基于AASHTO 2002的我国沥青路面设计参数修正

研究了不同季节对交通轴载换算、土基回弹模量的影响以及材料动态参数对路面结构设计的影响,并通过对轴载换算的季节修正,用等效土基回弹模量代替最不利季节土基回弹模量以及用材料动态模量代替静态模量,进行了路面结构设计以及综合结构设计。结果表明,不同季节对交通轴载换算、土基回弹模量存在较大影响,材料动态参数与静态参数差异较大。综合考虑轴载换算的季节修正、土基的等效回弹模量、材料的动态参数,既能满足结构性能要求,又能满足经济性要求。     

考虑季节修正系数的轴载换算方法

我国现行沥青路面设计规范在进行轴载换算时没有考虑季节变化的影响,因此,在介绍轴载换算季节修正的概念基础上,分析了季节修正系数和季节影响系数的关系,并提出了季节修正系数的建议值。     

重载条件下沥青路面按弯沉等效的轴载换算

重轴载高胎压是目前我国干线公路上重要的交通荷载条件。基于调查的重载交通轴载、胎压的组成特点,考虑干线公路路面典型结构及其材料的非线性性质,计算得到不同重轴载下、不同轮胎接地压强的理论弯沉。利用理论弯沉与轴载的关系,通过综合弯沉修正系数,按弯沉等效原则,得出在实际重轴载、高胎压条件下,考虑材料非线性的半刚性沥青路面的轴载换算指数公式,并通过实际工程测试得到了验证。进一步分析表明,在反应不同接地压强轮胎对路面损坏的不同和对轴载换算系数的影响方面,现容许弯沉公式存在不足,本文依据调查的重轴载作用特点和有关文献资料,提出了适于重载的容许弯沉公式修正式。     

基于应力强度因子的面层反射裂缝轴载换算方法研究

采用疲劳断裂理论,根据完好路面结构半刚性基层底部弯拉应力等效原则,对三维与平面应变模型荷载进行近似地等效转换。以裂缝扩展速率为等效原则,给出不同轴型和级位下荷载型反射裂缝的轴载换算系数,并与现有沥青路面设计规范进行分析比较。结果表明,基于裂缝扩展速率等效原则的轴载换算系数当轴重小于标准轴载时,比现有沥青路面设计规范中轴载换算系数略微偏大,当轴重大于标准轴载时,要偏小一些。     

分区域沥青路面轴载换算季节修正系数研究

JTG D50-2006《公路沥青路面设计规范》未考虑季节变化对轴载换算的影响,尤其在夏季或雨季等不利季节,同样的荷载对路面产生的效应与在其他季节产生的效应有差异,导致路面结构的使用性能达不到预期要求,出现提早损坏现象。文中通过分析西北地区不同区域交通轴载、温度气候、路基模量的季节分布,基于有限元模型数值分析及季节修正模型提出该地区季节修正系数,对现行规范中轴载换算未考虑季节变化这一缺陷作出补充,并通过算例对该地区进行分区域季节修正系数推荐。     

基于沥青道路土基应力参数的轴载换算

为研究基于沥青道路土基应力的轴载换算方法,选取了RIOHTRACK足尺试验路的4种沥青路面结构,分析了其在不同使用状态、不同轴重车辆加载作用下土基内部的应力响应,据此推得以土基应力为指标的轴载换算系数,分析了不同轴重下的轴载换算系数及轴载换算系数与季节、路面结构使用状态之间的关联性。同时,以选取的4种结构为原型,分别在APBI程序中建立了计算模型,计算了不同轴载不同轮迹偏移作用下路基内部的应力响应,明确了试验结果的合理性,给出了不同结构下的轴载换算系数变化规律及其建议值。结果表明:由土基应力试验数据推得的轴载换算结论的准确性不会受试验过程中轮迹偏移的明显影响;不同季节及不同路面的使用状态对半刚性基层路面、强基薄面结构路面及复合式结构路面的轴载换算系数影响较大,对全厚式沥青路面则影响不显著;在试验选取的轴重范围之内,不同轴重对应的轴载换算系数在所有路面结构中均未呈现出明显的差异性规律;对于全厚式沥青路面结构,轴载换算系数宜取为4.61,对于强基薄面结构、半刚性基层路面结构及复合式路面结构,轴载换算系数宜取为5.96。     

设再生面层的沥青路面轴载换算方法研究

首先评价了规范中轴载换算方法的不足之处,针对沥青路面结构的主要病害形式进行针对性的设计;其次通过对设再生面层的沥青路面结构型式进行调研,得出设再生面层路面结构的主要病害形式,提出以半刚性基层层底拉应力、裂缝尖端应力强度因子和路表弯沉值为指标的轴载换算;最后通过荷载作用等效原则,进行轴载换算公式的理论推导,得出轴载换算系数。结果表明,采用以半刚性基层层底拉应力和路表弯沉为指标的轴载换算系数与规范给定的换算系数较为接近,可近似采用规范中规定的轴载换算公式,而采用裂缝尖端应力强度因子的轴载换算系数较规范中规定的弯沉等效原则所得换算系数偏小。     

基于路基顶面压应变的沥青路面轴载换算方法

对于沥青路面设计,选用了路基顶面压应变为设计时的控制指标。利用BISAR程序,计算了不同路面结构在不同轴重、不同胎压下路基顶面压应变。根据轴载换算等效原则,计算了基于路基顶面压应变的不同路面结构在不同轴重、不同胎压下轴载换算指数。结果表明,不同胎压、不同轴重及不同路面结构等情况对轴载换算指数的影响较小,各种情况下轴载换算系数的平均值为0.986;并结合路基顶面容许压应变计算得到基于路基顶面压应变的轴载换算系数为4.93。分析结果可为今后路面设计方法的轴载换算提供参考。     

路面贫混凝土基层轴载换算研究

基于力学分析方法,根据等效疲劳损耗原则,分析了各级轴载换算成标准轴载的等效疲劳寿命。在大量室内小梁疲劳试验的基础上,提出了贫混凝土的疲劳方程。并由此提出了贫混凝土的轴载换算关系式。分析了单双轴在轴载换算关系的影响,提出了相关的单双轴的轴数系数,形成一个完整的贫混凝土轴载换算公式。     

组合基层沥青路面轴数系数研究

以弹性层状体系理论为基础,采用轴载换算方法,以设计弯沉值、半刚性基层层底拉应力为换算指标,通过变换不同的结构层参数及轴距计算了组合结构层沥青路面轴载换算公式中的轴数系数,并通过程序计算得出了建议轴载换算公式。计算结果与我国规范的设计方法进行了对比分析。结果发现轴数系数与轴距及结构层参数关系密切,采用拉应力指标控制轴载换算比弯沉指标更为合理;该方法计算理论与我国规范规定的设计理论相适应,但计算所得的弯沉轴数系数与规范差异很大。因此,应加强实际应用,及时根据具体实例对其进行修正。     

应用线弹性疲劳损伤理论的沥青路面轴载换算

应用疲劳损伤力学基本原理,探讨了适用于沥青路面轴载换算的新方法,并对该方法拟合的公式与规范按弯沉等效推荐的当量轴载换算公式进行了比较。计算结果表明在进行沥青路面轴载换算时,采用不同的等效换算原理,将导致非标准轴载与标准轴载当量换算系数上的不同,前者较后者大。这种差异一方面直接影响沥青路面的结构厚度设计,对设计年限内累计当量标准轴载作用次数的低估,必然导致沥青路面早期破损现象的发生;另一方面揭示弯沉等效表征的是路面结构的瞬间刚度性质,代替不了路面结构的长期疲劳强度特性。     

沥青路面轴载抗滑等效换算方法

采用与我国路面结构设计时轴载等效换算类似的方法,按照抗滑指标衰减量等效的原则建立了沥青路面轴载抗滑等效换算公式,并提出了轴数系数和轮组系数的确定方法;基于轴载抗滑等效换算公式,提出了沥青路面抗滑寿命预测方法;以某高速公路为算例,开展不同轮压下SMA16的抗滑性能衰变试验,并借鉴沥青混合料疲劳方程的获得方法,建立了SMA16基于BPN值的抗滑疲劳方程,以此为基础,应用所提出的抗滑性能预测方法预测了该高速公路路面的抗滑寿命。结果表明,该轴载抗滑等效换算方法用于高速公路沥青路面抗滑性能分析是可行的。     

豫东地区沥青路面轴载换算的季节修正

针对沥青路面设计中的轴栽换算提出了季节修正系数,以反映不同季节条件下由于路基湿度的不同造成路基路面整体刚度的变化对路面疲劳损坏的影响;并结合河南豫东地区,给出了季节修正系数口的建议值。     

沥青路面按弯沉等效轴载换算的研究

采用单轴双轮弯沉测试车 ,实测了不同轴载、轮压与路面强度下的弯沉 ,计算并分析了在不同轴重、轮压与路面强度下弯沉和按弯沉等效的轴载换算指数的变化规律。分析表明半刚性基层沥青路面轴载换算指数主要与路面结构强度、公路等级和轴重有关 ,轮压的影响并不明显 ;轴载换算采用轴重比比轮压比更准确、方便。根据实测数据推导了半刚性基层沥青路面按弯沉等效轴载换算公式 ,新公式反映了轴重、路面结构强度和公路等级对轴载换算的影响。     

层间剪应力等效轴载换算方法

为了完善现有轴载换算方法,减少沥青路面层间推移破坏的发生,首先采用有限元方法研究沥青路面层间受力状态,分析层间剪应力分布规律,为以层间剪应力为指标的轴载等效换算公式的建立提供基础资料;然后遵循轴载换算基本原则,确定了层间剪应力比系数b=0.742 7,结合前期研究建立的环氧乳化沥青黏层疲劳方程,确定了材料疲劳性能系数c=0.192,最终建立了以层间剪应力为指标的轴载等效换算公式,其中轴载换算指数n=3.9。     

Conversion Method of Axle-load for Asphalt Pavement on Steel Deck Based on Continuous Laminated Beam Model

为完善钢桥面沥青铺装设计方法,对轴载换算方法进行了研究.在现行沥青路面设计规范轴载换算方法的基础上,基于不同铺装材料疲劳试验结果,提出轴载换算指数n的建议值.在此基础上,有别于现行规范固定轴载换算计算参数的方法,提出根据铺装材料的不同,选用动态轴载换算参数的理念.采用构造纵桥向单位荷载作用下跨中横桥向荷载弯矩影响线的方法,修正叠层连续梁模型的荷载参数与当量支承刚度参数.利用修正后的叠层连续梁模型,得到轴数系数C1的计算公式.在考虑铺装材料疲劳性能的基础上,利用叠层连续梁模型计算得到轮组系数C2的建议取值.计算结果表明,除现行规范考虑的轴距与轮距外,横隔板间距、U肋间距等对钢桥面沥青铺装的轴载换算有显著影响,采用现行规范参数带来的最大计算误差可能达17倍.     

基于实测轴载谱的沥青路面轴载换算系数细化研究

为了应对货运车辆重载化和路面结构组合多样化对沥青路面结构设计的影响,如何得到较为准确的轴载换算系数显得尤为重要.采用动态称重系统(WIM),收集了3个监测断面的交通流数据,通过轴载谱分析,得到了监测断面的载重率远大于规范标准值.以实测轴载数据为基础,将轴载研究范围扩大至500 kN.以新规范中4项设计指标取代旧规范中的2项指标,通过有限元软件An-sys对不同基层路面结构相应的轴载换算系数进行了细化研究,并采用Origin对相关数据进行拟合.结果表明基于沥青混合料层疲劳等效的轴载换算系数,对半刚性基层和刚性基层路面,宜采用与轴载大小相关的线性函数;对沥青层永久变形量的轴载换算系数,上面层宜取3.0,中面层宜取3.5,下面层取宜4.0.      

混凝土路面的轴载换算新方法

本文用荷载接地面积和接地压力两个参数表征轴载的大小，对过去荷载应力有限元计算结果征新进行回归，然后根据路面结构疲劳等效的原则，给出了不同轴载的换算关系式，它较过去的轴载换算公式具有更高的精度和更好的外延性。最后，给出了各种常见车型在满载时对应于标准轴载的换算系数。     

贝克曼梁测试路基表面弯沉修正研究

用贝克曼梁法测试路基表面弯沉在公路工程中得到广泛应用,测试中由于受车型多样化、贝克曼梁弯沉仪支点和百分表支架位置以及计算理论与实际不符等影响,测得的弯沉值需要进行修正。针对以上3个方面,本文分析了非标准轴载的弯沉换算、弯沉仪支点变形和百分表支架变形对弯沉测试结果的影响、支点和支架变形对弯沉测试结果的影响。根据弹性半空间理论,建立了不同轴载作用下的弯沉换算公式;通过理论分析和验证计算,提出了实测弯沉值的修正系数。     

干线公路沥青路面典型结构的研究

考虑自然环境、交通状况、筑路材料等因素，通过路况调查和理论分析，筛选出了适宜于河南省干线公路沥青路面典型结构，路面典型结构按公路等级推荐，共3类39种结构，而且提出了轴载换算简化方法和季节修正系数，当量轴次增长率的概念。