刚性基层复合式沥青路面层间剪应力分析

针对刚性基层复合式路面容易出现的层间剪切滑移破坏问题,选取由水泥混凝土基层、层间粘结层、沥青混凝土面层组成的复合式结构为研究对象,分析了在不同层间结合状态下,刚性基层与柔性面层的层间最大剪应力的分布规律,以及基面材料参数对层间最大剪应力分布的影响．     

沥青路面荷载型裂缝的剪切机理与成因分析

越来越多的研究表明沥青路面轮迹带附近的荷载型裂缝与沥青面层内较大的应力水平尤其是剪应力有着直接的关系,为了探讨其破坏机理及力学成因,基于弹性层状体系在考虑水平荷载作用下进行半刚性基层路面剪应力有限元分析,分析沥青面层内剪应力分布规律,剪应力峰值变化情况,并对剪应力和拉应力进行对比分析。结合荷载型裂缝产生位置、深度等特点可以认为其产生的主要原因不是拉应力而是剪应力,对进一步研究荷载型裂缝的破坏机理、发展规律有一定的指导意义。     

沥青混凝土面层平整度的施工控制

平整度,是路面质量评定的一个重要指标,路面不平整会增大行车阻力,从而增大行车时对路面施加的冲击力并造成行车颠簸,导致行车速度、舒适性和安全性的降低,同时也会加大汽车机件的磨损和油耗,而且局部低陷处在车辆作用下会向更深方向发展,低洼处的积水与冰冻加速了沥青面层的沥青老化,减弱了沥青的粘结力,使沥青面层强度降低,从而产生提前破坏。因此,面层平整度的控制十分重要,施工过程中必须严格控制,以达到规范要求。沥青混凝土路面平整度的影响因素很多,主要有路基和基层状况;摊铺操作;工作缝的处理;碾压工艺。     

级配碎石基层沥青路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青路面结构层位功能,就沥青面层厚度、级配碎石基层厚度和模量三个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青路面非线性力学响应进行分析,结果表明：随着面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9cm时面层剪应力最不利,面层厚度为12cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;随着基层模量的增大,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

关于沥青路面面层剪应力的几点认识

目前沥青路面的车辙病害越来越严重,车辙形成的主要原因是荷载作用下产生的剪应力高于高温时沥青混合料的抗剪强度;然而,利用我国现行沥青路面设计规范进行路面结构设计过程中没有考虑剪应力的影响。通过对不同面层厚度、面层模量、基层厚度、基层模量以及不同荷载压力时沥青面层不同深度的最大剪应力进行了计算分析,为沥青路面设计提供了一定的参考依据。     

桥面铺装沥青混合料的技术性能与标准研究

运用有限元软件ANSYS分别建立水泥混凝土桥沥青混凝土铺装层结构和沥青混凝土路面结构的三维实体模型,通过桥面铺装层结构与路面面层结构的应力状态对比研究发现：桥面铺装层结构的最大拉拔力σmax和最大剪应力τmax分别高于路面面层结构的56.1%和45.5%。同时,通过添加剂对沥青混合料性能提升的研究,综合考虑现有的施工技术及工程经验,提出桥面铺装沥青混合料技术指标与标准。     

旧水泥混凝土板加铺沥青罩面结构的应力分析

通过对沥青面层、夹层和旧水泥混凝土板结构的最大剪应力、主应力和等效应力的分析,研究组合结构体系的受力模型和应力水平,这对于有效分析"白加黑"路面结构受力情况,选择沥青加铺层结构有着重要的指导意义。     

基于沥青路面结构力学行为的车辙深度控制标准

为了进一步规范沥青路面车辙深度的控制标准, 研究了车辙深度对路面结构的影响; 考虑车辙断面特征, 建立了车辆跨越车辙时的动荷载计算模型, 并以冲击系数量化了车辆对路面结构的冲击效应; 通过数值仿真研究了车辆荷载作用下路面结构的内部损伤, 探索了不同车辙深度下路面使用性能的衰减规律。研究结果表明: 车辙深度对路面结构的冲击效应不可忽视, 冲击系数随着车辙加深线性增加, 基于冲击效应的车辙深度应不大于11 mm; 沥青混合料层的最大拉应变位于上面层层底, 与车辙深度正相关, 中面层和下面层的拉应变与车辙深度负相关, 但应变水平显著低于上面层, 基于面层弯拉破坏的车辙深度应不大于15 mm; 最大剪应力出现在上面层层底, 随着车辙深度的增加缓慢增大; 车辙深度处于5~10 mm, 各面层的剪应力整体变化较小, 当其从10 mm增加到25 mm时, 上面层0~1 cm深度处的剪应力增加了14.5%, 增速明显超过中面层和下面层剪应力的减小速度, 基于面层剪切破坏的车辙深度应不大于10 mm; 车辙深度对无机结合料稳定层拉应力的影响不大; 车辙深度超过15 mm后应关注路基顶面压应变的变化, 防止路基出现大的变形。      

移动荷载下就地热再生路面设计参数对动力响应的影响分析

为探究就地热再生沥青路面结构的真实受力状态,借助ABAQUS有限元软件,参考室内试验数据建立就地热再生沥青路面结构动力分析三维有限元模型,分析行车速度、车辆荷载、层间接触以及面层厚度对就地热再生沥青路面结构动力响应的影响规律。分析结果表明:总体上,车速越慢、车辆载重越大、层间粘结情况越差、面层厚度越薄,竖向位移、水平拉应力、最大剪应力的力学响应峰值越大,近似呈线性关系。分析结果可为就地热再生路面施工与养护提供参考。     

倒装路面结构面层在移动荷载作用下的层底拉应力分析

利用ANSYS建立倒装路面结构在移动荷载作用下的有限元模型,研究超载对于倒装路面结构沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明,在车辆荷载作用下,倒装结构沥青面层层底拉应力比半刚性路面大,在移动行车荷载作用下可达到0.17MPa;沥青面层层底拉应力随行车速度增加有小幅增加,增加幅度在15%以内;随荷载水平增加,倒装路面结构沥青面层层底拉应力呈线性增加,在超载100%时,沥青层层底拉应力为标准轴载情况下的1.7倍。     

沥青路面下坡路段层间剪应力的分析

应用有限元分析方法分析超载、水平荷载和路面坡度三个因素对下坡路段沥青路面层间剪应力的影响。分析结果显示三个因素对沥青路面结构层层底的剪应力都有不同程度的影响,其中车辆超载影响最为明显,水平力次之。当超载、水平力和坡度三个因素联合作用时,会使得破坏极为严重。因此为了有效地控制下坡路段沥青路面的滑移破坏,应当严格限制车辆的超载、纵坡的坡度和减少紧急制动。     

沥青路面沥青层剪应力分析与应用研究

以线弹性层状体系理论为基础,利用ANSYS和BISAR程序进行力学计算,建立数据库,对高等级公路沥青路面沥青层剪应力的分布规律进行探讨.分析了路面结构参数,包括各结构层厚度、模量和泊松比等,对各沥青层最大剪应力的影响.提出了抗剪强度的评价方法和防止沥青路面因剪应力不足而损坏的建议与措施.     

Mechanical properties of asphalt pavement structure in highway tunnel

A linear full 3D finite element method （FEM） was performed in order to present the key design parameters of highway tunnel asphalt pavement under double-wheel load on rectangular loaded area considering horizontal contact stress induced by the acceleration/deceleration of vehicles. The key design parameters are the maximum horizontal tensile stresses at the surface of the asphalt layer, the maximum horizontal tensile stresses at the bottom of the asphalt layer and the maximum vertical shear stresses at the surface of the asphalt layer were calculated. The influencing factors such as double-wheel weight; asphalt layer thickness; base course stiffness modulus and thickness; and the contact conditions among the structure layers on these key design parameters were also examined separately to propose construction procedures of highway tunnel asphalt pavement.     

路基干湿状态对沥青路面力学响应的影响

采用BISAR3软件从路面力学的角度研究了不同干湿状态下的路基对沥青路面的力学响应,采用路基回弹模量和层间连接状态两个参数来分析路表弯沉、各层面的正应力和剪应力的变化情况。结果表明:路基干湿状态对沥青路面结构的力学变化有很大影响,尤其是路面弯沉和基层层底拉应力,剪应力也有一定影响。     

凝冰条件下沥青路面与轮胎接触摩擦动力响应分析

综合考虑轮胎材料超弹性和路面材料的粘弹性、轮胎与路面间的瞬态接触摩擦作用,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立凝冰条件下轮胎与沥青路面接触的有限元模型,分析沥青路面动力响应规律。结果表明：凝冰条件下沥青路面路表弯沉在轮胎作用的区域明显增大,在没有直接作用的区域弯沉逐渐减小,且路表弯沉随着摩擦系数的增大而逐渐增大;路表水平剪应力以轮胎作用区域为中心呈反对称分布,且最大水平剪应力在轮胎经过前随着摩擦系数的增大而减小,而在轮胎经过后随摩擦系数的增大而增大。路表竖向应力在轮胎作用的瞬间出现应力集中现象,在非作用区域则很小,竖向应力随着摩擦系数的增大而减小;同时阻尼对凝冰沥青路面力学响应也有着重要的影响。     

沥青路面最大剪应力分析

采用ABAQUS软件对典型半刚性基层沥青路面及桥面铺装层中最大剪应力影响因素及变化规律进行了计算与分析。分析表明：半刚性基层沥青路面与水泥混凝土桥面铺装层最大剪应力分布与变化规律基本一致,在相同荷载条件作用下,最大剪应力水平亦接近;最大剪应力与车辆垂直荷载和水平荷载作用呈正比关系,最大剪应力受其影响显著;最大剪应力随着面层或铺装层厚度、模量的增加而相应地变小,随着半刚性基层厚度与模量的增加而变大。以上抗剪影响因素及变化规律的研究为解决车辙问题提供了一定的理论基础。     

有限元分析纵坡路段路面结构动态力学响应

采用静态力学分析纵坡路段路面结构,能够得出推移是由于层间剪应力增大引起的,但不能合理解释实际存在的车辙问题。采用ANSYS三维有限元瞬态计算方法,模拟路面结构受到的动态车辆荷载作用,并依据国外路面设计理论,分析路面结构各层层底拉应变、面层内最大压应变以及路表弯沉值、面层与基层间的剪应力。得出纵坡路段的行车速度慢是车辙形成的主要原因,层间剪切破坏的发生主要跟纵坡坡度大小有关的结论。     

山区沥青路面结构剪应力三维有限元分析

为解决山区沥青路面上坡路段严重的车辙破坏,通过对上坡路段车辆行驶特性的分析,计算车辆对路面结构的水平和垂直荷载。通过建立道路三维有限元模型,分析山区沥青路面车辆荷载对结构剪应力的影响,采用合理的结构设计和纵坡技术指标,提高山区沥青路面抗剪切性能。     

半刚性基层沥青路面中剪应力点位分布研究

为了深入研究半刚性基层沥青路面中剪应力点位的分布,通过建立沥青路面结构力学模型,分析半刚性基层沥青路面结构剪应力在不同层间接触条件下的分布规律,从中得出剪应力最大值对应的点位,然后研究车辆荷载、面层模量和厚度对其点位的影响。结果表明:在不同层间接触条件下,最大剪应力点位在轮胎中心点对应下距路表6cm深度处,由此提出在半刚性基层沥青路面结构及材料设计中对中面层应主要考虑其抗车辙性能。