高模量沥青混凝土路面抗车辙性能分析

从力学角度研究沥青混凝土模量的提高对于车辙产生的影响,提出了抵抗车辙危害新方法。从车辙产生的机理出发,分析高模量沥青混凝土材料的基本力学性能及路面结构中面层模量对车辙产生的影响;利用试验方法分析了高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值,利用数值计算方法分析路面结构力学性能并分析高模量下路面结构的力学响应。通过试验研究发现,高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值都有显著提高,有利于抵抗车辙产生;数值计算结果表明,路面承受最大剪应力的范围在路面结构的中面层,采用高模量沥青混凝土材料,提高路面结构中面层的弹性模量,可以有效地改善路面结构的受力状态,降低剪切应变的数值,抑制和减少沥青路面车辙的产生。     

两种典型沥青混凝土路面结构沥青层饱水状态动力响应三维有限元分析

水和动态荷载耦合作用是沥青混凝土路面发生水损害的主要原因.首先基于多孔介质理论,假定路面结构中的沥青混凝土材料为完全饱水的多孔介质材料,对两种典型路面结构--半刚性沥青混凝土路面、具有柔性基层的半刚性沥青混凝土路面分别建立了三维有限元模型;而后对比分析了两种路面结构在动态荷载作用下的竖向应力、竖向应变、孔隙水压力的空间...     

沥青混凝土路面耐久性的设计因素分析

从路面结构的设计角度,即材料的选择、路面结构层的设计,分析了它们对路面结构耐久性的影响,并得出结论——根据各层主要的损坏模式,选择不同的材料。保证路面结构基层和路基的耐久性,是维持路面结构耐久性的基础。     

沥青路面材料的颗粒物质视域：理论、方法与进展

沥青混合料是一种集料颗粒占体积主导并同时表现出明显时温依赖性的颗粒路面材料，从颗粒物质角度认识和理解沥青混合料，是接近和阐释沥青混合料物质属性和行为特性的根本基础。该文旨在基于非晶物质及其玻璃化转变、Jamming转变模型和颗粒物质理论，揭示沥青路面材料的颗粒物质属性。介绍了颗粒路面材料的概念和内涵，阐释了沥青混合料的颗粒物质属性，综述了颗粒路面材料的研究进展，凝练了颗粒路面材料的四大基本特征(几何特征、堆积特征、界面特征和流变特征),并讨论了颗粒路面材料的未来发展方向。结果表明：可以尝试从非晶物质的角度研究沥青在沥青混合料中的行为特性及其对整个系统发挥的作用；对非晶物质的研究宜从多尺度展开并能将不同尺度间关联起来。进一步研究中，还需从时间和空间2个维度剖析沥青混合料Jamming过程中细观结构演化规律，理解沥青混合料流变学行为；从颗粒和尺度的角度，阐释沥青混合料的稳定堆积条件和高效堆积方法，揭示不同工况下沥青混合料Jamming的触变机制；研究不同温度、填充密度和受力模式等条件下沥青混合料的流变过程，建立涵盖实际道路使用条件范围的沥青混合料Jamming相图。     

半柔性路面模量特性研究

半柔性路面具有承载力好和抗剪切变形能力强的优点,是解决交叉口、公交站台等路段车辙病害的有效手段。然而由于力学性能的差异,半柔性路面无法完全参照水泥混凝土路面或者沥青混凝土路面设计方法,而建立适用于半柔性路面设计体系的重要工作之一就是分析路面材料模量特性。该文基于室内试验对室内成型试件及取芯试件,进行动态模量、间接拉伸劲度模量、回弹模量测试,并通过落锤式弯沉仪采集路面弯沉数据。试验结果表明：在中温度域范围内,半柔性路面材料与沥青混合料动态模量相近;而在高温低频条件下,两种材料动态模量差异显著。对比回弹模量和弯沉数据发现,半柔性路面模量约为沥青路面模量的两倍,而前者弯沉仅为后者的1/2。研究结果表明：试验方法和加载模式对两种材料模量的影响规律显著不同,路面设计应进一步结合两种路面典型破坏模式选取不同测试条件下的模量参数进行结构设计。     

高模量沥青混凝土路面永久变形有限元分析

为研究高模量沥青混凝土路面的永久变形性能,运用ANSYS有限元软件对沥青路面结构进行建模,分别对轴载作用大小、中面层厚度、面层材料等因素影响沥青混凝土路面永久变形性能进行分析。得出结论:(1)中面层厚度的增加并不能有效降低路面结构的永久变形;(2)中面层材料选用高模量沥青混合料可有效提升路面结构的抗永久变形性能;(3)重载超载频繁的路面易发生永久变形现象,高模量沥青混合料可有效提升路面结构抗永久变形性能。     

沥青路面结构动态模量试验研究

沥青路面结构动态模量测试是路面设计由静态力学体系向动态力学体系转化的基础，本文针对目前沥青路面材料动态模量室内试验与室外试验进行了探讨研究。     

基于材料非线性的沥青路面结构当量力学分析方法

针对目前沥青路面结构分析中存在的线弹性层状体系假设无法描述材料非线性特性以及结构层模量取值不合理等问题,为了寻找更加符合路面结构非线性服役行为的沥青路面结构分析方法,将材料非线性与层状体系相结合,研究3种典型路面材料模量依赖模型,建立材料模量与结构模量跨越的联系机制,提出了一种基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,并通过足尺环道实测应变结果对方法的可靠性进行了验证。研究结果表明：基于材料非线性的沥青路面结构分析当量计算方法,其计算结果与足尺环道实测结果之间具有良好的相关性,方法可靠、合理,可以作为沥青路面非线性分析的一种计算手段;基于材料非线性原理构建的沥青混合料、半刚性材料和路基土的模量依赖模型,可以用于表征路面结构计算中的材料非线性特性;采用Mises等效应力可作为室内单一应力状态和现场复杂应力状态的联系机制,以协调室内试验模式和现场实际受力状态;当路面结构形式、荷载与环境条件确定时,路面结构的力学响应具有唯一性。所提出的当量计算方法一方面获得了一种确定路面材料回弹模量取值的有效技术途径,另一方面改进了沥青路面结构力学分析的合理性和可靠性,在非线性沥青路面分析理论和计算方法等方面具有一定的学术意义和应用价值。     

基于路基动态回弹模量的水泥混凝土路面动力响应分析

路基回弹模量是路面结构设计的重要参数。为切实体现路基土回弹模量的应力相关性,克服简化的线弹性当量回弹模量带来的偏差,研究采用综合考虑体应力和八面体剪应力影响的动态回弹模量模型。基于广义胡克定律,从理论上严格推导了该动态回弹模量模型在三维应力状态下的精确一致切线刚度矩阵。通过编写用户自定义材料子程序(UMAT)将动态回弹模量模型移植到ABAQUS中,成功实现了应用动态回弹模量进行结构分析的目标。通过建立应用动态回弹模量本构模型的典型水泥混凝土路基路面结构三维有限元模型,全面研究了载荷对路基路面动力响应的影响,分析了不同行车速度、不同轴重和轴型下路基路面变形特征和应力分布规律。同时确定了车轮与路面共振时的行车速度和重载交通条件下路基工作区深度,研究成果为实际的路基路面设计提供了参考。     

大粒径沥青混合料动态模量研究

大粒径沥青混合料由于其优良的力学性能,被广泛地应用于我国沥青混凝土路面下面层结构中,随着半刚性基层材料在使用过程中所表现出的与面层粘结性差、易开裂等缺点,将大粒径沥青混合料作为沥青混凝土路面基层材料的趋势越来越得到重视.作为基层材料,大粒径沥青混合料的回弹模量将直接影响到沥青混凝土路面结构的承载能力.沥青混凝土路面承受汽车动态荷载作用.产生相应的动态力学响应.材料的动态模量更具有实际意义.本文在对AC25、AC30两种大粒径混合料的动、静态模量进行试验研究的基础上,建立了材料动、静态模量之间的关系,为相应的研究和力学计算提供参考,同时.还对两种沥青混合料的应力依赖性进行了研究.     

路面实体结构模型力学响应试验方法研究

为获得荷载作用下路面结构的实际力学响应规律,设计并完成了路面实体结构模型试验,讨论了试验方法的平行性和复现性,分析了3种典型路面结构模型的力学响应规律。结果发现:路面结构模型力学响应试验方法平行性、复现性、可靠性较好,可作为路面结构力学响应行为研究的一种有效手段;当试验条件相同时,不同路面材料的结构模型受力情况存在显著差别,水泥稳定碎石和沥青混凝土表面径向应变随着与荷载距离的增加呈现压缩-拉伸交替变化、具有明显的力学响应特征点,而水泥混凝土并无此现象;近荷载端沥青路面结构处于受压区,而稍远离荷载的位置则为受拉区,当荷载较重时,可能会引起沥青路面表面开裂,形成荷载型Top-down裂缝;路面结构模型力学响应试验可以反映路面材料在结构中的实际工作状态,能够为路面结构计算和材料参数确定提供参考。     

随机荷载作用下沥青路面应力应变分析

应用有限元软件ABAQUS建立轮胎/路面结构模型,研究轮胎与路面的接触印迹及随机荷载下沥青路面三维结构应力、应变变化特征。结果表明:沥青路面竖向、横向、纵向应力应变随荷载的非线性增加而非线性增加,随路面深度增加应力应变逐渐减小,在沥青路面的上面层和中面层出现应力应变集中现象。在荷载作用分析点,竖向、横向及纵向应力最大应力值出现在上面层,竖向应力最大,横向应力次之,纵向应力最小;竖向和横向应变最大值出现在上面层,纵向应变最大值出现在上-中面层,纵向方向反复的拉压变形,可能是导致路面轮迹带材料产生疲劳损坏的原因。沥青路面结构应力应变受温度变化、荷载等多种因素影响,残余应变恢复时间延迟体现沥青材料的黏弹性特征。     

拉日高等级公路沥青路面结构设计研究

设计合理的高等级公路路面结构，选择合适的材料是确保沥青路面具有较好的路用性能的重要环节。为了探究拉日高等级公路路面结构设计思路，结合属地化设计特征及以往经验，研究西藏地区路面结构设计的通用做法。     

重载作用下典型路面结构动态响应数据采集与分析

通过在试验路埋设沥青应变仪、温度场传感器等路面响应监测设备,采集了荷载和环境因素作用下不同路面结构沥青层底动态应变响应,分析了动态应变响应特征和应变响应与路面温度、轴载的关系,比较了不同结构的沥青层底最大应变值,构建了路面结构沥青层底应变响应预估模型,揭示了不同路面结构在重载及温度耦合作用下的沥青层底动态应变响应规律。研究结果表明,随着轴载的增加、路面温度的升高,沥青层底最大拉应变增大;不同路面结构沥青层底应变响应变化与其结构组合、交通荷载及环境因素有关,表现出一定的重载和温度敏感性差异;在对比的结构中,组合式基层结构比永久性路面结构具有更小的沥青层底拉应变,传统半刚性基层结构在重载和较高路面温度下具有较大的沥青层底应变响应。     

关于沥青路面防水问题的探讨

高等级公路中的路面采用沥青混凝土作为面层、半刚性材料作基层结构的越来越多，在多雨地区由于雨水造成路面出现各种破坏的现象较常见。文中分析了造成沥青路面破坏的原因，提出了防治措施。     

隧道路面设计影响因素综述

为系统地掌握我国有关隧道路面设计影响因素的研究现状,通过调查现有隧道存在的病害,评述隧道基础支撑条件和环境条件对隧道路面相关性能的影响,收集了以材料为基础的隧道路面结构组合类型。结果表明:隧道路面水泥混凝土磨光现象较多,隧道路面设计一般只考虑结构厚度和材料模量,提高基岩模量、基层厚度可使路面结构更稳定;隧道路面内部温度差远小于计算得到的临界温度差,设计时可将缩缝间距增加一倍或更长;结合不同材料的特性,通过特有的结构组合可实现抗滑、阻燃、降噪等功能。     

行车荷载作用下刚性路面结构体系的动力响应

结构的动力响应特征主要取决于荷载及结构的动力特性，根据行车荷载及其作用下路面结构体系的变形特点，将其简化为冲击荷载作用下具有单自由度的二维平面板动力响应问题，在此基础上推导了行车荷载作用下路面结构体系动力响应的解析解，并分析了路基路面材料参数对结构体系动力响应的影响。     

基于半刚性基层的沥青路面反射裂缝分析与防治

通过对半刚性基层沥青路面材料性能，反射裂缝形成机理分析，介绍了该路面结构的3种开裂模式，指出防治反射裂缝应从选择合的材料和设计合理的结构组合着手，采取有效的技术措施。     

半刚性基层材料的均匀性对路面性能的影响

针对公路沥青路混凝土路面结构半刚性基层材料的施工现状，结合沥青混凝土路面的科研结果，简单分析基层材料的均匀性对路面强度及使用寿命的影响，提出了沥青混凝土路面半刚性基层材料施工中应注意的事项。     

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。