采用半刚性基层预裂缝技术减少反射裂缝的方法研究

由于具有较高的强度和良好的稳定性,水泥稳定基层在我国高等级路面中得到了广泛应用,但是水泥稳定类材料容易产生收缩裂缝,在交通荷载和温度荷载的反复作用下,半刚性基层的这种裂缝很容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝.水泥稳定基层产生收缩裂缝是难以避免的,与间距大、数量少而宽的裂缝相比,问距小、数量多的细裂缝引起反射裂缝的可能性要小很多,基于这一思想,提出一种很有前途的方法--基层预裂缝技术.在水泥稳定基层材料摊铺后养护1～3 d期间内,采用振动压路机进行碾压,使其产生网状细裂缝,其主要目标是避免宽或长的裂缝的形成,产生理想的裂缝模型.与宽裂缝相比,网状细裂缝产生的应力集中程度要小很多.采用有限元方法,模拟理想的裂缝模型,并对基层单宽裂缝和网状细裂缝模型沥青路面在车辆荷载作用下的力学响应进行对比分析,模拟分析表明基层预裂缝技术是一种非常有效的减少反射裂缝的方法.     

Mechanism Analysis of Pre-cracking Technique Based on Cohesive Zone Model

基于水泥稳定基层产生收缩裂缝难以避免,并容易扩展到沥青面层而形成反射裂缝,故在水泥稳定基层材料摊铺后养护的1～3d内,采用振动压路机进行碾压,使其产生网状细裂缝,避免产生宽或长的裂缝,形成了理想的裂缝分布模式.采用内聚力模型对裂缝分布模式进行模拟,并对预裂缝技术的机理进行了理论分析.结果表明:与间距大、数量少而宽的裂缝相比,间距小、数量多的细裂缝引起反射裂缝的可能性要小很多,预裂缝技术释放了早期水泥稳定基层内部由于干缩和温缩蓄积的部分能量.根据能量最小原理,系统的能量越小,系统越稳定.基于能量法的内聚力模型能较好的模拟裂缝,解释了预裂缝技术的本质机理,为预裂缝技术的应用提供了良好的理论基础.     

半刚性基层预压裂技术施工质量控制

由于水泥稳定基层材料产生收缩裂缝,在荷载作用下容易反射到路面,形成反射裂缝,采用半刚性基层预压裂技术对其进行处理,可以大大减少收缩裂缝的数量和严重程度。实践表明,预压裂技术施工工艺简便,是一种理想的减少反射裂缝的旋工措施。     

采用预裂缝技术减少水泥稳定类基层收缩裂缝

由于水泥稳定基层材料产生收缩裂缝难以避免,在荷载作用下,容易反射到路面形成反射裂缝,采用半刚性基层预裂缝技术对其进行处理,可以大大减少收缩裂缝的数量和严重程度(宽度和长度)。其施工工艺简便,就是在水泥稳定基层材料正常摊铺压实后1～3d内,采用钢轮振动压路机开到最大振幅进行稳步碾压。由于水泥稳定材料的自愈能力,振动碾压造成的强度暂时损失会随着时间逐渐恢复,因此预裂缝技术不会对基层结构产生破坏,也不会造成基层强度的降低。室内进行振动压实模拟,并采用无侧限抗压强度试验和收缩试验对碾压时机进行预判,现场碾压遍数和碾压时机采用土壤刚度仪进行控制。实践表明,预裂缝技术是一种有效而且廉价的减少收缩裂缝的施工措施。     

旧板破裂尺度对沥青加铺层反射裂缝及旧板回弹模量实测值影响分析

通过对旧水泥混凝土路面板进行破裂稳固处理,使板块有效尺寸减小,可以抑制或消除旧水泥混凝土路面上沥青加铺层内的反射裂缝。通过建立有限元模型,模拟分析了水泥混凝土路面板不同破裂尺度对沥青加铺层荷载应力、温度应力的影响。模拟分析结果表明,随着水泥混凝土板块尺寸的减小,沥青加铺层的荷载应力有一定程度的降低,而温度应力则出现大幅度的降低,最大温度应力出现在旧板块边缘中间处的沥青加铺层层底,说明破裂旧水泥混凝土路面能有效地控制沥青加铺层反射裂缝的产生。结合试验路的承载板试验数据,分析表明破裂后路面板块尺寸越小,旧路面作为新加铺层基层其回弹模量值越小,承载能力就越低。综合旧板块破裂尺度和反射裂缝与回弹模量的关系,建议旧路面板的破裂尺度宜在50~80 cm之间。     

水泥稳定砂砾基层温缩裂缝间距的有限元分析

为了研究东北季冻区水泥稳定砂砾基层施工期间收缩变形产生裂缝的机理和控制裂缝的措施,对实际工程进行裂缝状况调查,并采用温缩应力公式和有限元法计算水泥稳定砂砾基层温缩裂缝间距,与实际调查的裂缝间距进行了对比,分析了不同工况基层裂纹尖端的应力强度因子.结果表明,有限元法计算水泥稳定砂砾基层的温缩裂缝间距的临界值是15.8m,比较接近实际调查结果;加铺沥青混凝土路面层可减小基层温度场范围,延长温缩裂缝间距,有效减少基层温缩裂缝.     

薄层沥青混凝土路面裂缝防治措施研究

我国二、三级公路一般采用半刚性基层和较薄的沥青混凝土面层。半刚性基层承载能力强,但是容易产生裂缝,并会逐渐在沥青混凝土面层上形成反射裂缝。面层裂缝是我国沥青混凝土路面的主要病害,也是引起沥青混凝土路面早期损坏的主要原因,二、三级公路面层较薄,反射裂缝更为严重。因此,研究半刚性基层的薄层沥青混凝土路面裂缝防治方法,对于提高低等级公路路面使用性能、延长公路使用寿命具有十分重要的意义。本文着重介绍“薄层沥青混凝土路面裂缝防治措施研究”科研项目的主要内容、观测结果和主要研究结论。     

沥青混凝土路面非荷载性裂缝形成机理研究

首先阐述引起沥青混凝土路面裂缝的原因可以归结为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类,温度裂缝和反射裂缝是非荷载裂缝的两种主要型式。接着从非荷载性裂缝的角度出发,详细分析了温度收缩裂缝、温度梯度裂缝和反射裂缝形成的机理,指出温度梯度是引起路面横向裂缝的主要原因,而反射裂缝是半刚性基层裂缝和温度裂缝综合作用的结果。     

冲击断裂水泥混凝土路面加铺沥青层在动态荷载下的反向裂缝轨迹

冲击断裂旧水泥混凝土路面,加铺沥青混凝土,沥青层底部弯拉裂缝会产生向上的反射裂缝.用动态三维叠层有限元模型,讨论了反射裂缝的发展轨迹.     

应力吸收层防治沥青混凝土加铺层反射裂缝机理分析及应用

通过对旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层反射裂缝形成机理分析,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置了薄沥青混凝土应力吸收层.经工程实例应用,设置应力吸收层的沥青混凝土加铺层,在温度及荷载周期性反复作用下具有较强的抗反射裂缝能力,为旧水泥混凝土路面改造工程提供参考.