半刚性基层沥青路面橡胶应力吸收层的合理性厚度及弹性模量研究

利用Asphalt Pavement Design设计软件建立半刚性基层沥青路面结构分析模型,对比半刚性沥青路面结构在静载及制动荷载耦合作用下,设置橡胶应力吸收层与未设置橡胶应力吸收层对路面各结构层顶面弯沉和层底弯拉应力的影响,经分析,推荐橡胶沥青应力吸收层厚度为1cm,模量值为400～600MPa.     

层间状态对沥青路面力学性能与疲劳寿命影响研究

层间结合状态是影响沥青路面力学性能与使用性能的重要因素。鉴于目前我国沥青路面设计规范中层间完全连续且不产生相对滑移假定的缺陷,采用BISAR3.0软件中的简化剪切弹性柔量ALK来描述层间结合状态,并以水平荷载和竖向荷载共同作用作为加载方式,得到相应的沥青路面力学响应,同时对沥青路面疲劳寿命进行预估。结果表明:层间结合状态的退化对沥青层底弯拉应力、弯拉应变与剪应力影响较大,而对路表弯沉影响较小;层间结合的弱化对沥青路面疲劳寿命影响显著。     

基于路面材料动态模量的沥青路面响应仿真分析

为研究动荷载作用下沥青路面的动态响应,确定沥青路面各层的动态模量参数,建立路面有限元模型,利用荷载步实现动荷载的加载。测试试验模型沥青面层层底的动态响应,将仿真分析结果和试验数据进行对比,验证仿真结果的正确性。研究结果表明:在动荷载作用下基层和底基层的拉应变和弯沉小于静荷载作用;荷载频率超过5 Hz后,频率对弯沉和层底拉应变的影响不大,温度和动荷载对面层层底拉应变的影响较大。     

轮胎接地印迹对路面结构力学响应影响的有限元分析

路面与轮胎之间的接触压力具有很明显的非均布特性,并不同于传统的路面结构分析中的双圆均布垂直荷载。本文首先根据轮胎胎面花纹类型,参考轮胎与路面接触压力的测试结果,提出接触面内的不同荷载简化模型。依据弹性层状理论,建立沥青路面多层体系的三维有限元分析模型,利用有限元计算分析不同荷载简化模型作用下的沥青路面结构响应。对在各种不同荷载模式作用下沥青路面的力学响应进行对比。结果表明:车辆荷载作用局部区域内的路面结构影响较大,对远离荷载作用面的点影响比较小。不同的轮胎荷载简化模型不影响路面结构整体力学分析。     

水平荷载对复合式基层沥青路面力学响应的影响

为深入分析水平荷载对路面结构的影响,以复合式基层沥青路面结构为例,考虑层间不完全连续接触条件,竖向荷载采用重载条件,采用壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,考查水平荷载对复合式基层沥青路面力学响应的影响。结果表明:在层间不连续条件下,水平荷载对结构弯拉应变与弯拉应力分布没有影响,水平荷载作用使结构剪应力骤增、剪应力分布产生较大变化。     

沥青层底面拉应变的预估及工程应用

现行沥青路面设计规范中沥青层底拉应力是设计指标值之一,但在现场沥青层底拉应力却无法检测.沥青路面弯沉盆的理论研究和分析表明,沥青层底拉应变与不同位置的弯沉之间存在着一定关系.因此,在现场测得路面不同位置的弯沉,即可计算得到沥青层底拉应变.根据沥青层底拉应变可评估沥青层的使用寿命.实例说明该方法简便可行.     

荷载接触形式对路面结构力学指标的影响分析

传统沥青路面结构力学模型通常将车辆荷载假定为圆形、椭圆形、矩形,与实际路面结构在非均布荷载作用下的真实受力状态有一定的区别。应用3D-Move Analysis有限层软件,建立黏弹性材料特性下力学响应模型,对比分析了静载和动载情况下,不同荷载接触形式对路面结构剪应力、路表弯沉、面层底部拉应力、土基顶部压应变最大值及位置的影响;分析了水平力系数和轴载变化时,各指标最大值的变化规律。结果表明:不同荷载状态、荷载接触形式作用下,各力学指标最大值及位置有较大的区别;汽车匀速行驶时,按照传统静载计算结果进行力学指标设计是偏于安全的;汽车制启动时,计算结果比静载偏大,并随着水平力系数的增加持续增大,仍按传统静载结果设计容易导致车辙、疲劳开裂等早期损坏现象;不同荷载接触形式,各力学指标均随轴载的增加而增大。     

不同速度下制动沥青路面结构动力响应研究

采用Hypermesh/LS-DYNA建立轮胎及路面结构有限元模型,研究制动速度和上面层与中面层刚度比两种因素对路面结构动力响应的影响规律。研究结果表明:制动过程中,车辆荷载主要作用在沥青路面面层,其中中面层受到的水平力、垂直力最大。随着制动速度的增加,路面各层结构中应力、弯沉也随之增加;随着上面层与中面层刚度比的增加,路表弯沉呈现下降趋势。所以,在频繁刹车路段可考虑提高上中面层刚度比及控制刹车速度以减弱荷载对路面的破坏。     

高速铁路路基沉降病害整治技术研究

本文以建立有限元分析的方法对由于不均匀沉降而导致的脱空病害进行分析,主要研究了支撑层中间部位脱空对各层结构的静力影响以及支撑层伸缩缝位置脱空对各层结构的静力影响。     

层间连续条件对沥青路面动力特性影响的研究

沥青路面结构由于各结构层间材料性能存在差异且施工技术水平存在限制,路面结构在使用过程中层间接触条件并非完全连续,但在沥青路面设计时仍将其视为完全连续。为探究层间接触状态对沥青路面动力特性的影响,利用积分变换将偏微分方程组转化为常微分方程组并建立传递矩阵,引入转换矩阵表征层间连续状态;依据边界条件和两类积分逆变换获得层间非完全连续沥青路面结构动力响应的解析解;通过参数变化模拟层间接触状态的改变,分析层间接触状态对路面结构动力响应的影响。计算结果表明：面层与基层间的接触条件对路表弯沉的计算结果影响最大,提高面层与基层间的层间黏结强度可有效降低沥青路面的弯沉响应。     

重载作用对混凝土路面板的弯沉及应力分析

运用ANSYS有限元软件建立路面结构三维实体模型,用正弦荷载模拟车辆随机荷载运动,分别就路面结构竖向位移及应力变化进行重载作用模拟分析;并分析超载率与脱空尺寸的影响。研究表明:动荷载作用下面板产生的弯沉值及板底最大拉应力值随着水泥混凝土路面板板底脱空区的面积增大而增大;超载率越大且脱空面积越大,板的竖向位移和拉应力增幅越大。     

无砟轨道层间动水压力试验设计

无砟轨道层间界面是其薄弱环节，雨水侵入会加剧层间损伤.为研究无砟轨道层间离缝内动水压力分布规律，建立无砟轨道层间脱空平面计算模型，分析脱空深度与开口量对脱空区域垂向位移的影响，确定与现场实测接近的脱空深度；并设计无砟轨道层间脱空模拟装置，验证高频荷载作用下该装置的有效性；基于此装置，开展层间离缝动水压力试验，研究荷载频率、离缝开口量对动水压力的影响.结果表明：当荷载频率为25 Hz，幅值为1.1 kN时，层间脱空模拟装置板端最大垂向相对位移与现场测试结果吻合，表明该装置能模拟层间动水；在高频荷载作用下，层间离缝内水压力正负交替变化，动水压力沿离缝深度方向增大，在离缝尖端水压力最大为15.794 kPa；荷载频率从15 Hz提高至25 Hz时，最大动水压力从1.646 kPa增长到15.794 kPa，约增大10倍；开口量从8 mm增加至14 mm时，最大动水压力从8.320 kPa增大到15.794 kPa，约增大2倍.     

不同荷载作用下半刚性沥青路面力学响应规律

基于半刚性基层路面典型结构建立三维力学模型,综合考虑常载、常载+刹车、超载和超载+刹车4种组合荷载,采用双轮最不利矩形接触面形式,并运用特征路径分析方式,数值模拟了路表及深层内力学响应规律。结果表明:刹车对路表弯沉和路基顶面压应变影响较小,超载影响显著;刹车主要对面层弯拉应力影响较大,并使上面层出现较大拉应力,对基层基本无影响,超载使基层弯拉应力增大显著;超载和刹车对剪应力峰值增大明显,特别是刹车使剪应力增大极其显著;在不同荷载作用下,从路表沿深度方向力学响应峰值位置会发生变化,在进行沥青路面结构设计和力学分析时应取相应位置处的值作为力学控制指标。     

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.     

不同非均布荷载下的沥青路面力学响应及疲劳寿命分析

为了分析超载对半刚性基层沥青路面的力学响应及疲劳寿命的影响,通过三维有限元软件ANSYS,建立非均布荷载作用下的三维有限元模型,对比分析单轴10 t、15 t、20 t、25 t四个轴重下的力学响应及疲劳寿命结果。四个不同轴载作用下的结果表明:随着荷载的增加,路表弯沉、沥青层底压应力、基层及底基层底拉应力、土基顶面压应变均呈现线性增长趋势,而沥青层底拉应变随着荷载增加而减小;超载作用下,沥青路面疲劳寿命呈现指数下降趋势。     

重载非均布荷载下沥青路面力学响应分析

选取不同的典型沥青路面结构,采用动态参数,进行了6个等级的非均布荷载作用下的8种路面结构有限元力学响应计算.结果表明:面层是沥青路面结构受力的最不利位置;在双矩形荷载作用下,沥青层底水平横向拉应力和拉应变最大值位于单轮底部中心偏外的位置;路表轮隙中心的应力状态主要和沥青面层厚度和交通荷载有关,随荷载增大,路表应力最大值作用点主要在轮缘外缘附近位置出现;路表最大剪应力随基层类型和沥青层厚度的不同而不同,路表最大剪应力出现在双轮及双轮之间的范围.所得结论可为重载条件下沥青路面设计指标的提出提供理论依据.     

FWD荷载作用下路面动弯沉响应试验研究

以现场试验路段为载体,通过对FWD设备的工作原理和荷载特性的研究,确定了FWD试验的加荷标准及加载方案;根据FWD现场加载试验结果,研究了动荷载作用下沥青路面的动态响应特性,得出沥青路面结构在不同荷载水平下的路表动态弯沉值和动态弯沉变化率的响应规律,为沥青路面设计和现场试验检测提供帮助。     

动荷载作用下沥青路面动态响应研究

为了进一步明确动荷载作用下半刚性沥青路面的动态响应,通过模型计算,研究了轴重、速度和材料弹性模量等因素对各动态响应值的影响。结果表明,增大轴重会使基层顶部竖向应变、路表弯沉和面层底部横向剪应变等指标显著增大,会加速路面的破坏,因此实际中要控制重载和超载车辆比例;车速越大,各响应值越小,对沥青路面的破坏越小;增大下面层模量能显著减小面层弯拉应变,增大中面层模量能显著减小路表弯沉;增大基层模量能有效减小路表弯沉和基层顶部竖向压应变,但对面层的弯拉应变影响很小。     

基于有限元的层间接触对沥青路面力学响应影响研究

为了研究层间接触状态对沥青路面力学响应的影响,针对典型半刚性基层沥青路面结构,采用Ansys有限元分析软件,选取三种层间接触状态(连续、弱连续、光滑),对不同接触状态下各结构层力学响应进行计算分析。结果表明:随着层间接触从连续转变为光滑状态,路表弯沉迅速增大、相应的层底拉应力也迅速增长,进而使得横向裂缝发生几率急剧增大。结构层间接触状态的变化将会引起结构层内应力波动,使得主应力应变向不利方向发展,因此对路面结构层各层间粘结的设计与施工进行有效控制具有重要意义。     

G207锡海线公路改建工程路基弯沉检测方法对比分析

路面结构不同,弯沉影响半径亦不同。国内公路大多采用半刚性基层沥青路面结构,沥青面层在荷载应力与温度应力的共同作用下,由于强度不足,从而产生过量变形弯沉。弯沉测试从车后轴双轮隙通过时测量,以G207锡海线公路改建工程路基弯沉检测为例,通过调查收集G207现有道路状况及承载能力,确定老路路面弯沉度。根据G207路面路段贝克曼梁弯沉仪和落锤式弯沉仪两种方法检测实验数据对比,研究确定老路路面弯沉度。从而根据不同路段确定采用不同检测方法原则,收到了良好的效果。