基于摩擦特性的沥青路面坑槽补缝处力学行为分析

针对沥青路面坑槽补缝处黏结失效、力学性能退化严重等问题,研究坑槽修补尺寸及修补料与原路面材料的模量比对补缝处力学响应的影响,结合Goodman零厚度单元模型,利用有限元计算修补尺寸和模量比与荷载耦合作用下补缝处的力学指标,探讨补缝处力学指标随接触摩擦系数的变化规律。研究表明:不同接触模型对补缝最大拉应力和最大剪应力计算结果影响较大,不同修补尺寸条件下,纵缝最大拉应力出现在顶部,随着长宽比的增大呈先减小后增大趋势;剪应力在修补尺寸为100cm×100cm×9cm时有最大值,不同模量比时,随着接触状态的恶化,纵缝顶部最大拉应力不断增大,在模量比小于1.0时出现峰值;最大剪应力在纵缝顶部和轮载内边缘表面处较大,当模量比分别为0.5、8.3时出现峰值(0.32MPa左右),修补模量比宜控制在1.0~2.0之间。研究成果可为阐释坑槽修补尺寸和模量比下的路面破损机理提供力学依据。     

修补模量对沥青混凝土路面坑槽补缝界面力学影响研究

为了研究坑槽修补材料与原路面材料的模量比对补缝界面力学性能的影响,通过Goodman零厚度单元模型,利用ABAQUS软件计算在荷载作用下不同模量比的补缝界面力学指标,分析补缝处力学指标随接触摩擦系数的变化规律。研究表明:补缝界面最大拉应力和最大剪应力计算结果受接触模型类型的影响显著,当摩擦系数μ0.8时,最大拉应力随模量比的增加呈非线性递增趋势;当模量比ζ≤1.0时,纵缝顶部存在最大拉应力峰值,为0.35 MPa;在模量比为0.5的纵缝顶部和模量比为8.3的补块表面存在最大剪应力峰值,为0.32 MPa。研究成果解释了修补材料与原路面材料模量相容性导致坑槽灾变破损机理,以期为修补材料选择和设计提供参考。     

沥青道面坑槽修补界面力学行为分析

针对沥青道面坑槽修补后耐久性差及界面、角隅处很快出现二次破坏等问题,借助ABAQUS有限元软件,建立沥青道面坑槽修补三维有限元模型确定最不利荷位;然后从修补深度、水平荷载系数及轴载等角度对修补后的沥青道面坑槽界面处的正应力及剪应力进行分析。结果表明:坑槽角隅处为最不利荷位;修补深度越小,坑槽板块越容易发生挤压破坏;随着水平载荷的增加,界面处合成剪应力急剧增加,尤其是在紧急制动时,其合成剪应力将增加1.2倍以上;轴载大小与界面应力呈线性相关,轮压每增加0.1MPa,界面压应力增大14.3%,合成剪应力增大20.2%。     

机场水泥道面部分厚度修补的力学响应分析

通过建立ABAQUS三维有限元模型,计算得到飞机轮载作用下补块和原道面的结构响应空间分布规律,分析得到了部分厚度修复中补块尺寸、底面接触条件、修补材料模量差异等因素对荷载应力的影响规律,提出了部分厚度修补时应注意的问题。结果表明:原板和补块的荷载应力均随着补块长宽比的增加,荷载应力明显增加,且修补深度越浅,长宽比对补块的影响越显著,但补块深度对原板和补块的荷载应力影响均不显著;补块与原道面底面接触条件对原道面的荷载应力几乎没有显著影响;修补材料模量的变化对原道面荷载应力的影响有限,但是,随着修补材料模量的增加,补块自身所受到的荷载应力显著增加。     

沥青路面坑槽补缝界面应力集中模拟及影响因素分析

为了研究坑槽修补前后补缝界面应力集中程度,给沥青路面修补设计提供科学的理论支撑,通过建立有限元模型,计算补块与旧路面材料模量比、补缝界面接触摩擦系数和修补尺寸对应力集中系数的影响,分析了在各因素影响下其值沿圆弧界面的变化规律。结果表明:受修补料与旧路面材料的协同工作性和界面摩擦接触系数的影响,补缝界面上应力集中现象无法避免。在赤道区,柔性修补下的切向应力集中系数较大;在极区,刚性修补下法向应力集中系数较大;界面摩擦系数越大,各应力集中系数降低越明显;当坑槽修补尺寸较小时,应力集中系数基本稳定在3.0左右;而当修补尺寸较大时,其值受径宽比r/b和偏心率e/b影响显著。     

金属网加筋机场薄层沥青道面荷载应力分析

采用三维等参有限元法,分析了简易机场薄层沥青道面各层间完全连续时金属网加筋对荷载应力的影响。结果表明:半刚性基层底面拉应力随金属网的丝径、拉伸模量近似呈线性变化,随丝径和拉伸模量的增加而减小;随金属网的孔径呈曲线变化,随孔径的增大而增大;面层底面受压,应力值变化很小;表面弯沉基本不受影响。     

级配碎石基层沥青混凝土路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

预制块体路面结构力学特性的有限元计算分析

针对预制块路面结构特点建立力学分析模型,运用数值分析软件对其路表弯沉进行计算,分析预制决厚度、基层模量、基层厚度及土基模量对块体路面结构受力的影响.计算结果表明,随着块体厚度增加,路表计算弯沉逐渐减小;在块体厚度相同的情况下,基层厚度越大,路表计算弯沉越小;基层底面的弯拉应力随土基模量增大而减小.     

路基回弹模量对路面结构层受力的影响分析

通过计算不同路基回弹模量下的弯沉系数、上层底面弯拉应力系数、中层底面弯拉应力系数以及三层体系表面最大剪应力系数,得出了这些系数和路基回弹模量的关系.     

动态荷载作用下橡胶沥青应力吸收层的力学性能

利用ANSYS有限元软件对广西典型沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加动态荷载,研究橡胶沥青应力吸收层结构设计参数的变化对力学指标的影响,以及不同层间接触状态、轴载及车速下路面结构的力学指标变化规律。结果表明:当橡胶沥青应力吸收层厚度在1~5cm之间变化时,厚度每增加2cm,沥青面层层底拉应力增加8.45%,半刚性基层层底拉应力减小6.07%;橡胶沥青应力吸收层动态模量每增加1 000 MPa,面层最大剪应力和层间最大剪应力分别减小6.69%和6.76%。     

沥青路面裂缝修补结构及受力特征研究

本文根据实际沥青路面裂缝修补的结构形式,建立有限元模型进行模拟,分析荷载作用下3种工况、4种宽度的裂缝修补结构内部的受力状态,包括剪应力、拉应力和压应力的最大值及其分布位置等。结果表明沥青路面裂缝修补结构内部受力破坏的界面位于修补材料与裂缝壁的粘结面,对灌缝材料与裂缝壁间的粘结性能要求高于对材料自身的力学性能要求;竖向荷载对剪应力有较大影响,而水平荷载则影响裂缝内部灌缝材料的拉压应力。建议在进行裂缝修补时可根据交通量特点选择相应性能要求的灌缝材料。     

行车荷载下半刚性基层沥青路面结构响应及参数分析

文中将车辆荷载分为正向荷载和偏向荷载2种,并利用ABAQUS有限元软件建立基层含裂缝的沥青路面结构,重点对行车荷载下基层反射裂缝受力特性及其对参数敏感性进行分析,得到以下结论:正荷载和偏荷载作用下在路基面层裂缝位置处拉剪应力均发生突变,正荷载作用下基层反射裂缝因受压而不会扩展,而偏荷载是影响基层裂缝扩展的主要因素;正荷载下裂缝尖端的正应力及偏荷载下的裂缝尖端的正剪应力随着面层厚度和面层模量的增加而增大,随着基层模量的增加其应力减小;正偏荷载下的裂缝尖端张开型应力强度因子随面层厚度和面层模量的增加而增大,而随基层模量的增加而减小;偏荷载下的裂缝尖端剪切型应力强度因子随面层厚度和基层模量的增加而减小,随面层模量的增加而缓慢增加。     

设级配碎石过渡层沥青路面的非线性力学响应分析

为了明确设级配碎石过渡层沥青路面的结构层位功能,对其进行了非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层层底拉应力和过渡层剪应力减小;过渡层厚度增大,面层剪应力、层底拉应力和过渡层剪应力略有增大,但基层层底拉应力明显减小;基层厚度增加,面层剪应力、层底拉应力和过渡层剪应力增加,基层层底拉应力明显减小。     

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。     

非连续面倾角对岩体隧道工程稳定性影响研究

非连续面的倾角决定着工程的选址、走向以及开挖后的稳定性.通过有限元分析软件模拟得出:水平非连续面使隧道顶部产生应力集中;竖直非连续面使隧道底板部分的水平拉应力增大;倾斜非连续面使靠近它的隧道部分剪应力及变形增大,但可减小隧道底板水平拉应力.     

半刚性基层材料不同模量试验与分析

为了研究半刚性基层材料的模量特性,应用UTM材料试验机测试了3种水泥剂量的半刚性基层材料(CBG-25)在抗压和弯拉模式下的动、静态模量和相位角,分析水泥剂量、应力水平、频率、测试方法对半刚性基层材料模量和相位角的影响。结果表明:半刚性基层材料在抗压和弯拉模式下具有不同的应力依赖特性,随着应力水平的增加,抗压模量逐渐增大而弯拉模量逐渐减小;相位角随着加载频率的增加逐渐减小,抗压模式相位角为3.0°~7.2°,弯拉模式相位角为5.0°~7.1°;动态抗压模量为静态抗压模量的1.8~2.8倍,动态弯拉模量为静态弯拉模量的1.2~1.4倍,弯拉模量远大于抗压模量;顶面法动态抗压模量与侧面法动态抗压模量数值相当,顶面法抗压相位角大于侧面法抗压相位角;半刚性材料的强度和模量随着水泥剂量的提升而逐渐增大,而相位角呈逐渐减小趋势。     

基于微波加热的沥青路面永久性坑槽修补工艺

鉴于传统的坑槽修补法存在冷接缝、接缝处新旧料粘结薄弱、新料难压实、空隙率偏大易渗水等缺点导致寿命短的现状,提出了基于微波加热的沥青路面永久性坑槽修补法。采用微波加热源,新旧料温度一致,壁面为自然面,接缝可有一定倾角,粘结良好,力学计算表明可改善坑槽的拉剪应力,实现了结构永久性;采用易密实沥青混合料为修补材料,材料参数均匀、无突变,实现了材料永久性;关键施工工艺采用热沥青为粘结料、采用压缝带增强接缝粘结力及防水性能,形成了立体防水体系,实现了防水永久性。结构、材料、防水三大永久性相辅相成,基于微波加热的整套坑槽修补工艺从理论上和实体工程验证上均表明是永久性的坑槽修补法。     

不同坑槽修补法界面黏结力学性能的试验研究

为了解沥青路面坑槽修补界面的黏结性能,本文采用热料冷补法和微波就地加热修补法两种方法,对沥青混合料坑槽修补界面进行了拉拔试验和剪切试验研究,并将坑槽修补界面间的应力作为评价指标,试验结果表明:微波就地加热修补法的坑槽接缝处黏结力比热料冷补法提高50%左右。     

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。     

动载作用下半刚性沥青路面力学响应分析

为了解决陕西省高速公路沥青路面早期病害严重问题,选取陕西省典型的半刚性基层沥青路面结构,研究在动载作用下不同结构组合的沥青路面的力学响应。利用Ansys有限元分析软件对动荷载作用下的沥青路面进行仿真模拟,并提取数据进行分析,得到以下结论:随着沥青路面厚度的增加,沥青层拉应力、沥青层剪应力和半刚性基层拉应力均逐渐减小;随着沥青面层模量的增加,沥青层拉应力逐渐增加,而半刚性基层拉应力逐渐减小;该文建议沥青面层在18~20cm之间取值,半刚性基层厚度取值40cm以上。