刚性路面黏质路基土永久变形计算分析

掌握重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征是分析路基永久变形对刚性路面结构影响程度的基础。以力学-经验法的路基永久变形计算方法为基础,提出了考虑轮载横向分布频率的分条分层总和法,并简述其分析流程及步骤。以黏土路基为例,采用分条分层总和法对典型刚性路面路基永久变形进行预估,并结合数理统计等方法对计算结果进行分析。通过对计算结果的分析整理,得到了重复荷载作用下刚性路面路基永久变形的空间分布特征。     

半刚性沥青路面结构车辙预估方法研究

路面结构在重复荷载作用下产生过量的永久(塑性)变形,会使路表面出现影响行车安全和舒适性的不平整(车辙),或导致面层出现开裂。针对半刚性基层沥青路面的永久性变形展开研究,对其车辙量和寿命进行预估,并提出合理的半刚性基层沥青路面结构设计方法。     

半刚性基层沥青路面拉应变预估方法研究

基于弹性层状体系理论,计算分析了半刚性基层沥青路面半刚性层底拉应变与FWD弯沉盆参数BDI的关系,通过计算回归,建立了相应的拉应变预估公式.预估公式参数敏感性分析表明,在层间连续条件下,对结构层模量、厚度、荷载重量等参数在工程常见范围内的路面结构,所建预估公式均取得了良好的预估精度.     

青临高速试验路沥青路面结构应变分析和永久变形预估

为了分析和预估青临高速试验路沥青路面结构疲劳寿命和永久变形,为长期性能观测验证提供基础对比数据,按照标准试验方法对试验路土基、粒料、无机结合料以及沥青混合料的力学参数进行测试分析;结合同类道路交通荷载分析,得出试验路交通组成、轴载谱及3类典型轴的最大特征值;按照弹性层状理论计算了常温和高温条件下沥青层底最大弯拉应变;用MEPDG永久变形预估模型分析了不同路面结构沥青层永久变形发展规律,预测车辙养护修复的时间。结果表明,所设计的沥青路面结构基本满足长寿命沥青路面沥青层底弯拉应变小于疲劳极限应变的要求,MEPDG预测车辙主要发生在表面层,中下面层车辙较小,表面层采用高模量沥青混合料可显著提高路面抗车辙能力。     

半刚性基层沥青路面变形的粘弹塑性分析

半刚性基层沥青路面为粘弹塑性材料(沥青混合料面层)及弹性—粘塑性材料(路基、土基)组成的复合层状结构。由循环轮载引起的沥青混合料面层内的粘弹塑性变形，可由粘弹塑性模型加以模拟；同时该模型可与弹性—粘塑性模型统一于一个数值分析程序里，以模拟半刚性基层沥青路面在各种环境下的工作状况。与传统的层状弹性计算方法相比较，粘弹塑性分析既能反映路面结构对行车荷载大小的应力及变形响应，又能获得不同行车作用时间下路面的塑性变形。算例分析表明，半刚性基层的刚度及厚度是影响路面结构力学响应的2个重要而又复杂的因素，故设计中应对这2项参数加以综合考虑。     

全厚式高模量沥青混凝土路面结构设计及力学分析

利用路面专用程序PADS计算全厚式高模量、全厚式普通和半刚性基层3种沥青混凝土路面结构厚度;根据弹性层状理论体系,建立了上述3种沥青混凝土路面结构三维有限元模型,对路面结构在荷载作用下的设计层层底应力状态进行对比分析;应用美国MEPDG推荐的沥青混凝土路面永久变形预估方法对沥青混凝土路面结构进行车辙预估,并对其疲劳寿命进行了计算.结果表明,全厚式高模量沥青混凝土路面结构能够有效减薄路面结构厚度,是抗车辙性能及疲劳性能综合最优的路面结构类型.     

重载交通沥青路面改造方案控制破损模式分析与寿命预估

为利于在沥青路面改造过程中优选出适应于重载交通的路面结构方案,以东南沿海某市重载交通沥青路面改造工程为依托,针对不同的路面结构改造方案,利用有限元软件KENPAVE中的KENLAYER模块建立基于弹性层状体系理论的沥青路面结构模型,从疲劳开裂和永久变形出发进行路面结构的破损分析和使用寿命预估。结果表明:(1)重载交通作用下,路面永久变形破损率通常大于疲劳开裂破损率,应通过结构优化重点加以控制;(2)基层对重载交通沥青路面综合性能有显著影响,增加厚度、提高强度,有助于直接提高结构整体抗疲劳开裂和抗永久变形的能力,有利于提高路面结构使用寿命;(3)轴重变化对路面结构的破损程度影响较大,轴重增大,结构预期使用寿命明显减小,但行车速度对其影响较小。经综合比较,在4种改造方案中,结构2即基层采用碾压水泥混凝土的改造方案,其预期使用寿命最长,可作为依托工程路面改造的优选方案。     

粒料基层沥青路面土基压应变设计指标研究

分析了我国现行沥青路面弯沉值设计指标的特点与不足,提出了控制粒料基层沥青路面土基永久变形和路面车辙的土基项面压应变设计指标.结合我国的实际情况,拟定了典型粒料基层沥青路面结构,利用弹性层状体系计算程序BISAR3.0进行了力学参数分析.通过统计回归,建立了路面理论弯沉值与土基顶面压应变之间的回归公式;根据我国1978年的弯沉值设计公式和公式推导,建立了土基顶面压应变计算公式.利用AASHO试验路资料,通过与世界上有影响的土基顶面压应变计算公式进行了比较,论证了所建立的土基顶面压应变计算式的合理性与适用性.     

排水性沥青表面层半刚性基层路面温度场分析

为了分析具有排水性沥青面层的半刚性基层路面的温度场,建立了二维有限元模型来对半刚性基层路面的温度场进行预估,并对沪宁高速镇江支线两种结构形式的沥青路面的温度场进行了长时间的监测。发现排水性沥青上面层底面的夏季日最高温度较普通密级配沥青路面低2℃左右,冬季最低温度高1℃左右;排水性沥青路面的半刚性基层顶面日温度变幅较普通密级配沥青混凝土路面低3～4℃;建立的温度预估模型计算结果与实测温度相差较小。结果表明,排水性沥青面层有很好的温度调节作用,能有效改善半刚性基层的温度状况;建立的温度模型可以对半刚性基层路面的温度场进行可靠的预估。     

基于模量衰变的复合式基层沥青路面剩余寿命探讨

复合式基层沥青路面是当前我国主要新型路面结构形式,其主要结构特点为基层采用柔性上基层并在其下下卧半刚性基层。路面剩余寿命作为结构比选的依据之一,其预估正确与否尤为重要。为了深入对比三类常见复合式基层沥青路面的优劣,采用Bisar3. 0软件计算结构主要力学响应,考虑半刚性基层模量随开裂程度不同而产生的衰变,在此基础上参考南非方法计算无机结合料稳定材料拉应变控制下的剩余寿命。结果表明:当水泥稳定基层从开裂前的完好状态变为开裂成碎块状态时,复合式路面剩余寿命呈骤减趋势;路面寿命衰减主要集中在基层由"开裂前"过渡为"开裂成中块"的前期开裂过程;基层拉应变计算点取轮隙中心适宜。     

大粒径沥青混合料基层结构抗裂机理分析

为研究大粒径沥青混合料基层的抗裂机理,采用多层弹性理论程序计算了不同结构类型路面内荷载作用产生的应力应变,基于瞬态传热假设建立了平面有限元模型,计算了降温时路面结构内的温度应力和应变,得到了荷载与温度耦合下各结构层的变形和受力特性。研究发现,当考虑车辆荷载和快速降温共同作用时,快速降温所引起的温度应力远大于标准荷载引起的荷载应力,说明快速降温的温度应力对路面的开裂起主要作用。同时,通过两种结构对比,发现采用ATB 30基层结构的沥青混凝土面层的温度和荷载应力应变均小于传统的半刚性基层沥青混凝土路面。因此认为,设置沥青稳定碎石基层是一种减少沥青混凝土路面开裂的有效方法。     

AASHTO 2002沥青路面永久变形叠加方法验证

沥青路面的永久变形叠加问题是永久变形研究中的难点。首先对现有的用于沥青路面中的叠加方法进行了分析,指出其不适合于永久变形叠加问题;而后对AASHTO 2002柔性路面设计指南中的永久变形叠加方法进行了简要介绍,并采用两种APA试验方法对AASHTO叠加方法进行了验证。验证结果表明,AASHTO方法并不能准确预估永久变形;应力历史对永久变形叠加结果有很大影响,而以应变硬化原理为基础的AASHTO叠加方法不能体现应力历史的影响。因此,AASHTO 2002的叠加方法还存在着一些局限,需要进行修订。     

动荷载作用下沥青路面寿命预估

基于4自由度的1/2车辆振动模型,以路面不平整度为激励,运用系统动力学和车辆振动理论分析了不平整路面上的行车动荷载;采用修正Shell永久变形理论,考虑荷载和环境的综合作用,计算了动荷载作用下路面产生的永久变形和平整度的衰变规律;并结合某高速公路路面平整度检测结果,参照质量规范得出路面的剩余使用寿命,建立了动荷载作用下的沥青路面剩余寿命计算与预估的方法。研究结果表明,应用该法不但能够较为准确地预测沥青混凝土路面的剩余使用寿命,还能为准确评价道面使用品质和制定费用-效益最佳路面养护方案提供依据。     

沥青层厚度对沥青路面车辙的影响研究

基于弹性层状体系理论,利用ABAQUS有限元软件对沥青路面结构进行数值模拟,分析沥青层厚度对沥青路面永久变形的影响。分析表明：沥青层厚度对压密型车辙的影响非常显著,车辙深度随着沥青层厚度的增加而增大,但是随着沥青层厚度的增加,增长趋势逐渐减少,由最初的10%的增长量减少到4%;沥青层内最大剪应力出现的深度不随沥青层厚度的变化而变化,均出现在路表下4-6cm处,因此沥青层厚度对剪切流动变形的影响不是很大。     

基-面层间粘结状态对沥青路面车辙的影响

通过有限元软件模拟基-面层间局部不同粘结状态的沥青路面结构,计算分析了路面处于弹性阶段时荷载作用下的力学响应,结果表明：在车辆荷载作用下,由于基-面层间出现局部完全滑动,路面各面层底最大主拉应变都有增大,最大剪应变以表、中面层底变化明显,竖向压应变以越靠近牯结状态变化区越大;车轮制动,竖向荷载与水平荷载的联合作用加大了路面结构的变形.在此基础上,进行了室内车辙试验,较好地验证了,由于结构层间局部粘结失效,会导致沥青路面出现车辙.     

运用弯沉盆参数预测沥青路面的车辙深度

介绍了一种以FWD为检测手段,以VESYS永久变形模型为车辙模型,结合沥青路面应变模型和车辙性能模型的关系,在考虑交通状况和路面温度影响的情况下,预测沥青路面车辙深度的方法。将该方法应用于工程实践,并与实际调查的车辙进行对比分析,检验了该方法的可行性。     

沥青路面车辙预估模型验证研究

为准确预估车辙量,有效指导沥青路面结构材料设计,在充分调研山西省3条典型沥青路面车辙数据的基础上,对由同济大学提出的经验分析法车辙预估模型进行验证,并对该预估模型涉及的车辙影响因素进行敏感性分析。结果表明：预估模型得到的面层各亚层车辙预估值与实测值相差较大,但预估得到的沥青路面车辙总变形与实测值较为接近,祁临高速公路偏差15.8%,离军高速公路偏差仅为9.0%;车辙影响因素敏感性分析结果表明,路面温度对于车辙变形的影响最为显著。     

基于实测验证的沥青路面力学模型研究

实测不同路面结构温度、应变数据,与不同路面力学模型、参数的计算结果对比,研究与路面实际受力更为相符的力学模型和材料力学参数.对不同路面结构的层间连续状态进行分析,并研究了路面力学指标计算结果的修正方案.结果表明:基于动态模量的弹性层状体系更适于路面力学分析;力学模型中柔性路面、组合式基层沥青路面层间状态可假设为连续,半...     

半刚性基层沥青路面车辙特性分析

针对半刚性沥青路面的车辙特性,利用有限元软件ABAQUS模拟分析了连续变温温度场下不同路面结构车辙发展规律、沥青面层不同结构层的车辙比例及路面车辙与沥青层厚度的关系.结果表明:路面车辙的发展规律与沥青混合料永久变形规律相似,同样表现出3阶段特性,同样并不存在严格意义上的等速阶段,只是在荷载作用次数的某一范围内,车辙发展...