基于粘弹塑性理论的沥青路面车辙分析

应用粘弹塑性理论,研究了沥青混合料一维粘弹塑性本构关系,并运用ABAQU软件建立了柔性基层沥青路面车辙分析的有限元模型,研究了路面车辙的发展规律,经环道试验进行了验证。结果表明:荷载作用初期路面车辙发展较快,而后期车辙发展较慢;路面永久变形主要由绝对车辙引起,侧向隆起仅占15%~30%;随着沥青层厚度增加,车辙增加,但增加幅度逐渐减小;从表层开始沥青层的变形率随深度的增加而逐渐变大,在8 cm处变形率达到最大值,之后逐渐减小;沥青路面车辙主要产生在结构深度20 cm深度范围以内,尤其在4~12 cm之间。另外,进行了重载作用下的路面车辙模拟,对基于车辙等效的轴载换算进行了探讨,提出轴载换算系数为5.9。     

沥青路面抗车辙性能评估与结构优化研究

为了研究路面结构对车辙性能的影响,通过试验的方式对路面结构进行加强,分别对路面结构上层和中层进行加强,并对试验路面进行重载车辙试验与剪应力试验。结果得出:低速行驶的车辆对路面的车辙深度更深,并且随着车辆的荷载增加,车辙深度也会增加;通过加强路面的上层和中层,可以使路面的抗车辙能力提升,并且加强路面上层和中层的提升能力相差不多,最终得出由抗车辙功能性沥青混合料、密级配SBS改性沥青混合料、密集配普通沥青混合料三种材料的组合为最优方案。对路面进行加强、路面的抗剪能力的提升并不明显。     

基于ABAQUS模拟的TOR橡胶沥青路面应力响应分析

借助大型有限元软件Abaqus建立沥青路面结构模型,根据室内试验所得数据确定材料的参数,选取适合TOR橡胶沥青的路面结构,分析在标准荷载作用下路面各层层底的应力值以及路表弯沉值与路表剪应力值,并与SBS改性沥青路面结构进行对比,得出沥青面层所受拉应力值随着上面层模量的增大而增大,SBS改性沥青路面结构路表的弯沉值要小于TOR橡胶沥青路面结构路表弯沉值,SBS改性沥青路面结构的剪应力值要大于TOR橡胶沥青路面结构的剪应力,SBS改性沥青路面结构抵抗车辙变形的能力不如TOR橡胶沥青路面结构,并通过铺筑试验路,埋设了传感器,实测路面层底应力值,验证了模型的可靠性.     

基于MMLS3试验的混合料离析对沥青路面长期高温性能的影响

利用小型加速加载设备（MMLS3）分别对吉珲高速沥青路面上面层（SMA-16）和中面层（AC-20）进行加速加载试验研究,在分析判断中、上面层沥青混合料沿横断方向的离析程度的基础上,通过室内加速加载20万次试验,研究不同施工空隙率离析及不同重复荷载作用次数对中、上面层长期高温车辙的影响规律。研究结果表明：施工空隙率离析对沥青路面长期高温性能影响显著;上面层和中面层对应重复加载次数下的车辙深度随离析程度的增加而增大,其中对中面层的影响更为显著;累积加载达到10万次后,路面结构材料内部出现了应力疲劳,重度离析试件的车辙发展出现突变,20万次时车辙变化率要高出无离析试件276%。     

沥青层厚度对沥青路面车辙的影响研究

基于弹性层状体系理论,利用ABAQUS有限元软件对沥青路面结构进行数值模拟,分析沥青层厚度对沥青路面永久变形的影响。分析表明：沥青层厚度对压密型车辙的影响非常显著,车辙深度随着沥青层厚度的增加而增大,但是随着沥青层厚度的增加,增长趋势逐渐减少,由最初的10%的增长量减少到4%;沥青层内最大剪应力出现的深度不随沥青层厚度的变化而变化,均出现在路表下4-6cm处,因此沥青层厚度对剪切流动变形的影响不是很大。     

沥青路面线性疲劳损伤特性及应力状态演变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性及应力状态演变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及二次开发平台,建立考虑路面材料线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤以及路面结构内部水平正应力的空间分布与演化规律。结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,随着荷载作用次数增加,基层层底与底基层层底损伤度均增加,但增加幅度逐渐减小;双轮中心线下靠近层底区域,考虑损伤的路面结构相比无损路面结构,水平拉应力均有所减小,且随荷载作用次数增加,水平拉应力逐渐减小,但减小的幅度逐渐趋缓。研究结果可用于路面维修养护中路面破坏区域及程度的判断,以及路面设计研究中设计指标的确定。     

基于时间硬化蠕变模型的组合式基层沥青路面结构车辙分析

为了研究组合式基层沥青路面的车辙性能,借助ABAQUS的时间硬化蠕变模型,计算了在连续变温条件下3种不同形式的组合式基层沥青路面结构的温度场和车辙深度。结果表明:通过ABAQUS定义热学参数,接入太阳辐射和路表热对流子程序,能较好地模拟沥青路面结构的温度梯度变化;随着路面深度增加,温度波动滞后时间逐渐增加,路面结构的平均温度在16:00达到最大值;竖向变形最大值位于路表面双轮轮隙中心,横向变形最大值位于中面层中部,由于中面层的横向迁移,在轮迹带两侧产生了隆起变形;通过合理的结构设计,厚式沥青层组合基层结构不会出现严重的车辙现象;ATB下面层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石底基层的组合式基层沥青路面结构,其车辙深度最小,且能改善路面内部排水,延缓反射裂缝的产生。     

一种新的沥青路面车辙预估方法

随着轴载、轮压和重复荷载次数的增加,沥青路面的车辙病害日益严重,给路面使用者带来了不安全的因素,因此,建立一个合理的车辙预估模型至关重要.该文讨论了沥青路面车辙的主要影响因素与车辙深度的关系,提出了一个新的沥青路面车辙预估公式.运用该预估公式对半刚性基层沥青路面的车辙进行了计算,所得结果和实测值基本吻合,说明该预估公式是有效的.最后对该预估公式的适用性进行了讨论,该预估公式可根据材料特性直接预估车辙深度.     

重冻区沥青路面永久变形影响因素分析

针对河北省重冻区张承(张家口—承德)高速公路主线沥青路面,借助ABAQUS分析软件构建考虑沥青面层粘弹性的二维模型,同时考虑当地特殊环境温度场对路面应力的影响,分析不同荷载作用轴次、速度及超载工况下重冻区沥青路面结构的永久变形。结果表明,在高速公路通车前期,车辙的产生及深度增加主要与荷载作用频次成正相关;随着行车速度的增大,车辙深度减小;车辆轴重对重冻区沥青路面永久变形的影响较明显,随着载重的增加,车辙加深。     

超高温地区机场沥青道面的抗车辙性能

为研究超高温重载条件下机场跑道沥青道面的抗车辙性能,通过室内超高温车辙试验,分析车辙深度在不同温度、荷载和层间接触条件下的变化情况以及沥青面层类型、厚度和结构形式对道面高温抗车辙性能的影响。结果表明:增加黏油层或采用改性沥青材料能够显著提高沥青道面在重载条件下的高温稳定性;路面结构形式对沥青面层的高温稳定性有一定影响,其中动稳定度与相对变形指标并不完全一致。     

随机荷载作用下沥青路面应力应变分析

应用有限元软件ABAQUS建立轮胎/路面结构模型,研究轮胎与路面的接触印迹及随机荷载下沥青路面三维结构应力、应变变化特征。结果表明:沥青路面竖向、横向、纵向应力应变随荷载的非线性增加而非线性增加,随路面深度增加应力应变逐渐减小,在沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中现象。在荷载作用分析点,竖向、横向及纵向应力最大应力值出现在上面层,竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向和横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,纵向方向反复的拉压变形,可能是导致路面轮迹带材料产生疲劳损坏的原因。沥青路面结构应力应变受温度变化、荷载等多种因素影响,残余应变恢复时间延迟体现沥青材料的黏弹性特征。     

汽车动载对沥青路面作用深度的影响研究

基于路面平整度,结合汽车振动模型生成作用于沥青路面的随机荷载,根据弹性层状道路结构与弹性动力学理论建立车路耦合响应模型,通过数值计算分析了汽车动荷载作用下面层参数、基层参数、垫层参数、土基参数等对沥青路面作用深度的影响规律。结果表明:当结构层参数一定时,附加应力与自重应力的比值曲线在0~2 m范围内斜率非常大,但随着深度增加曲线斜率逐渐趋于0;在结构层参数的常规取值范围内,沥青路面作用深度随着面层、基层、垫层参数的增加而减小,随着土基模量的增加而增加,随着距路基顶面距离的增加而减小;与汽车静荷载的作用深度相比,汽车动荷载的作用深度较大。     

柔性基层耐久性沥青路面剪应变影响规律研究

为解决沥青路面的车辙问题,采用BISAR3.0软件对柔性基层耐久性沥青路面剪应变影响规律进行了研究。结果表明,沥青层内剪应变沿路深分布呈3字形或S形,中面层剪应变显著,是车辙变形关键区;最大剪应变随各结构层厚度的增加而减小,但半刚性底基层厚度的增加会引起中、下面层层内剪应变的增加,不宜过大;沥青层模量的增加能显著减小自身层内的最大剪应变,垫层、底基层模量的增加能减小各沥青层的最大剪应变;荷载对沥青层剪应变影响显著,道路横断面方向内、外车轮荷载边缘附近区域是路面最大剪应变区。     

沥青路面动力响应影响因素有限元分析

应用有限元软件Abaqus,建立了沥青路面结构动力分析三维有限元模型,应用该模型,分析了温度、层间接触和荷载等因素对沥青路面结构动力响应的影响规律。结果表明:路面结构各层动力响应受温度的影响较为显著,随着温度降低,面层模量增大,面层层底由受压状态变为受拉状态;不同层间界面的层间接触状态对路面结构各层动力响应量的影响程度不同,基层层底拉应力受基层与底基层层间接触条件的影响最为显著;路面结构各动力响应量随轴重的增加均显著提高,各动力响应量峰值与荷载幅值之间近似呈线性增长关系,不同轴型作用的多轮荷载沿深度方向的叠加效应明显。     

硫磺改性沥青路面的力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件对半刚性基层硫磺改性沥青路面进行力学响应计算,将计算结果与SBS改性与基质沥青路面进行对比,结果表明:硫磺改性沥青路面层底弯拉应力显著大于SBS沥青及基质沥青路面,弯沉值小于SBS沥青及基质沥青路面;随着硫磺改性剂掺量增加,路面层底弯拉应力逐渐增大,弯沉值逐渐减小;并且随着沥青面层厚度的增加,面层底部主拉应力减小,弯沉值呈减小趋势。     

重载沥青路面车辙预估的温度-轴载-轴次模型

为了弥补现有车辙预估模型的缺陷,建立了基于温度-轴载-轴次的车辙预估模型;结合路面足尺ALF加速加载的车辙试验,对不同的沥青路面结构开展车辙预估研究,并结合甘肃省武威地区的气候及交通特点,给出了车辙预估的具体方法;最后对车辙预估模型的可靠性进行验证.结果表明:车辙深度与累计轴次满足幂指数关系;温度和轴载是影响路面车辙的重要因素,温度每升高5℃,车辙深度大约增加1.8倍,车辙深度的增加倍数与轴载增加倍数大致相同;提出的基于温度-轴载-轴次的车辙预估模型具有很高的可靠性,可用于预估同类沥青路面的车辙;强土基薄面层的路面结构具有更好的抗车辙性能.     

长大纵坡路段沥青路面车辙规律和影响因素

为了探明长大纵坡路段车辙的分布特征及影响因素,改善沥青路面的抗车辙性能,以铜黄高速公路为依托,调查了该公路的日平均交通量和长大纵坡路段的车辙病害。首先,通过测量不同长大纵坡路段的车辙深度,分析了车辙沿深度方向的分布特点;其次,通过开挖典型车辙断面,分析了车辙在路面结构层内的分布规律;再次,钻取了典型车辙病害路段的圆柱形路面芯样(芯样直径150 mm),并结合圆柱形试件车辙试验(CSWTT)结果,揭示了长大纵坡路段沥青路面车辙的分布规律和产生机理;最后,分析了纵坡坡度与坡长、行车速度、温度、沥青混合料材料特性等因素对长大纵坡路段车辙的影响,同时提出了改善沥青路面长大纵坡路段抗车辙性能的建议。结果表明:长大纵坡路段沥青路面的车辙主要分布于中、下面层;长大纵坡路段的车辙主要由压密变形和剪切流动变形组成,前者来自于行车荷载的碾压,后者则是由沥青混合料在多因素(重载、高温、慢速等)耦合作用下的抗剪切能力不足引起,且后者对车辙产生的贡献率更大;当其他条件相同时,坡长对车辙的贡献率高于坡度,当纵坡坡长较长(超过或接近临界坡长),坡度较大(3%)时,则车速降低最快,相应地,长大纵坡路段沥青路面车辙最为严重。     

沥青混合料车辙深度影响因素分析及GM（1，1）灰预测模型

为了研究不同因素对路面车辙深度的影响程度,采用3因素3水平的正交试验法测试不同荷载、温度、速度条件下的车辙深度,分别以极差分析法和方差分析法对试验数据进行分析,其结论一致表明各因素对车辙深度的影响程度排序为：荷载＞速度＞温度。建立沥青路面车辙深度 GM（1,1）灰预测模型,进行预测值与实测值的误差分析,表明利用灰理论建立的 GM（1,1）模型具有较高的预测精度,能够对不同使用时间的路面车辙深度进行预测,为路面行车管理和养护维修工作提供理论依据。     

基于性能分析的刚果(布)沥青路面结构优化研究

为了改善刚果(布)地区沥青路面的使用性能,延长路面使用寿命,采用增加沥青层厚度、增加级配碎石层厚度和增大路基回弹模量三种方案对路面结构进行优化。分析结果表明:采用荷载容许作用次数进行评价,增加沥青层厚度效果最优;采用车辙深度进行评价,增加级配碎石层厚度最优。综合考虑刚果(布)地区路面使用现状,本研究建议增加沥青层厚度以延长路面结构的使用寿命,增加耐久性能。     

基于重载的沥青混合料抗车辙性能试验研究

文章简要介绍利用苏州高速公路建设工程先导试验段的沥青混合料以美国沥青路面分析仪APA进行抗车辙性能试验的结果。其中包括:70#重交沥青,改性沥青和集料基本性能;重载对车辙深度的影响:对于重交沥青Sup25,试件成型压力0.6MPa,APA试验温度60℃,荷载0.7MPa和0.81MPa;对于改性沥青Sup13,试件成型压力0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa和1.0MPa,APA试验环境:温度70℃,荷载0.7MPa和0.81MPa;分析了不同沥青用量、不同荷载对车辙深度的影响;分析了APA车辙深度与加载次数的关系以及APA车辙深度与动稳定度的关系。研究成果可供有关单位参考。