基层对水泥混凝土路面长期性能的影响研究

采用三维有限元法分析了基层参数,包括基层模量、厚度以及层间接触界面特性对水泥混凝土路面板的荷载应力、温度翘曲应力、路表弯沉以及接缝传荷性能的影响。结果表明:提高基层模量和厚度可以有效降低路面在车辆荷载作用下的应力,提高基层的支承刚度,可以减小板角挠度,防止产生初始局部脱空。提高基层的模量和厚度可以改善基层顶面的挠度分布,合理的基层设计可以有效改善接缝的传荷性能。     

贫混凝土基层水泥混凝土路面结构使用性能对比

路面结构组合设计不合理是造成贫混凝土基层水泥混凝土路面早期破坏的主要原因.笔者根据南宁地区两段不同路面结构形式的贫混凝土基层水泥混凝土路面病害状况调查,对比分析了其各自结构特点和使用性能之间的差异,指出造成路面早期破坏的直接原因是板底脱空,而面层与基层层间隔离措施不当,以及基层刚度偏大都是引起路面板脱空的关键因素.并提...     

水泥混凝土路面板角脱空受力特性分析

为研究水泥混凝土路面板角脱空区受力特性,应用ANSYS-CFX建立流固耦合模型,对水泥混凝土路面在车辆荷载-动水压力耦合作用下板角脱空区所受应力进行了分析。研究结果表明:在相同行车荷载作用下,相比于无水状态的脱空区,有动水压力作用下的板角脱空区裂纹尖端等效应力和最大主应力提高了约30%,而脱空区路面板板顶和板底的应力有着不同程度的减小,且板顶的主拉应力大于尖端的主压应力。考虑有水状态下材料的刚度折减时,脱空区裂纹尖端和路面板所受应力不同程度增大。     

等级公路路面结构的分析研究

通过大量调研,指出了我国等级公路半刚性路面结构的早期病害及其特点,通过有限元分析,研究了几种不同路面结构的力学响应,综合分析并推荐了合理的等级公路路面结构。结果表明,交通轴载大、路面结构层薄、基层模量过高、层间刚度差大、路基和地基的承载能力不足,是等级公路半刚性路面早期损坏的关键原因。通过采用骨架密实型水泥稳定碎石基层或水泥石灰土基层,适当降低基层的强度与刚度,有利于路面结构整体协调工作,可有效地防止反射裂缝,缓解水损坏,延长路面结构的疲劳寿命。     

水泥混凝土路面基层支撑均匀性控制标准研究

为了明确路基和基层支撑情况对刚性混凝土板受力行为的影响规律,依托广西某级配碎石基层水泥路面大修项目,实测了级配碎石基层顶面反应模量,计算了基层不均匀支撑对水泥混凝土路面受力情况和位移情况的影响规律。研究发现:级配碎石基层顶面反应模量的空间分布变异系数为0.33;基层不均匀沉降、板底脱空等因素引起的板内附加应力增幅为0～150%,板角挠度增加为0～640%,板角完全脱空为最不利受力工况。当板底仅存在不同程度的薄弱区域时,引起的附加应力增幅一般为8%以内,板角挠度增幅为20%以上。此外,板角挠度对板底不均匀支撑更为敏感,在地基反应模量变异系数达到0.5时,可以降低板的冲刷疲劳寿命达50%。建议对水泥混凝土路面下卧层材料应评定压实后的空间均匀性,保证变异系数低于10%。     

水泥混凝土路面结构接缝传荷能力分析

采用Winkler地基不等平面尺寸双层板模型,分析了层间接触条件、基层超宽、结构组合等对接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的影响.比较了双层路面结构与单层路面结构在基层超宽情况下,接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的差异.结果表明,层间结合,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响很小;层间可分离,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响比较显著.揭示了基层超宽在层间接触可分离情况下,弯沉传荷效率变幅△LT及应力折减系数变幅Δλσ随接缝剪切刚度Cw的变化规律.分析结果可用于水泥混凝土路面接缝传荷评价.     

水泥混凝土路面层间剪切刚度试验研究

利用可模拟竖向应力的水平剪切试验仪,对层间经乳化沥青、土工布和沥青混凝土夹层处置的水泥稳定碎石水泥混凝土路面进行剪切试验,得到了路面结构在结合和分离两种状态时的水平剪切刚度,并分为两个阶段对层间抗剪能力进行了评价。结果表明:当层间黏结时,使用乳化沥青处置的试件克服层间黏结所需的剪力最大、土工布次之、沥青混凝土夹层最小,此时层间处置措施的选择需要在降低面层弯拉应力和温度应力间寻求平衡;与层间黏结的试件相比,层间分离后,剪切刚度大幅降低,路面结构分析时只有选择相应状态的层间剪切刚度才能保证结果的可靠性。     

水泥混凝土路面中过渡层的联结与破坏

按照现有技术施工的水泥混凝土路面,将会形成过渡层,路面沿过渡层的分离破坏将显著影响路面的层间支承状况,对路面的影响巨大。本文分析了过渡层形成的原因并考证了其存在,分析了过渡层的力学性质及其层间界面的联结情况和过渡层的破坏特征。从过渡层形成的强度形成机理以及对实际路面取芯表明,过渡层的形成的粘接界面以强联结为特征,过渡层的联结破坏导致的面层与基层的相互分离是路面的实际层间状态。水泥混凝土面板不再与基层保持紧密、无间隙的光滑接触状态,基层与不再连续、完好,面层底部和基层顶部存在诸多缺陷。这些对认识现有水泥混凝土路面的层间分离导致的破坏具有重要意义。     

层间脱空时水泥混凝土路面的荷载应力特征

针对水泥混凝土路面层间脱空问题,采用有限元方法,建立了弹性半空间地基上考虑脱空的三维路面结构模型,计算了板角、接缝和板中3种脱空位置处脱空面积对面层荷载应力的影响。结果表明:对于板角脱空,脱空长度与宽度接近时,面层荷载应力最大;对于接缝中部脱空,平行于接缝方向的脱空越多,面层应力分布越不利;对于板中脱空,面层应力对脱空形状的敏感性较低。无论脱空位置如何,面层底部最大弯拉应力均随脱空面积、荷载大小的增加而增大,但与板角脱空和接缝脱空相比,板中脱空对面层应力的影响较小。     

水泥混凝土板底脱空对沥青加铺层的影响研究

根据水泥混凝土路面脱空形态及受力特性,建立水泥板存在脱空状态下的沥青加铺结构有限元模型,分析了脱空范围变化、单板脱空与双板脱空、传荷能力变化时沥青加铺层的受力变化情况。结果表明:脱空对加铺层受力影响非常明显,脱空范围的增加、脱空形式由单板变为双板以及传荷能力的衰弱都会对加铺层造成不利的影响。     

考虑层间接触的水泥路面温度应力分析

使用有限元软件建立文克勒地基上双层板模型,分析了水泥混凝土面层和基层之间竖向受拉刚度对温度翘曲应力的影响。进而对比了层间竖向连续和受拉脱离2种接触条件下,温度梯度、线膨胀系数、面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量、地基模量和面层板密度对温度翘曲应力的影响。     

层间接触条件对柔性路面寿命预估的影响

从以往公路的使用情况来看,层间接触条件对路面结构的使用寿命有很大的影响.主要是层间分离使路面结构内部应力发生重新分布,导致路面结构受力更为不利.通过采用ANSYS有限元软件对典型的柔性路面结构模型进行应力、应变的计算,并结合AASHO和AI的路面疲劳寿命预估公式对路面寿命进行计算.按照常规的路面结构计算理论,选用层间光滑和层间完全连续状况对路面结构受力进行分析,并估算不同状况下的疲劳寿命.     

水泥砼上LSM结构的地基弹性梁响应分析

针对刚性路面板底脱空引起的不均匀沉降对LSM(大粒径沥青混合料)加铺层结构的影响问题,从路面结构受力方面分析脱空基层的沉降曲线特性,采用k地基板上的弹性梁进行试件模拟,并运用Origin拟合的方法推导出相应的荷载值,为工程实践提供理论依据。     

刚性路面有限元分析新见解

在总结现有刚性路面有限元法的基础上，提出了水泥混凝土面层与基层的层间单元。该单元的提出．将使刚性路面的受力计算模型更切实际。     

层间黏结状态对柔性路面力学特性影响分析

为研究柔性路面在不同层间黏结状态下的力学响应规律,建立典型柔性路面结构型式及计算模型,利用BISAR软件对层间黏结状态从完全连续到完全滑动状态时面层、基层的竖向应力、水平应力及路基顶面弯沉进行计算分析.结果 表明:随着层间黏结状态衰变,柔性路面基面层内竖向应力随之增大,最大增幅达到42％,易造成沥青层永久变形增加,导致车辙破坏;基面层内水平应力出现峰值突变,易造成各层间滑移;路基顶面竖向位移随之增大,易导致柔性路面整体弯沉过大.     

层间接触状态对温度及荷载应力的影响研究

层间接触状态是影响半刚性基层沥青路面受力特性及损坏状况的重要因素。为分析面层内及面层与基层间设置应力吸收层时,温度及车辆荷载作用下,应力吸收层与结构层间粘结状况对路面结构内应力分布的影响,将应力吸收层模拟为正交各向异性中的横观各向同性材料。研究表明,可以通过设置应力吸收层不同参数而模拟层间不同接触状态;同时温度荷载作用下,设置应力吸收层时,若层间接触状态由连续变为光滑,则沥青面层内温度应力最大值由于新的应力释放方式的出现而减小。交通荷载作用下,当基层-面层间接触状态由连续变为滑动时,面层底面的受力状态由受压变为受拉,因此为减少路面开裂,结构层间应选择合适的接触状态,从而取得二者的平衡。     

水泥混凝土路面三维尺寸分析

该文利用有限元软件Ansys,通过建立模型,分析平面板尺寸、板厚、面板弹性模量、层间接触条件、基层厚度及模量等因素对水泥混凝土路面荷载应力和温度应力的影响,同时考虑荷载应力和温度翘曲应力叠加后的综合应力对水泥路面板三维尺寸的效应的影响,初步得出水泥混凝土路面板合理的三维尺寸.     

桥墩承台对高架桥下路面不均匀沉降的影响

为研究承台对高架桥下桥墩间路面不均匀沉降的影响,运用midas GTS NX软件从承台埋深和路面刚度两方面对高架桥下路面不均匀沉降的影响进行模拟分析。当承台的埋深在1~2.5m的范围内时,随着承台的埋深增加,路面的沉降差也逐渐减小,并且减小幅度较大。当路面的弹性模量在5~15GPa的范围内时,道路的沉降差递减变化显著,递减的速率较大,差值减小幅度也较大。随着承台埋深的增加,高架桥下路面的沉降差逐渐减小。随着路面刚度的增加,高架桥下路面的沉降差也逐渐减小。适当的增加承台的埋深,提高路面刚度有利于改善高架桥下桥墩间路面的不均匀沉降。     

层间接触对冷再生基层路面结构性能的影响

为研究冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对沥青路面结构性能的影响,选取典型大中修冷再生沥青路面结构,采用BISAR 3.0软件对路面结构在不同层间接触状态下进行力学计算,进而对路面结构的力学指标、极限轴载与疲劳寿命进行分析。结果表明:冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对极限轴载的影响较大,对疲劳寿命的影响更大;层间接触状态由连续变为滑动时,对路表弯沉与层底拉应力有增大的影响,对层底压应力有减小的影响;冷再生沥青路面设计等级越高,对冷再生基层与铣刨旧路层间接触状况也要求越高。     

柔性基层路面结构在渝湛高速公路中的应用

最新成果表明,半刚性基层的刚度过大,直接造成了沥青混凝土面层内的剪应力急剧增加,诱发沥青混凝土层的剪切破坏,解决这一问题的途径在于沥青混凝土面层和半刚性基层应具有合理的模量匹配。在渝湛高速公路的建设中,采取了柔化半刚性基层的方法,即合理地降低基层的模量。为进一步了解柔性基层路面结构内各结构层的力学响应,采用三维有限元法,对实测轮胎接地荷载下柔性路面结构内的应力场进行了深入的分析。分析表明,柔性基层更有利于避免路面的早期破坏。