧水泥混凝土路面的层间受力

为了研究旧水泥路面沥青加铺层层间力学特性,借助ABAQUS分析了沥青加铺层厚度、模量及裂缝对层间应力的影响。结果表明:在静荷载作用下,沥青加铺层层底竖直方向上的剪应力最大值都出现在荷载正下方;增大沥青加铺层的厚度能明显减小层底应力;沥青加铺层的弹性模量对层底应力的影响很小;沥青面层底部的最大主应力受裂缝的影响变化在1%~2%,而沥青面层底部竖直方向上的最大剪应力值受裂缝影响变化在53%~58%。     

动态荷载作用下橡胶沥青应力吸收层的力学性能

利用ANSYS有限元软件对广西典型沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加动态荷载,研究橡胶沥青应力吸收层结构设计参数的变化对力学指标的影响,以及不同层间接触状态、轴载及车速下路面结构的力学指标变化规律。结果表明:当橡胶沥青应力吸收层厚度在1~5cm之间变化时,厚度每增加2cm,沥青面层层底拉应力增加8.45%,半刚性基层层底拉应力减小6.07%;橡胶沥青应力吸收层动态模量每增加1 000 MPa,面层最大剪应力和层间最大剪应力分别减小6.69%和6.76%。     

混凝土桥面防水粘结层剪应力计算分析

运用ANSYS有限元分析软件,对混凝土桥面防水粘结层剪应力进行计算,分析超载、车辆行驶状态、沥青铺装层厚度及模量、防水粘结层模量、层间接触状态等对防水粘结层最大剪应力的影响.计算结果表明,当超载100％时,防水粘结层最大剪应力增大约3.2倍;特殊路段紧急刹车时层间可能出现的最大剪应力约为车辆正常行驶时的11.8倍;最大...     

桥面铺装防水粘结层剪应力的有限元计算分析

文章运用ANSYS有限元分析软件,对混凝土桥面防水粘结层剪应力进行了计算;分析了超载、车辆行驶状态、沥青铺装层厚度及模量、防水粘结层模量、层间接触状态等对防水粘结层最大剪应力的影响。计算结果表明:当超载100%时,防水粘结层最大剪应力增大约3.2倍;特殊路段紧急刹车时层间可能出现的最大剪应力约为车辆正常行驶时的11.8倍;最大剪应力随沥青铺装层厚度增加而减少,当铺装层厚度超过6cm后,最大剪应力不超过0.392MPa;沥青铺装层模量对最大剪应力影响不大。在此基础上提出了桥面铺装结构防水粘结层的抗剪强度标准。     

连续配筋混凝土复合式沥青路面层间剪应力影响因素分析

建立了CRC+AC复合式路面结构模型,在搜索层间最大剪应力发生位置的基础上,分析了AC层厚度、模量和层间结合状态等对层间剪应力的影响水平,以及层间剪应力对模量和层间结合状态的响应规律。结果表明:单轴双轮组作用下CRC+AC复合式路面的层间最大剪应力发生在靠近荷载中心一侧的当量单圆的0.8δ圆周与135°或225°线的交点附近;剪切弹性柔量对层间最大剪应力的影响最大、AC层弹性模量次之、AC层厚度最小;层间最大剪应力随层间结合状况的减弱而上升,良好的层间黏结措施对减少层间剪切破坏意义重大;气温降低时AC层模量对层间最大剪应力的影响大于气温升高时,季节性冰冻地区在层间结构设计时需重视气温条件对沥青混合料模量的影响。     

移动荷载作用下沥青混凝土桥面铺装层动力响应分析

为了准确地分析铺装层的受力状态,将车辆荷载简化为移动均布荷载,采用有限元法分析了铺装层在移动荷载作用下的动力响应。分析结果表明,在移动荷载作用下,以较低的速度行驶对铺装各层应力影响较大,各应力分量与移动荷载速度基本呈线性关系;刹车情况下离表面较近区域不再经历正反两次剪应力作用,只是离表面较深处存在很小正反剪应力作用;最大水平剪应力发生在铺装表面,且随深度的增加迅速减小;水平荷载对水平剪应力影响很大,随着水平力系数δ增大,在同一铺装层深度处的最大水平剪应力增加比较明显;在相同δ的条件下,随着深度的增加水平剪应力越小。通过上述分析,提出桥面铺装层控制性设计指标,从而为桥面铺装设计提供理论依据。     

多次加铺的复合道面疲劳寿命分析

为解决多次加铺的复合道面加铺层使用寿命远低于设计值的问题,利用ABAQUS建立了多次加铺和一次加铺至相同厚度的复合道面三维有限元模型,分析了两种道面模型的力学响应,得出结论:新旧道面的层间状态对剪切力和拉应变的影响较大,将新旧加铺层简化为同等厚度的沥青道面的计算结果将偏小,将会导致设计偏于不安全。根据多次加铺的复合道面层间最大剪应力沿道路深度的分布点位和变化趋势可知:加铺沥青层后,原道面层间剪应力减小,但无论加铺几次,面层剪应力均最大;随着加铺次数的增加,沥青道面层间最大剪应力逐渐增大,并且在层间接触处出现突变,突变值随加铺次数的增大而增大。这说明加铺沥青层并没有改善道面表层的受力状态,相反,随着加铺次数增加,层间结合状态和复合荷载作用等的影响增大,反而会导致表层应力增大,最终加剧表层损伤。     

考虑水平作用力的沥青路面剪切破坏分析

通过有限元法分析了路面结构在垂直荷载作用下和垂直、水平荷载共同作用下的面层剪应力分布规律。结果表明,横向力分布系数影响剪应力随深度的分布规律;最大剪应力随横向力系数的增大而增大,两者呈线性关系;考虑水平力作用时,沥青面层的剪应力增大且峰值上移,易造成沥青路面发生车辙、推移、拥抱破坏,有必要将水平作用力纳入结构设计指标体系。     

隧道复合式路面层间剪应力分析及面层厚度设计

针对隧道复合式路面沥青面层厚度设计中存在的问题,以层间剪应力为控制指标,引入层间剪切弹性柔量,利用Bisar3.0软件,分析部分连续结合状态、连续状态下的层间剪应力和5种不同面层厚度下的层间最大剪应力;考虑复合式路面温度场和层间剪应力的差别,分别对隧道进出口和中部面层厚度进行设计。结果表明,部分连续结合状态下,水平纵向剪应力和最大剪应力都较小,但不能依据层间结合状态来减小剪应力,考虑到新建工程结合状态良好,宜采用连续结合状态分析层间剪切力;随着沥青面层厚度的增加,最大剪应力逐渐降低;设计中隧道中部沥青面层厚度可比进出口处小2cm左右。     

沥青路面在不同层间状态下的受力特征及施工质量优化

针对我国目前在沥青路面设计中论假设沥青路面各结构层之间为完全连续、各向同性的弹性结构与路面的实际情况不符的问题,建立了剪切弹簧模型,并通过定义滑移系数来分析研究不同层间接触状态下对路面力学的影响。研究发现:在层间结合状态由完全结合向完全自由变化过程中,层内拉应力不断变大;当结合状态为完全自由时,下面层层底拉应力最大为0.2921MPa;层内剪应力也不断增大,最大达到226.1k Pa;路面弯沉也不断变大,当层间接触为完全自由达到最大56.32。随着基层模量的增大,相应的层底拉应力不断减小,并从基层模量为1800MPa开始趋于缓和;沥青层内剪应力不断变大,层间结合状态为完全自由时最大达到0.2347MPa;竖向压应力也随之不断变大,层间接触状态为完全连续切基层模量为2200MPa时最大,为0.6712MPa。沥青路面施工时,应严格按照规范对沥青路面的粘结层进行施工,提高沥青路面的层间抗剪强度。     

基于综合工况的桥面铺装层间工作状态研究

桥面铺装受力条件极为复杂,其工作状态不同于一般的公路路面.然而,国内外对铺装层间力学响应的计算分析很少.因此,该文运用Ansys有限元软件,建立设置防水粘结层的桥面铺装力学模型.分析纵坡、超载、路面温度及水平力系数等不同因素对沥青混凝土铺装和粘结层层间、桥面板和粘结层层间剪应力的影响规律.在此基础上,研究不同工况桥面铺装层间工作状态,提出桥面铺装层间工况分级标准,为桥面铺装层间防水粘结材料的选择、设计提供参考依据.     

普通干线公路半刚性基层沥青路面破坏机理及控制措施

为了研究干线公路沥青路面破坏机理,提高干线公路耐久性,通过对湖南省多条普通干线公路现场调研与路面钻芯分析,对沥青路面半刚性基层产生的断桩、裂缝等病害产生机理进行了研究。选取干线公路重交通等级沥青路面典型结构,建立路面结构分析模型,借助BISAR有限元软件分析在标准轴载和超载30%两种情况下路面的受力状态,同时考虑水平力对应力分布的影响。研究结果表明:垂直荷载越大,剪应力水平越高,车辆超载不影响最大剪应力出现的位置;对比3种基-面层层间结合状态下路面应力应变,发现基面层间一般处于连续或半连续状态,不会出现界面完全光滑状态。计算结果显示:沥青面层小于10 cm的薄层路面结构,高剪应力区位于半刚性基层上,半刚性基层抗剪强度低于承受的剪应力从而引起基层断裂破坏,随着基层强度急剧下降,逐渐产生裂缝、车辙等病害。根据路面病害层位,拟定3种路面结构,分别改变沥青面层和基层厚度,计算不同结构层受力状态,进一步提出普通干线公路路面结构改进措施:重载作用下沥青面层厚度至少提高到12 cm,半刚性基层厚度达到35 cm以上,同时施工过程中做好基面层层间黏结,半刚性基层养生期间严格控制车辆通行,从而达到提高路面疲劳寿命的目的。     

基于层间不利状态对长大陡坡路面结构层性能影响分析

为了研究层间不利状态对长大陡坡路面结构层性能影响,通过滑动模型分析面层、基层与底基层层间不利状态,在层间不同接触状态下对路面应力和弯沉的变化,并结合室内试验评价黏结层力学性能和抗反射裂缝能力,最后通过试验段对长大陡坡路面层间黏结材料进行跟踪观测。研究表明:面层和基层为部分连续或完全滑动状态下,层间的剪应力发生了突变。面层厚度越薄,路基和路面最大剪应力越大。跟踪试验段观测表明:长大陡坡路段应力吸收层能够很好地抗反射裂缝,延长半刚性基层路面使用寿命。     

某国道“白加黑”沥青薄层罩面力学响应分析

为研究水泥砼路面上沥青薄层罩面的力学行为，结合湖南省某国道改造项目工程实例，运用BISAR3.0程序对沥青薄层罩面及其层间的力学响应规律进行分析。结果表明，层间结合状态对“白加黑”薄层罩面层内拉应力和拉应变影响显著，从完全连续到完全光滑，最大拉应力和最大拉应变显著增大，所以应加强沥青罩面层与旧水泥砼路面之间的粘结；超载对剪切应力影响显著，通过增大罩面层的模量可以有效减小沥青层的剪切变形；罩面层厚度对最大剪应力τmax 的影响，层间连续时以3 cm为界，层间光滑时以4 cm为界。