半刚性材料抗压回弹模量最佳取值范围的计算分析

基于材料抗压回弹模量的测定方法,对已建成的沥青道面半刚性基层材料的抗压回弹模量的数据进行收集整理。采用数学方法,重点计算和分析沥青道面半刚性基层材料的抗压回弹模量的最佳取值范围。     

沥青混合料本构关系对路面力学响应的影响

为了给沥青路面结构的分析和设计提供参考,利用三维有限元方法对典型沥青路面结构的力学响应进行了分析,分析中分别将沥青混合料当作粘弹性材料和以动态模量、抗压回弹模量表征其基本力学参数的弹性材料。分析了不同温度、行车速度及基层类型下路表弯沉、沥青面层底和半刚性基层底水平应力,并对结果进行了比较。结果表明:基于动态模量的分析和粘弹性分析结果比较接近,尤其是路表弯沉峰值和半刚性基层底水平应力峰值的平均相对误差在2%以内;而采用抗压回弹模量分析的结果则差别较大,尤其是沥青面层底拉应力峰值只有粘弹性分析结果的1/3左右;在弹性分析范畴内,应该用动态模量取代抗压回弹模量,以提高路面力学响应分析结果的精度并综合考虑温度、行车速度等因素的影响。     

不同养生温度下半刚性基层材料路用性能试验研究

通过室内试验,研究了在10℃和20℃两种养生温度下,对3种常用的半刚性基层材料进行无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验以及抗压回弹模量试验。试验结果表明：与养生温度为20℃时相比,在养生温度为10℃时,半刚性基层材料的路用性能均有所降低,但是降幅不同。养生温度对半刚性基层材料路用性能的影响大小为：劈裂强度〉抗压回弹模量〉无侧限抗压强度。     

大粒径沥青混合料力学性能试验研究

采用静压成型×h=150 mm×150 mm大粒径沥青混合料(LSAM)试件,通过大量的室内试验,研究分析了公称最大粒径分别为37.5 mm和31.5 mm的LSAM回弹模量、无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度的力学指标。试验结果表明,LSAM的抗压回弹模量是普通沥青混凝土的1.3倍左右;LSAM的回弹模量、抗压强度和劈裂抗拉强度分别是半刚性材料的2倍左右。     

半刚性基层材料不同模量试验与分析

为了研究半刚性基层材料的模量特性,应用UTM材料试验机测试了3种水泥剂量的半刚性基层材料(CBG-25)在抗压和弯拉模式下的动、静态模量和相位角,分析水泥剂量、应力水平、频率、测试方法对半刚性基层材料模量和相位角的影响。结果表明:半刚性基层材料在抗压和弯拉模式下具有不同的应力依赖特性,随着应力水平的增加,抗压模量逐渐增大而弯拉模量逐渐减小;相位角随着加载频率的增加逐渐减小,抗压模式相位角为3.0°~7.2°,弯拉模式相位角为5.0°~7.1°;动态抗压模量为静态抗压模量的1.8~2.8倍,动态弯拉模量为静态弯拉模量的1.2~1.4倍,弯拉模量远大于抗压模量;顶面法动态抗压模量与侧面法动态抗压模量数值相当,顶面法抗压相位角大于侧面法抗压相位角;半刚性材料的强度和模量随着水泥剂量的提升而逐渐增大,而相位角呈逐渐减小趋势。     

软土地基上沥青混凝土路面动力分析

基于动力学和弹塑性力学理论，采用轴对称有限单元法系统地分析了软土地基上半刚性基层沥青混凝土路面结构体的工作性状。以不同位置的竖向位移作为表征参量，探讨了不同车辆荷载周期、沥青混凝土的回弹模量、半刚性基层材料回弹模量和复合地基厚度等变化对表征参量的影响。本文结论可为软土地基上道路结构体工作性状评价及FWD的反分析提供有益参考。     

临哈线沥青路面基层材料设计参数龄期演变特性分析

各种半刚性基层材料的劈裂强度与弯拉强度之间具有一定的相关关系,而且劈裂强度和抗压回弹模量相对于弯拉强度和劈裂模量、弯拉模量测定方法简便、测定数值稳定,且更接近路面结构受力状态,因此《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)[1]采用抗压回弹模量和劈裂强度进行设计计算。现行沥青路面设计规范中虽然提出了不同路面材料的回弹模量的取值范围,但并不能代表全国各地的材料情况。为了得出准确且适用于临哈线沥青路面基层材料设计参数值,文章通过试验研究,并结合内蒙古西部地区路面基层材料设计参数,提出基于龄期和抗压强度两参数的相关关系公式。     

温拌阻燃沥青混凝土路面性能加速加载试验模拟分析

为了解温拌阻燃沥青混凝土路面实际使用效果,通过小型加速加载设备分别对4种不同沥青路面结构进行加速加载试验研究。4种路面结构包括:在水泥混凝土刚性基层上分别铺筑温拌阻燃沥青混凝土面层和热拌沥青混凝土面层,在水泥稳定碎石半刚性基层上分别铺筑温拌阻燃沥青混凝土面层和热拌沥青混凝土面层。在不同的加载阶段测试了各种沥青路面的抗车辙性能、抗滑性能、降噪性能以及力学性能,对比分析了半刚性基层与刚性基层上沥青路面的路面性能。研究结果表明,随着加载次数的增加,各种沥青路面的车辙深度会逐渐增加,抗滑性能指标和吸声系数会有所衰减,但仍具有良好的抗车辙性能、抗滑性能和降噪性能;温拌剂和阻燃剂不会影响这几种沥青路面性能,车辙深度和抗滑性能指标仍能满足技术规范要求,温拌阻燃沥青混凝土路面具有较好的降噪性能;抗压回弹模量和劈裂强度随着加载次数的增加呈现出先增大后降低的变化规律,并且温拌阻燃沥青混凝土的抗压回弹模量和劈裂强度都低于热拌沥青混凝土的,温拌剂和阻燃剂对沥青混凝土的力学性能有一定的影响。选择半刚性基层能够使路面更容易压实,并且有更好的路用性能。     

多轮荷载作用下的沥青道面结构响应敏感性分析

分析飞机多轮荷载作用下沥青道面表面弯沉、土基顶面竖向压应变、面层底面水平应力、基层或底基层底面水平应力对面层、基层或底基层厚度与模量、土基模量变化的敏感性。依托三维有限元平台对敏感性进行分析,选择B-777作为分析机型;以传统柔性类、沥青稳定类和半刚性道面作为分析结构。52种组合的分析结果表明:各力学响应量对土基都具有较高的敏感性,土基模量由30增至60 MPa的影响要大于60增至80 MPa;除传统柔性道面的面层底面水平应力外,底基层厚度对其他各响应量也具有较高的敏感性;层底的水平拉应力主要受上下层模量比影响,随着模量比的增加,上层底面开始出现拉应力,并逐渐增大,所以最大水平拉应力出现在传统柔性道面结构的面层底,沥青稳定基层的层底,以及半刚性基层的底基层底。     

不同荷载作用下半刚性基层弯沉验收标准研究

针对中国沥青路面超载现象较多,而设计规范中轴载换算公式不适用于超载情况,半刚性基层弯沉检测标准值需进行修正,计算半刚性(底)基层弯沉验收标准值时采用的设计回弹模量与实际工程中半刚性基层材料模量相差较大的问题,通过温度-龄期公式计算出半刚性(底)基层的实际回弹模量,基于层状弹性体系理论,采用BISAR软件计算出不同轴载下半刚性(底)基层顶面的弯沉检测标准值。     

具有柔性过渡层的沥青混凝土路面半刚性基层顶部温度状况的理论模拟

半刚性基层沥青混凝土路面反射裂缝产生的原因之一是半刚性基层温度变化引起的，半刚性基层和沥青混凝土面层之间加入柔性过渡层可有效地防止沥青混凝土路面出现反射裂缝。根据传热学原理，采用有限单元法对吉林省通化试验路3种路面结构半刚性基层顶部温度状况进行了对比分析，结果表明无论夏季或冬季，柔性过渡层都能有效地改善沥青混凝土路面半刚性基层的温度状况，从而减少或消除沥青混凝土路面出现反射裂缝。     

混合式基层沥青路面结构应力、应变特性及经济性分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,拟定了3种混合式基层、一种典型半刚性基层与一种典型柔性基层共5种沥青路面结构,利用BISAR3.0程序对5种结构进行力学计算分析。主要针对5种路面结构的沥青层内最大拉应力、最大拉应变、路基顶面压应变、路表弯沉等力学指标进行深入对比分析,并根据疲劳寿命对各类基层进行了经济性分析。数据分析结果表明：通过合理的设计,混合式基层结构在力学性能上可以较典型半刚性基层和柔性基层结构更加优秀,虽然从单价上来讲,经济性能上不如半刚性基层,但考虑路面疲劳寿命性价的话,采用沥青稳定碎石作为上基层的混合式基层可以优于半刚性基层,这为今混合式基层沥青路面结构的应用推广提供了重要的参考。     

耐久性基层沥青路面结构比选研究

以某新建公路工程为背景,运用ABAQUS软件建立路面结构三维模型,针对工程初步设计供选的三种耐久性基层沥青路面结构进行力学响应和疲劳寿命对比分析,得出以下结论:①RCC基层、加强型半刚性基层路面结构的路表弯沉峰值较于倒装式半刚性基层路面要小,故该路面结构的承载能力更优;②RCC基层、加强型半刚性基层和倒装式半刚性基层路面结构的沥青层层底拉应变差距较小,故均具有良好的抗疲劳损伤性能和使用性能;③倒装式半刚性基层路面结构的沥青下面层层底拉应力峰值较小,故抗拉开裂性能较优;④RCC基层沥青路面结构的半刚性基层和底基层的层底拉应力以及疲劳寿命较于其余两种路面结构要小,故RCC基层沥青路面结构的抗疲劳能力、抗拉压性能较优;⑤三种路面结构中RCC基层的各项性能较优,故工程路面结构推荐RCC基层。     

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。     

开级配大粒径沥青碎石混合料沥青路面温度应力影响因素分析

反射裂缝是半刚性基层沥青路面和刚性基层沥青路面的主要病害之一,针对这一问题,提出了采用开级配大粒径沥青碎石混合料作为裂缝缓解层的方法.基于开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ABAQUS为基础,对开级配大粒径沥青碎石缓解层沥青路面的温度应力进行分析,探讨了其结构层参数对其温度应力的影响规律.结果表明:开级配LSAM缓解层模量、厚度、空隙率对其自身温度应力具有显著的影响作用,是开级配LSAM缓解层沥青路面结构设计的重要参数.     

金属网加筋机场薄层沥青道面荷载应力分析

采用三维等参有限元法,分析了简易机场薄层沥青道面各层间完全连续时金属网加筋对荷载应力的影响。结果表明:半刚性基层底面拉应力随金属网的丝径、拉伸模量近似呈线性变化,随丝径和拉伸模量的增加而减小;随金属网的孔径呈曲线变化,随孔径的增大而增大;面层底面受压,应力值变化很小;表面弯沉基本不受影响。     

面层模量对沥青路面结构受力特性影响分析

面层模量是沥青路面结构设计的重要参数。为分析面层模量对沥青路面结构受力特性的影响,采用有限元软件计算各面层模量变化、模量比对典型半刚性基层沥青路面结构层底拉应变、面层内部剪应力、基层层底拉应力和土基顶压应变等力学特性的影响。分析结果表明:各面层模量对沥青路面结构的受力有显著影响,路面结构设计时应综合考虑选择各面层模量及面层之间模量比。