旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

目前旧水泥混凝土路面的改造工程中,采用沥青加铺层是比较常见的方案,并在其间设置应力吸收层来控制反射裂缝。利用BISAR30程序分析了应力吸收层厚度和模量变化,对旧水泥混凝土路面非接缝和非裂缝区沥青加铺层结构应力的影响。计算结果表明:随着应力吸收层厚度的增加,沥青加铺层的路表弯沉和层底拉应力也不断地增加,并使路面内部的拉应力和剪应力均有不同程度的增大,且随着应力吸收层模量的增大,沥青加铺层内部的路表弯沉和层底拉应力及路面内部应力和剪应力均有不同程度的减小。     

基于旧路面破碎效果的加铺层结构荷载适应性研究

为了探索旧水泥混凝土板破碎后的模量变异性对路面加铺结构承载力的影响规律,构建了路面加铺层结构及水泥混凝土路面破碎层和基层的有限元数值模型,分析了旧水泥路面不同破碎效果下加铺层结构路面弯沉、层底拉应力和面层最大剪应力的变化规律。结果表明:破碎混凝土板顶面回弹模量大于250MPa时加铺层厚度可适当减小,破碎混凝土板顶面回弹模量在170～250MPa之间时应增大加铺层厚度,破碎混凝土板顶面回弹模量小于170 MPa时应增加基层厚度,提高加铺层承载力。     

动载作用下旧沥青路面加铺混凝土路面结构力学响应分析

为了研究旧沥青路面加铺混凝土路面结构在动态荷载作用下的力学响应,利用有限元软件ANSYS建立了加铺后的路面结构有限元模型,并对模型采用了full法进行求解,通过对模型施加半正弦动态荷载,研究了旧路、加铺层的设计参数和荷载运行速度对加铺后路面结构的瞬态动力学响应,并对混凝土加铺层拉应力进行了时间历程分析。结果表明,荷载驶过混凝土加铺层瞬间会对混凝土板块形成明显的冲击作用,速度越快造成的冲击效果越不明显,旧路沥青层动弹性模量对混凝土加铺层最大拉应力影响较低,综合地基的回弹模量和沥青层厚度对最大拉应力影响较高,加铺层厚度的变化大于加铺层动弹性模量变化对拉应力的影响。     

旧水泥混凝土路面采用沥青加铺层裂缝反射常用措施分析

反射裂缝是沥青加铺层最主要的病害之一.目前常用的措施除增加沥青加铺层的厚度并选用优质沥青和配置抗裂性能好的沥青面层混合料外,还主要采用了能吸收和消散裂缝尖端应力的夹层及裂缝缓解层,如在加铺层和旧水泥混凝土路面之间设置土工合成材料织物、钢丝网或铺一层弹性模量低、抗拉性能好的橡胶沥青应力吸收层,也可在沥青加铺层和水泥混凝土路面之间铺设级配碎石过渡层或特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层,此外,还可对铺筑在旧水泥混凝土板上的半刚性基层每隔10 m～15 m进行预切横缝并加铺土工织物处理,这样也可以减少沥青加铺层的反射裂缝.为了消除旧水泥混凝土板接缝处的应力集中现象,还可对旧水泥混凝土板进行破碎处理,然后再加铺半刚性基层及沥青层.     

旧砼沥青罩面层及应力吸收层有限元分析

旧水泥混凝土路面上罩沥青加铺层是一种较为常见的路面改造方式,通常的做法是在加铺层下面设置应力吸收层。为了减少反射裂缝的发生,采用ANSYS软件对不同层厚的加铺层以及不同弹性模量的应力吸收层进行三维有限元分析,通过不同路面结构的加铺层底主应力、剪应力、拉应力以及弯沉的对比分析,确定合理的加铺层厚度以及应力吸收层模量。分析结果表明,应力吸收层的弹性模量宜为4~6 GPa,沥青加铺层厚度宜为5~10 cm。     

碎石化旧混凝土路面上沥青加铺层应力及顶面模量

将碎石化处治的旧水泥混凝土路面层视为宏观均匀、各向同性的线弹性体,采用双层弹性层状体系模型,深入分析了碎石化旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力、弯沉变化规律,给出了对应不同交通量及沥青加铺层厚度下碎石化旧路面顸面最小回弹模量值,以及碎石化旧路面顶面最大容许弯沉值.研究表明,对应不同交通量和沥青加铺层厚度,要求碎石化旧水泥混凝土路面顶面弯沉在41～114(0.01 mm)之间变化,否则,顶面弯沉超过114(0.01mm),则碎石化旧路面不能提供所需的刚度要求,需另外设置基层后再加铺沥青层.     

含半柔性水泥乳化沥青加铺层的路面结构承载力和疲劳寿命研究

在对比分析国内外旧水泥混凝土路面加铺补强结构形式的基础上,分析了半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层、旧水泥混凝土路面对不同路面结构承载力、疲劳寿命的影响。计算结果表明:在旧水泥混凝土路面破损不是很严重的情况下,两种路面结构的半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层均满足路面结构承载力和疲劳寿命指标要求,但考虑综合受力和建造成本因素,宜优先选用结构A,即加铺一层半柔性水泥乳化沥青混合料层和一层沥青混合料面层;当旧路面当量回弹模量相同时,增加沥青层厚度可有效减少各结构层层底拉应力,但在满足承载力和疲劳性能的前提下,并不是沥青层越厚越好。     

应力吸收层厚度对沥青路面加铺层性能的影响

在原有混凝土路面上加铺沥青混合料面层,不仅充分利用原有混凝土路面的剩余强度,还能显著改善路用性能。为了改善层间粘结性能,提出了在沥青加铺层和水泥混凝土路面间铺设同步碎石应力吸收层。选择SBS改性沥青作为胶结料,建立沥青路面结构有限元模型,分析了应力吸收层厚度对加铺层路表弯沉、层底拉应力、顶面剪应力、裂缝两侧弯沉、最大剪应力的影响。研究表明:应力吸收层厚度和模量对加铺层力学性能有一定影响,应力吸收层最佳厚度为0.02m~0.025m,最佳模量为600MPa~800MPa。     

旧水泥混凝土路面AC罩面技术探讨

在旧水泥混凝土路面上加铺AC（沥青混凝土）罩面层之前应重视对原路面作加固修复处理，同时应选择合适的土工织物夹层材料，合理取用AC层结构及经济而安全的厚度。     

应力吸收层防治沥青加铺层反射裂缝的力学分析

SAMI应力吸收层是一种新型的防治沥青加铺层反射裂缝材料。为了验证其防反性能,将SAMI与土工布、玻纤格栅等土工材料应力吸收夹层进行对比,分别分析在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置应力吸收夹层以及SAMI时沥青加铺层的力学响应,路面荷载采用实测轮胎接地荷载。对SAMI的合理的厚度与模量范围提出建议,分析结果表明,SAMI应力吸收层防反效果明显优于土工布、土工格栅等土工材料应力吸收夹层。     

水泥混凝土路面碎石化后加铺沥青层设计方法研究

水泥混凝土路面碎石化后,加铺沥青面层,目前还没有相关的设计方法可以遵循。该文分析了国外破碎稳固后沥青加铺层结构设计方法,并根据我国现行的沥青路面设计规范评价碎石化层的承载能力,并以设计弯沉为控制指标的沥青加铺层设计方法,同时验算沥青层底拉应力。     

碎石化水泥混凝土路面加铺层结构研究与设计

该文采用有限元法建立了碎石化条件下混凝土路面二维平面应变模型,对标准轴载和超载条件下不同类型加铺层结构的力学响应进行了计算,分析了路面弯沉、层底拉应力、层底拉应变等指标,提出半刚性基层加碎石化沥青薄层结构的有关建议。     

旧沥青路面开裂状况对加铺层结构的影响

旧沥青路面裂缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最直接原因,而现有的加铺层设计方法对此考虑较为不足。针对这种情况,建立有限元模型,设定旧沥青路面开裂宽度和深度变化范围,系统研究了旧路开裂状况对沥青加铺层结构荷载内力及温度内力的影响规律,从而为旧沥青路面加铺层设计提供参考。     

旧沥青路面裂缝对白色罩面层受力的影响分析

采用有限元方法,分析了旧沥青路面裂缝对白色罩面层受力的影响,得到了板底荷载和温度最大耦合应力随加铺层厚度和模量等参数变化的规律。结果表明:旧沥青路面横向裂缝位于加铺水泥混凝土板板中时,板底荷载应力、温度应力及二者耦合应力均为最大,且随加铺水泥混凝土板模量增加而增大,随水泥加铺层厚度的增加而减少。     

机场水泥混凝土双层道面层间接触对加铺层性能的影响

运用有限元分析软件ANSYS对机场水泥混凝土双层道面在不同层间接触情况下加铺层的受力及变形规律进行了分析,并根据加铺层板底弯沉盆形状系数计算出层间结合系数。研究结果表明:结合系数能很好地反映双层道面之间的层间结合程度,当层间结合程度不良时会导致加铺层弯沉值及板底应力变大,且距飞机轮载越近,其影响程度越大。因此,在进行机场道面加铺层设计、施工时必须考虑层间接触对加铺层性能的影响。     

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。     

冻土地区路基融沉变形对沥青路面结构的影响

采用有限元方法建立了路基发生融沉变形时沥青路面结构的轴对称计算模型,将融沉变形分别简化为二次曲线和余弦曲线,分析了融沉变形对最大拉应力点位的影响,重点讨论了融沉盆形状、半径、融沉深度等因素对沥青路面结构面层和基层最大拉应力的影响。结果表明:路基的不均匀融沉变形在路面结构面层顶面产生拉应力,成为面层破坏的主要原因;在基层底面产生较大的附加应力,将会造成基层开裂,因此在多年冻土地区的路面设计中应考虑附加应力的影响。     

沥青混凝土路面结构组合力学分析

沥青混凝土路面面层厚度和基层模量是路面结构设计中的重要参数。采用3种典型路面结构,分析基层模量变化时的面层最大剪应力和层底弯拉应变的变化趋势。结果表明,增加沥青混凝土层厚度和增大基层模量能减小层底弯拉应变,有利于获得更长的结构疲劳寿命。同时,基层模量增大使面层剪应力增大。为此,在原有的层底弯拉应变和基顶压应变指标的基础上,提出增加抗剪指标以控制基层模量在合理范围内,防止出现过早的局部损坏。最后,提出了长寿命沥青混凝土路面组合设计的建议。