沥青路面结构在不同层间接触状况下的抗车辙性能分析

文中通过建立二维有限元模型,分析了不同层间接触状态下柔性基层和半刚性基层沥青路面的车辙变形情况和力学响应。结果表明:结构层之间的紧密接触能提高路面结构的抗车辙能力;相同工况下,半刚性基层沥青路面抗车辙能力优于柔性基层路面;同时沥青面层和基层间的接触状态影响大于沥青面层之间接触状态;同时在超载的情况下,如要控制车辙变形,层间接触是否紧密就显得尤为重要。     

沥青碎石联结层的设计参数分析

为确定沥青路面柔性基层与半刚性基层的复合基层合理结构,利用BISAR程序,通过变化面层厚度、柔性基层与半刚性基层厚度,对复合基层沥青路面进行结构内力响应分析,并建议设计参数。同时,对重载作用下复合基层路面结构力学响应进行分析,计算不同轴载作用下,路面各层底应力、各结构层的顶面压应力及层面剪应力,并对其分布规律进行探讨。     

半刚性基层沥青路面基-面层间界面强度研究

半刚性基层沥青路面中,半刚性基层和沥青混合料面层两种材料性能差异较大,基-面层间界面的良好连接至关重要。采用BISAR软件分析基-面层间应力,得出基层、面层的模量和厚度变化对界面剪应力和正应力的影响规律。采用自制夹具进行层间剪切试验,研究了剪切速率和试验温度变化与基-面层间界面剪应力之间的关系;回归拟合表明,路面结构的层间剪应力与剪切速率、试验温度具有较好的相关性。     

层间接触状态对沥青路面结构力学响应的影响

沥青路面中层间接触状态非常复杂,它对路面的使用性能有直接影响。针对我国当前采用的典型半刚性沥青路面结构,采用GAMES多层弹性体系计算程序,系统分析了层间接触状态对表面弯沉、表面拉应变、面层内剪应力、沥青层底拉应变以及沥青层底剪应力的影响。分析结果表明:层间接触状态的变化对沥青层底的拉应变影响最为显著,其次为基面层间的剪应力,对路表的拉应变和基层底拉应变影响也较为明显;相对而言,路表弯沉、面层内最大剪应力对层间接触状态的变化不敏感。     

沥青路面最大剪应力分析

采用ABAQUS软件对典型半刚性基层沥青路面及桥面铺装层中最大剪应力影响因素及变化规律进行了计算与分析。分析表明：半刚性基层沥青路面与水泥混凝土桥面铺装层最大剪应力分布与变化规律基本一致,在相同荷载条件作用下,最大剪应力水平亦接近;最大剪应力与车辆垂直荷载和水平荷载作用呈正比关系,最大剪应力受其影响显著;最大剪应力随着面层或铺装层厚度、模量的增加而相应地变小,随着半刚性基层厚度与模量的增加而变大。以上抗剪影响因素及变化规律的研究为解决车辙问题提供了一定的理论基础。     

刚性基层复合式沥青路面层间剪应力分析

针对刚性基层复合式路面容易出现的层间剪切滑移破坏问题,选取由水泥混凝土基层、层间粘结层、沥青混凝土面层组成的复合式结构为研究对象,分析了在不同层间结合状态下,刚性基层与柔性面层的层间最大剪应力的分布规律,以及基面材料参数对层间最大剪应力分布的影响．     

耦合场下吐鲁番半刚性沥青路面三维有限元分析

基于吐鲁番地区半刚性沥青路面车辙和横向裂缝病害严重的问题,对耦合场下的半刚性沥青路面进行力学响应量的分析。利用ANSYS软件对半刚性沥青路面结构建立三维有限元模型,在施加太阳辐射等温度荷载的同时施加车辆荷载,研究吐鲁番地区半刚性沥青路面在耦合场下的力学响应量,为吐鲁番地区半刚性沥青路面结构组合设计提供一些建议。分析结果表明:沥青面层厚度对沥青层最大剪应力和半刚性基层最大拉应力有着明显的影响,并建议吐鲁番地区沥青面层厚度取值为16~18 cm;沥青层最大剪应力和半刚性基层最大拉应力在7~13点,分别增加了4.5%和5.8%。     

甘肃半刚性沥青路面结构的温度场及温度应力三维有限元分析

基于甘肃地区半刚性基层沥青路面横向裂缝严重的现状,对该地区半刚性基层沥青路面温度场以及温度应力进行分析;借助ANSYS有限元软件,对甘肃地区常见的半刚性基层沥青路面结构建立三维有限元模型,并施加气温和太阳辐射等热荷载,求解得出甘肃半刚性基层沥青路面温度场以及温度应力的变化规律,为甘肃地区半刚性基层沥青路面结构的设计提供一些参考意见。结果表明:沥青面层厚度的变化对沥青路面温度场和温度应力的影响较大;沥青层顶和层底的温度差随着面层厚度增加逐渐增大,而沥青层温度分布梯度随着面层厚度的增加逐渐减小;沥青面层越厚,沥青层上半部分温度应力扩散得越快,沥青层下半部分温度应力扩散得越慢。     

复合式基层沥青路面结构剪应力研究

复合式基层路面结构就是在半刚性路面结构的基础上,在半刚性基层与沥青混凝土面层之间增加了一层起应力分散作用的柔性材料,为此针对3种复合式基层沥青路面结构,选取其中两种用BISAR 3.0和MATLAB 7.0对其剪应力进行了研究。结果表明,荷载横断面上,剪应力的最大值在单圆荷载两侧的路表面以下一点;选择抗剪性能良好的中面层材料和处理好面层与基层之间的过渡对于延长整个路面的使用寿命同等重要;较厚的沥青面层结构能延长路面的疲劳寿命。     

超载条件下混合式基层沥青路面层底拉应力研究

分析半刚性基层的缺点,提出混合式基层沥青路面结构,并给出超载条件下轴载计算参数。采用Bisar3.0软件,计算在完全连续、部分连续和完全光滑三种界面条件下混合式基层沥青路面各结构层层底拉应力。结果表明,在完全连续条件下沥青层不会产生拉应力,路面内部拉应力最大值出现在半刚性基层底部;当沥青层与半刚性基层之间的接触条件由完全连续向完全光滑转变时,沥青层层底和半刚性基层层底的拉应力逐渐增大;在三种界面条件下,沥青面层表面轮隙中心处都出现较大的拉应力。     

Mechanical properties of asphalt pavement structure in highway tunnel

A linear full 3D finite element method （FEM） was performed in order to present the key design parameters of highway tunnel asphalt pavement under double-wheel load on rectangular loaded area considering horizontal contact stress induced by the acceleration/deceleration of vehicles. The key design parameters are the maximum horizontal tensile stresses at the surface of the asphalt layer, the maximum horizontal tensile stresses at the bottom of the asphalt layer and the maximum vertical shear stresses at the surface of the asphalt layer were calculated. The influencing factors such as double-wheel weight; asphalt layer thickness; base course stiffness modulus and thickness; and the contact conditions among the structure layers on these key design parameters were also examined separately to propose construction procedures of highway tunnel asphalt pavement.     

沥青路面荷载型裂缝的剪切机理与成因分析

越来越多的研究表明沥青路面轮迹带附近的荷载型裂缝与沥青面层内较大的应力水平尤其是剪应力有着直接的关系,为了探讨其破坏机理及力学成因,基于弹性层状体系在考虑水平荷载作用下进行半刚性基层路面剪应力有限元分析,分析沥青面层内剪应力分布规律,剪应力峰值变化情况,并对剪应力和拉应力进行对比分析。结合荷载型裂缝产生位置、深度等特点可以认为其产生的主要原因不是拉应力而是剪应力,对进一步研究荷载型裂缝的破坏机理、发展规律有一定的指导意义。     

考虑层间状态的沥青面层动应变疲劳数值分析

为确定沥青层疲劳寿命与层间接触状态、温度和轴载荷等因素之间的关系,运用ABAQUS有限元软件,建立了考虑层间状态的沥青路面结构数值计算模型,分析了这些因素对沥青层底动应变的影响规律;通过引入常用的沥青路面疲劳寿命模型,构建了适用于半刚性沥青路面的沥青层或超薄路面的沥青层在多因素作用下的疲劳方程一般表达式,确立了沥青层疲劳寿命与各影响因素间的作用关系及其最不利点位.研究结果表明:层间结合系数、温度、轴载荷均对沥青面层疲劳寿命具有明显影响,且分析点位不同,影响程度不同;加强层间粘结能显著提高沥青面层疲劳寿命,在最不利分析点位处,当层间结合系数由0.5增大到0.7时,疲劳寿命提高13.6倍.      

半刚性基层模量对路面结构受力的影响

针对不同的半刚性基层模量,采用BISAR3.0计算程序进行计算,分析了面层竖向应力、面层底面及基层底面拉应力、路表弯沉、表面剪应力最大值产生的位置,以及随半刚性基层模量的变化趋势.结果表明:过大的基层模量,会导致路面车辙,发生剪切破坏、基层开裂,降低面层的疲劳寿命,但过小的基层模量又不能形成足够的强度;综合分析认为,基...     

三角形波动载作用下半刚性沥青路面动态响应量三维有限元分析

针对动载条件下半刚性沥青路面结构破坏问题,采用三角形波激励加载,考虑车辆超栽以及车速变化对路面结构动态响应量的影响,利用三维有限元数值法对超载、快速、慢速条件下的路面各结构层动竖向位移和层底动弯拉应力分布规律进行数值分析计算。结果表明,动载条件下,路表所形成的横向弯沉盆影响范围为6．2m,而基层层底沿横向0．35m范围内均承受动拉应力;车速越慢,超载越严重,路表、路基顶面的竖向动位移峰值及动弯拉应力峰值越大,在交通堵塞、长大纵坡的行驶环境中,路面材料的要求更高。     

沥青路面层间受力分析及加强层间黏结措施

基于沥青路面层间破坏原因,采用BISAR3．0软件对路面结构层间受力进行分析,探索了层间接触状态对路表弯沉及路面结构各层剪应力的影响规律,最后根据力学分析结论,提出加强路面层间黏结的措施,供相关施工参考。     

复合式路面层间剪应力分析

复合式路面的常见病害常表现为层间剪切滑移破坏.选取典型的水泥混凝土下面层、黏结层、沥青混凝土上面层为一整体,应用BISAR3.0程序,计算分析了复合式路面层间最大剪应力、剪切角及其对温度、结构层厚度、材料模量、行车荷载等参数的敏感性.结果表明:AC层厚度、黏结层模量、行车荷载对层间剪应力、剪切角影响显著,当黏结层厚度由...     

沥青路面基层与面层局部粘结失效的受力分析

采用ANSYS通用计算软件,考虑不同的粘结状态,对沥青路面基层和面层间局部粘结状态变化时,各层底面的最大主应力和最大剪应力的变化情况进行计算。结果表明:当车轮荷载作用在粘结状态变化区域时,上面层和下面层底面的最大主拉应力随粘结的失效显著增加,中面层底面的最大主拉应力和各层底面的最大剪应力受粘结状态变化的影响较小;当车轮荷载作用在粘结状态完好区域边缘时,各面层底面将产生较大的剪应力,但最大剪应力受粘结状态变化的影响较小。