足尺路面加速加载试验系统在我国的应用

近年来,我国的高等级公路建设得到了快速发展,需要我们对路面结构性能进行深入的研究,在各种研究手段中,野外的足尺路面加速加载试验是一个身份有效的试验研究手段。在过去的20多年中,我国的加速加载试验系统ALF在沥青路面结构设计、参数研究以及使用性能评价方面做了大量研究工作,特别是在沥青路面的承载能力评价与预估、路面结构破坏机理、车辙变化规律研究、荷载—路面结构动力响应研究以及半刚性沥青路面设计参数衰变规律研究等方面取得了一定的研究成果。     

全厚度车辙试验与足尺加速加载试验相关性研究

采用数值模拟的方法,建立了全厚度车辙试验和足尺加速加载试验的仿真模型。在此基础上,对全厚度车辙试验与足尺加速加载试验之间的相关性进行了研究,结果表明:(1)相同荷载大小、作用时间时,足尺加速加载试验的路面路结构车辙与全厚度车辙试验仿真结果的曲线趋势基本一致;(2)足尺加速加载试验路面结构竖向位移比全厚度车辙试验的竖向位移偏大,两者比值接近一条水平直线,表明足尺加速加载试验与全厚度车辙试验结果之间具有线性相关性;(3)基于全厚度车辙试验与足尺加速加载试验之间的线性相关性,可望利用全厚度车辙试验建立高精度的车辙预估模型。     

足尺路面试验环道路面结构与材料设计

介绍了我国第1条足尺路面试验环道(RIOHTRACK)的技术定位、路面结构与材料设计方案及试验平台的车辆加载、数据采集等系统的构成。RIOHTRACK足尺路面试验环道的直线和缓直曲线段共设计了19种路面结构,这些路面结构形式涵盖了国内外工程应用案例,其中包括了柔性、半刚性和刚性基层结构,以及不同的沥青结构层和材料组合模式。根据设计理念和评价目标将19种路面进行了分类,并分别论述了各结构设计标准、验证目标、结构特征、材料技术要求等内容。利用总重达100 t的多轴加载车,以加速加载方式对上述典型路面结构进行了全天候加载,对使用性能进行了系统的量化比较。结果将用于研究轴载换算方法、路面损伤预估模型、结构与材料优化设计方法以及养护技术标准等。     

超薄白色罩面大型足尺试验研究

超薄白色罩面(UTW)是近年在国外应用较多的一种新型路面结构。为研究我国的半刚性基层沥青路面的UTW结构特性,在室内修筑了多方案的大型足尺试验路,并采用直线式加速加载系统进行试验。足尺试验采集了动载应变和静载应变,对比分析不同方案的结构特性发现,层间粘结使中性轴下移,减小了混凝土板拉应力;通过对各方案破坏情况的分析,得出较好的结构组合;钻芯发现超薄白色罩面结构分析中主要应考虑混凝土板应力。通过对路面开裂的有限元分析,印证了路面的开裂位置,并指出脱空是板角开裂的主要原因。     

科技之窗

交通运输部公路院:"路面试验环道"工可获批近日,交通运输部公路科学研究院申请的"足尺路面加速加载试验环道建设工程"项目工可获国家发改委批复,该项目有望填补我国对不同路面结构使用性能长期对比验证手段不足的空白。足尺路面加速加载试验环道不仅可以模拟同等条件下不同路面结构的使用性能,准确把握路面在交通荷载与自然环境气候综合作用下的演变规律,完善路面设计、施工、养护等规范,同时也可以实现实验数据共享,指导全国的公路建设与养护。     

国内外足尺加速路面试验研究概况

文中介绍了足尺加速路面试验研究概况,对足尺加速路面试验给出了定义和分类,并简要介绍了国内外典型的足尺加速路面试验情况。     

国外同类项目对中国足尺路面试验环道建设的借鉴作用

足尺路面加速加载试验是国际上先进的一种试验研究手段.面对中国公路建设、养护和管理并重的发展形势,为了适应大交通量和重载交通时代的来临,采用足尺路面加速加载试验方法是提高对沥青路面变化规律的认识,加强对新材料、新工艺的适用性验证和评价,提高中国公路路面耐久性的一个关键技术手段.足尺环道建设在中国公路技术研究史上具有里程碑式的意义,环道建设必须具备实用性、前瞻性、科学性和开放性的特点.在充分征求全国各省区市意见的基础上,借鉴全球已建成环道的建设经验是十分必要的.     

现行中美民用机场刚性道面设计方法对比分析

运用现行中国民航总局的刚性道面设计方法(力学经验法)与美国联邦航空局(FAA,Federal Aviation Administration)的刚性道面设计方法(FAARFIELD法),在两种单一飞机条件下,分别对不同基层厚度、面层设计强度、交通量的情况进行刚性道面面层的厚度设计,对得出的54组数据进行对比分析;同时,为反映机场实际交通情况,拟定两组多种飞机进行设计对比。结果表明:在单一飞机条件下,民航总局力学经验法的面层设计厚度明显大于FAA的FAARFIELD法,厚度差值随基层厚度和面层设计强度的增加而增加,随交通量的减小而减小;在多种飞机条件下,民航总局的力学经验法面层设计厚度亦明显大于FAA的FAARFIELD法,中国现行民航机场刚性道面设计方法趋于保守。另外,中国机场设计方法计算繁琐,受制于板边弯矩影像图,精确度受到一定影响,建议引入计算机程序和三维有限元理论。     

交通运输部公路院：“路面试验环道”工可获批

近日，交通运输部公路科学研究院申请的“足尺路面加速加载试验环道建设工程”项目工可获国家发改委批复，该项目有望填补我国对不同路面结构使用性能长期对比验证手段不足的空白。     

沥青路面抗车辙加速加载试验研究

运用大型足尺加速加载设备(ALF)和小型加速加载设备(MMLS)分别对沥青路面不同结构形式和不同类型沥青混合料进行抗车辙试验研究.结构抗车辙研究,分别从全寿命自然条件常温和高温两种条件下研究4种路面结构形式(半刚性、过渡层、倒装式、柔性)的抗车辙行为表现.材料抗车辙研究,从材料的角度,考虑不同的级配、结合料、外加剂、配...     

基于感知应变的刚性道面结构强度评价方法

刚性道面结构强度实时准确评价,是保障机场设施耐久与适航安全的重要工作,其中决定性因素为基层顶面反应模量K。依托西南某国际机场智能跑道系统,采集C类飞机通过事件下的刚性道面板动态应变响应状态;通过HWD弯沉测试获取道面初始结构参数,建立机场刚性道面9块板足尺有限元模型,通过考虑轮迹偏移和基层顶面反应模量K值对道面板中监测点位动态应变的影响,建立K值与动态应变响应峰值期望ε值的函数关系曲线;采用桥渡原理,补偿机场刚性道面仿真模型与实际结构之间的偏差,将模拟仿真函数关系转换至实际感知函数关系,基于实测感知应变实时评价基层顶面反应模量。在此基础上,采用当量单轮荷载法建立机场道面强度评价指标PCN值与K值的关系,最终实现基于感知应变的刚性道面结构强度实时评价。     

足尺路面沥青层疲劳性能试验研究

由于室内和现场条件存在的差异,室内试验建立的沥青混合料疲劳方程并不能直接应用于路面的设计和评估。该文通过对5、10和15 cm共3种不同沥青层厚的足尺级配碎石基层沥青路面进行ALF加速加载试验,采集路面温度、路表裂缝、FWD弯沉、沥青层底应变等数据,得出现场足尺路面裂缝发展规律及沥青层疲劳寿命。综合考虑沥青层底应变、模量受温度的影响,并结合室内研究成果,采用累积疲劳损伤方法分析得出现场足尺加载的疲劳修正系数,总结出系数与沥青层厚度的关系。     

基于三维黏弹有限元法的沥青路面结构力学响应分析

为探究沥青路面在荷载作用下力学响应,基于辽宁省沥青路面足尺加速加载试验,开展路面结构力学仿真方法及力学响应特征研究。采用光纤光栅传感器实测足尺加速加载路面的面层底部、基层底部和路基顶面的力学响应。利用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于实测参数的典型半刚性基层沥青路面三维黏弹有限元仿真模型,分析路面结构在不同加载位置下的力学响应,并与加速加载实测结果对比,验证模型的可行性;同时,对路面结构内部的力学响应规律进行分析。结果表明:所建立的仿真模型能较合理地模拟路面结构内部力学响应;沥青混合料黏弹特性导致弹性后效,使力学响应曲线表现出非对称特点。对于沥青层,中面层和下面层上部剪应力和剪应变较大,为车辙发生的薄弱部位;对于沥青层底、水泥稳定碎石层底,控制疲劳开裂的力学响应为水平纵向拉应力和拉应变。     

考虑接缝影响的机场水泥混凝土道面结构响应

接缝是机场水泥混凝土道面结构的重要组成部分，通过分析道面接缝传荷机理，考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点，以伊尔-76为例，采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷，基于“地基-道面结构-飞机轮载”的相互作用，利用有限元软件建立了足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型。应用该模型，计算了飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面结构的力学响应，对比了考虑与不考虑接缝的差异，并与美国EverFE2．0模型计算结果进行了对比。研究表明所建模型可较好地模拟道面接缝的作用机理，计算应力能更合理地反映道面结构的受力状况。     

正交异性钢桥面沥青铺装结构特性的研究

利用直线式加速加载试验系统,对12种沥青铺装方案进行了大型直道足尺试验。研究了正交异性钢桥面板的受力特点和动荷载作用下的响应特性,分析了导致钢桥面沥青铺装层产生疲劳破坏形式的原因,指出了现行钢桥面沥青铺装设计存在的主要问题,并针对目前钢桥面沥青铺装设计提出建议。     

足尺加速加载试验环道路面初步设计方案研究

文章针对中国现在阶段高速公路沥青路面建设养护中存在的问题和路面技术发展的需求,对不同省区的沥青路面现状和关注问题的调研和分析,通过充分征求全国各省区市的意见,掌握目前业内对高速公路路面设计的关注点以及对高速公路路面试验研究应解决的问题,从而确定足尺路面加速加载环道的试验内容,使环道路面试验能满足路面科学研究及全国交通建设需要,提高环道路面试验的科学合理性。     

基于加速加载试验的半刚性基层沥青路面动力响应

为了了解移动车辆荷载作用下半刚性基层沥青路面结构动力响应规律,修筑足尺试验场,采用置入式应变传感器,检测加速加载设备在车轮荷载作用下的面层底部动力响应,研究了面层底部横向分布以及轴重和温度对路面结构动力响应的影响。结果表明:移动车轮荷载下,面层底部纵向弯拉应变呈拉压应变交变状态,荷载位置仅影响其数值大小;横向弯拉应变比较复杂,胎冠下部呈现拉应变状态,2个轮胎之间及轮胎外侧呈现压应变状态,胎肩位置呈现拉压应变交变状态;面层底部弯拉应变无法充分反映超载车辆对路面的破坏作用;温度对路面结构的动力响应影响显著,30℃、40℃和50℃下沥青路面动力响应分别为常温状态下的3倍、8.9倍和13.3倍。     

足尺加速加载设备简介

一、概述由于路面结构属开放体系,受环境因素影响较大,而且随着交通量的不断增长以及车辆轴载的增加,对路面结构的作用变得更加复杂。为此,单纯用室内试验来研究路面材料、结构性能,就存在着一定的局限性,不能与路面的实际受力状况相符合。而足尺加速加载设备能对正常施工的路段施加仿真的轮载,并通过重复地对路面结构施加足尺的移动轮载来迅速判定路面的性能,这样就可用某种程序对新设计方法、沥青混合料、改性材料、技术革新和理     

测定路用砾石混凝土强度以劈裂试验取代小梁抗折试验

公路路面和机场道面混凝土板的破坏主要是由于车轮荷载和温度等作用引起过度的弯拉应力而折断。因此,路面和机场道而混凝土的强度设计控制指标不是常用的混凝土抗压强度,而是混凝土的抗折(抗弯拉)强度,它是评价路用混凝土的主要质量指标。抗折强度的标准检验方法,是将混凝土制成15×15×55厘米的小梁,用双支三分点按规定的速度加载后测梁。这样的小梁试件每组三根,每根重量约30公斤左右,重量体积都比较大,给及时检验混凝土带来一定困难。我们想,混凝土的抗折强度是一种弯拉破坏的受力状态;圆柱体的劈裂强度,从宏     

机场道面混凝土抗表面剥落试验研究

为研究机场道面混凝土抗表面剥落性能,借鉴国内外相关试验方法,采用盐冻法对四种强度等级的道面混凝土进行抗表面剥落性能试验研究,系统分析了抗表面剥落试验的影响因素,并设计了适用于机场道面混凝土的抗表面剥落试验方法,为道面混凝土抗冻耐久性设计提供依据。