基于不同拼接方式的旧水泥路面扩建受力分析研究

为研究高速公路旧水泥路面改扩建中不同拼接方式对路面结构的应力影响,以广西柳南高速公路四车道改八车道扩建工程为研究对象,对7种不同的路面拼接方式分别建立有限元模型,分析路面结构层在不同搭接宽度下拉应力及剪应力。研究表明:不同搭接宽度下,老路混凝土板层出现拉应力集中现象;随着搭接宽度增加,新路水泥稳定碎石层最大拉应力、老路二灰稳定碎石、混凝土板层最大剪应力呈上升趋势,其余各结构层最大拉应力、剪应力出现不同程度减少,剪应力变得更为均匀;新旧路面合理的搭接宽度以50 cm左右为宜。     

改扩建工程拼接路面受力分析及拼接方式

路面拼接是高速公路改扩建必须要面对的问题,其拼接方式对路面结构的应力应变分布及稳定性有重大影响.应用ABAQUS有限元软件分析不同搭接宽度的路面力学响应,并在变化荷载位置情况下,分析沥青混凝土层的拉应力、剪应力变化,得到以下结论:路面层进行搭接后与不进行搭接相比层间最大拉应力、剪应力显著减小;设搭接时,最大拉应力随搭接...     

水泥混凝土路面拓宽结构设计的力学分析

针对水泥混凝土路面拓宽结构的受力特征,通过现行设计规范中复合式路面疲劳应力验算、采用有限元对等厚度及变厚度拼接面板板边(纵向板中)位置的拉应力、拉杆受力计算和接缝剪应力的验算。结果表明:采用等厚度拼接方案板边纵向拉应力小于变厚度结构,拉杆受拉应力及接缝位置剪应力则大于变厚度拼接方案,但仍可满足沥青罩面抗剪强度的设计要求。     

机荷高速公路改扩建路面拼接设计要点研究

新旧沥青路面的拼接是高速公路改扩建工程设计和施工的难点及重点。以机荷高速公路改扩建路面拼接设计为例，通过数值模拟和理论分析提出新旧路面拼接设计所需考虑的因素、受力特性、技术需求、注意事项等。分析认为，新旧路面拼接台阶宽度宜在120 cm范围内尽可能取上限值；拼接缝位置宜避开轮迹带范围，有条件时应设置在轮迹带范围外0～50 cm区域内。     

道路拓宽中路面拼接台阶尺寸的分析

通过有限元计算分析,研究了新老路面拼接台阶尺寸对拼接结构受力的影响,并提出了适宜的台阶宽度,包括面层台阶的尺寸和基层台阶的尺寸,为实际工程提供指导及借鉴。通过计算分析2种路面结构下,不同面层或基层台阶尺寸时新老路面结构的顶面变形、最大剪应力及层底剪应力,表明设置台阶有效降低了拼接路面结构中的剪应力及新老路面拼接面两侧的不协调变形。在台阶尺寸方面,面层拼接台阶的宽度大于20 cm即可,基层台阶宽度宜为40cm至60 cm。     

道路扩建工程中路堤拼接部力学特性研究

道路扩建工程中加宽路堤的填筑将会改变原有路基、路面的应力场和应变场,引起新旧路堤拼接部产生不均匀塑性累积变形和附加应力。文中研究了道路扩建工程中路堤拼接部力学特性。结果表明,道路加宽后路面最大剪应力出现在新旧路堤拼缝旧路侧1m左右的位置,最大横向拉应力出现在路堤中线位置。剪应力相对拉应力较小,应加强拼缝处的抗拉性能。道路加宽宽度越大,对地基和路堤的沉降影响越不利。道路扩建工程须重视拼接部位地基和路堤不均匀沉降及其引发的病害,并采取适当的措施予以解决。     

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.     

层间脱空时水泥混凝土路面的荷载应力特征

针对水泥混凝土路面层间脱空问题,采用有限元方法,建立了弹性半空间地基上考虑脱空的三维路面结构模型,计算了板角、接缝和板中3种脱空位置处脱空面积对面层荷载应力的影响。结果表明:对于板角脱空,脱空长度与宽度接近时,面层荷载应力最大;对于接缝中部脱空,平行于接缝方向的脱空越多,面层应力分布越不利;对于板中脱空,面层应力对脱空形状的敏感性较低。无论脱空位置如何,面层底部最大弯拉应力均随脱空面积、荷载大小的增加而增大,但与板角脱空和接缝脱空相比,板中脱空对面层应力的影响较小。     

重交通荷载下的沥青路面结构力学响应研究

文章针对广西典型沥青路面结构,进行了5个等级的均布荷载作用下的路面结构有限元力学响应计算。结果表明:重载交通条件下,面层是沥青路面结构受力的最不利位置,最大压应力出现在表面;重载将会大幅增加面层及基层的弯拉应力、弯拉应变,上面层和下面层底面弯拉应力不同,上面层为负值,下面层为正值;重载将会导致层间剪应力的大幅增加,面层是剪应力主要集中的区域。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。     

重载交通对混合式基层沥青路面结构力学响应研究

通过运用ABAQUS有限元软件建立混合式基层沥青路面结构三维模型,针对不同轴载作用下的路面结构力学响应展开模拟分析,得出以下结论:随着轴载的增加,混合式基层沥青路面结构的路表弯沉、层底拉应力、层底压应力以及面层最大剪应力均逐渐增大;在轴载作用下,路面结构的路表弯沉、压应力及沥青面层的拉应力沿路面宽度方向呈"W"型对称分布,基层拉应力则呈倒"U"型对称分布;沥青面层的最大剪应力随着路表深度增加呈先增后减变化,而路面结构的压应力则随之逐渐减小。     

水泥混凝土拓宽罩面工程碾压混凝土刚性基层应用研究

针对水泥混凝土路面拓宽罩面结构的受力特征,通过现行设计规范中复合式路面疲劳应力验算、采用有限元对碾压混凝土刚性基层拼接面板板边(纵向板中)位置的拉应力、拉杆受力计算和接缝剪应力的验算.结果表明,尽管随着汽车荷载作用位置不同,沥青罩面层底、混凝土板顶和拉杆的受力有所差异,但均可满足沥青罩面抗剪强度的计算要求.     

Analysis of Asphalt Pavement Structural Premature Damage Position and Countermeasure

为了分析沥青路面结构早期损坏发生的层位,采用有限元方法对目前常见的半刚性基层沥青路面建模,模拟分析了动静荷载作用下沥青路面各结构层的应力应变特性及最大剪应力随路面深度变化特点,从路面力学响应的角度分析了路面早期病害类型出现的层位以及各个层位应具备的抗病害的特性,进而对抗病害时策进行了试验路研究.研究结果表明,距沥青路面路表0～3 cm的区域应力三向受压应力波动较大;距路表2～10 cm的区域属于高剪应力区域,易发生车辙;沥青路面层底在静栽作用下受拉应力作用,在循环动载情况下受拉压重复作用易发生疲劳破坏.     

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%。     

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。     

水平荷载对复合路面沥青加铺层结构的影响

根据实测车轮接地压力简化分布形式,采用ABAQUS有限元软件建立了PCC＋AC复合路面有限元三维分析模型,考虑最不利荷位和水平力系数进行复合路面沥青加铺层力学响应的数值分析。结果表明：与仅考虑垂直荷载的传统分析相比,不同的力学指标对应的最不利荷位不同。考虑水平荷载后各力学响应指标随着水平力系数的增加而快速增大,影响程度从高至低依次是最大拉应力、最大拉应变、接缝两侧的弯沉差、MISES等效应力、最大剪应力;当水平力系数≥0．2时,加铺层中的最大拉应力和拉应变的位置将由层底转到层表（增加“表”字）面,此时加铺层表面比层底更容易产生张拉裂缝。     

荷载与温度耦合作用下“白加黑”复合式路面沥青加铺层的受力分析

为研究正常使用状态下"白加黑"路面沥青加铺层结构的受力性能,利用Ansys有限元分析软件构建路面结构模型,根据不同车轮作用位置,分成不同工况考虑温度与车辆的耦合作用,分析降温前后最大应变变化情况及出现的位置,发现降温变化对沥青加铺层结构的不利影响,并探讨较易出现裂缝的位置及裂缝的形式。分析结果表明:温度变化尤其是降温过程会大幅增加加铺层底张拉应变,加速其裂缝的产生;张拉裂缝与剪切裂缝可能出现在距水泥路面接缝1/2车轮范围内的区域,其中接缝区域较易出现剪切型裂缝,剪切裂缝一般为上宽下窄,张拉裂缝为下宽上窄。进行"白加黑"路面沥青加铺层裂缝的防治,要重点防治接缝区域的剪切裂缝和距接缝1/2车轮范围内的张拉裂缝。     

交通荷载作用下路面结构动态响应分析

为研究路面结构在交通荷载作用下的动态响应,应用ABAQUS软件建立路面的三维有限元模型。探讨了3种路面结构在交通荷载作用下的动压应力和拉应力、水平剪应力和竖向位移等指标。研究结果表明：（1）3种路面结构的最大压应力随着深度的增加逐渐减小,且都在深度0.30m附近出现显著变化;随着所受轴载的增加,结构层面层承受的压应力也随之增大,并向深处扩散;当车载为150kN时,面层所受的压应力为0.15~0.25MPa,而车载为450kN时,基层内的压应力以达到0.15~0.25MPa;在正常行驶情况下,行驶速度为100km/h时,荷载经过时,最大压应力显著变化范围位于0~0.3m深度处;（2）3种路面结构所受的剪应力相对于压应力和拉应力来说较大,这说明汽车在行驶过程中对路面结构的剪切破坏更为明显;（3）前两种路面结构型式中的拉应力整体上呈现先增后减的变化,且都在路面面层出现较大的拉应力,第3种路面结构型式的拉应力基本上呈递增型式,但在0.3m深度以下增长缓慢,路面底基层仍然承受一定的拉应力;（4）通过将试验数据和模拟数值进行对比分析,模拟数据基本与试验实测数据一致,说明建模时所选取的参数能够较好的模拟移动行车荷载对路面的影响;将路面结构所用材料的抗折强度与无侧限抗压强度同模型的模拟值进行对比,得知不同中方案中路面的材料强度储备充分,能满足行车荷载所产生的压应力和拉应力,路面结构设计满足要求。     

钢板组合梁桥横向U型筋湿接缝力学性能试验研究

针对传统钢板组合梁桥湿接缝焊接工程量大、安全储备较难保证等问题,提出横向U型筋湿接缝结构,研究其受力可靠性。考虑横向U型筋不同搭接形式及长度,选取并制作支座墩顶中间位置横向U型筋湿接缝试件进行静力拉伸试验、支座墩顶钢主梁位置横向U型筋湿接缝试件进行动力疲劳试验,分析试件裂缝发展、破坏形态和钢筋应力的变化规律。结果表明:静力拉伸试验下,横向U型筋湿接缝施工缝处会较早产生裂缝;横向U型筋采用焊接或增加搭接长度可减小钢筋平均应力。动力疲劳试验下,混凝土开裂会造成横向U型筋应力转移,开裂荷载附近横向U型筋应变变化较为明显,开裂后横向U型筋应力呈非线性增长。静、动力试验过程中,横向U型筋结构裂缝发展及钢筋受力均满足设计要求,力学性能较好。     

接缝对旧水泥混凝土破碎板加铺层结构内力影响分析

旧水泥混凝土路面存在的接缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一.为此,建立三维有限元模型,分析了水泥混凝土破碎板裂缝接触状态,系统研究了水泥混凝土路面破碎后接缝变化对破碎板沥青加铺层结构荷载应力及温度应力的影响规律.结果表明:接缝宽度的适当减小虽然使加铺层接缝两侧弯沉值有所增加,但有利于降低加铺层中的荷载应力、温度应力,特别是大大降低弯沉差.建议在旧水泥混凝土板破碎实际施工中,尽量减小接缝宽度.     

沥青砼路面基层及面层模量参数分析研究

因汽车超载、超速等问题,沥青砼早期损害成为路面结构养护运营的关键。文中以一种半刚性基层沥青砼路面结构为对象,利用层状弹性体系理论建立ANSYS有限元模型,对比分析其在标准轴载作用下面层及基层模量参数变化时的应力及变形等受力性能。结果表明,随着面层模量的增大,半刚性沥青砼路面结构的竖向位移、最大应力减小,最大剪应力增大;随着基层模量的增大,半刚性沥青砼路面结构的竖向位移及最大剪应力减小,最大应力先增大后减小。