基于疲劳损伤的沥青路面设计温度及预估模型研究

针对沥青路面结构必须控制的疲劳破坏形式,以沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳开裂的指标。通过实测沥青面层层底最大拉应变与路面结构不同深度处路面温度的相关性分析,确定了沥青路面疲劳损伤的设计温度,提出了以沥青层中间温度作为沥青路面疲劳开裂分析的设计温度和试验条件。通过实测永久性沥青路面试验路每小时的路面温度和气象数据,分析了沥青层中间温度的分布规律,对沥青层中间温度与气温、路面深度之间的相关关系进行了计算分析,建立了沥青层中间温度的预估模型。结果表明,沥青路面应变响应与温度密切相关,随着路面温度的升高,沥青层底拉应变增大;沥青层中间深度处温度与沥青层底拉应变相关性最高,采用沥青层中间深度处温度能较好地评价路面结构的抗疲劳性能。     

沥青路面路表温度预估模型研究

以山东省永久性沥青路面试验路为研究对象,通过在试验路布设气象观测站,在沥青路面结构不同深度处埋设温度传感器,实测了2007—2008年每1 h的路面温度和气象数据。以距路表面20 mm深度处的路面温度作为路表温度,研究了试验路路表温度的分布规律,对路表温度与气温、太阳辐射强度、降雨之间的相关关系进行了计算分析。考虑到降雨对路面材料热学传导参数的影响,分别研究了雨天和晴天(或阴天)两种天气情况下沥青路面路表温度与气温的相关关系,建立了基于晴天(或阴天)和雨天时路表温度的预估模型。分析结果表明,沥青路面的最高温度和最低温度均出现在距路表面一定深度范围内,雨天情况下路表温度与气温存在着密切相关性;晴天和阴天时,前1 h的平均气温和前3 h的平均太阳辐射强度可以较为准确地反映路表温度。路面温度实测值和预测值的对比表明,预估模型具有较高的预测精度和实用性。     

典型地区沥青混合料疲劳寿命动态模量代表值研究

沥青混合料在不同的试验温度和荷载频率作用下,其力学响应特征不同,不同的温度和行车荷载作用下服役的沥青路面产生的主要路面病害也不同。在沥青路面常见的病害中,疲劳破坏属于结构性破坏,可以利用行车荷载作用下的沥青面层混凝土力学响应特征参数来描述。文章通过调研内蒙古地区基本路况得到分析路面结构参数,并选取典型区域历年温度参数,利用调研所得数据,进行疲劳寿命等效温度预估分析,进一步得到疲劳寿命模量代表值。研究结果显示:典型路面结构下面层(AC-25C)的代表温度为3.1℃,疲劳寿命动态模量代表值为23291MPa。     

基于机器学习的路表温度预估方法研究

依托实测路表温度与气象数据,基于路面温度场热平衡方程,分析影响路表温度的主要因素;选取历史路表温度与气象参数作为特征,通过LightGBM(轻量级梯度提升机)对中短时间尺度内的路表温度进行预估.结果表明,水泥、沥青2种路面短期(1 h)预估结果均方根误差分别为0.82,1.12℃,中短期(3h)分别为1.31,1.86...     

行车荷载与温度综合作用下沥青路面疲劳损伤分析

沥青混合料的劲度模量是温度与荷载作用时间的函数,沥青路面疲劳损伤不仅与行车荷载的反复作用有关,而且需要考虑温度因素的影响。文中采用沥青结构层温度场预估模型和疲劳寿命预测方程,结合沥青混合料劲度模量和Miner疲劳损伤累积定律,预估并分析行车荷载与温度综合作用下沥青路面的疲劳损伤,进而对不同的行车荷载与温度组合作用下沥青路面疲劳损伤的结果进行比较。结果表明:温度对沥青结构层的疲劳损伤有较大的影响,随着温度的升高,沥青混合料劲度模量减小,沥青结构层的疲劳损伤增加;行车荷载与温度综合作用下沥青路面疲劳损伤比仅考虑行车荷载作用下沥青路面疲劳损伤增加30%~40%;考虑温度作用时,重载车辆对沥青路面疲劳损伤的影响更大。     

水-温-荷载耦合作用下沥青路面疲劳寿命预估

为精准预测沥青路面的疲劳使用寿命,基于累积疲劳损伤理论,提出路面结构内水、温度以及轴载分布耦合作用下沥青混合料疲劳寿命预测方法。通过间接拉伸疲劳试验确定路面结构下面层沥青混合料在冻融和未冻融两种条件下应变疲劳方程。依托十堰—天水高速试验段,计算设计年限内9种不同温度和10种不同轴载(共计90种)条件下设计轴载的作用次数,同时结合路面结构层底拉应变计算程序进行计算,进而得到更加精确的拉应变。基于疲劳累积损伤理论,计算沥青路面经过冻融和未冻融条件下的疲劳累积损伤,进而得到沥青路面在无水和有水影响下的疲劳寿命。研究结果表明:十天高速公路沥青路面在受水影响和不受水影响下疲劳寿命分别为8.56年和12.12年,相较于设计寿命分别降低了19.2%和42.9%,为沥青路面在结构设计中考虑水、温度以及车辆荷载影响因素提供了可靠依据。     

海南高速公路沥青路面路表温度分布规律与预估模型

为准确掌握海南地区高速公路沥青路面路表温度变化特点及规律,提出一种基于路面状态的路表温度分布规律的分析与建模方法。以海南新型交通气象站1年多的路面状态和交通气象要素的跟踪观测数据为基础,根据数据特点,制定交通气象监测数据分析流程,分析路表温度与不同季节、不同路面状态、不同时段的影响关系;在此基础上,采用统计分析方法,建立了观测点所在路段路表温度与大气温度的预估模型,并在不同路面状态下检验模型效果。分析结果表明:路表温度与大气温度具有很好的相关性,且在不同季节、不同时段下的分布特性不同,拟合的预估模型具有较好的准确性和工程适用性。     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.     

基于广东省路表实测温度的沥青路面抗滑特性研究

温度是沥青路面抗滑性能的主要影响因素,直接关系着行车的舒适性和安全性。基于广东省路表实测温度,开展气温与路表实际温度的关系研究,提出了基于气温数据的路表实际温度预测公式;通过开展路表实测温度对路面横向力系数的影响研究,建立了路表实际温度与横向力系数间的关系式,为广东省沥青路面温度的预测及抗滑性能温度修正提供依据。     

足尺路面沥青层疲劳性能试验研究

由于室内和现场条件存在的差异,室内试验建立的沥青混合料疲劳方程并不能直接应用于路面的设计和评估。该文通过对5、10和15 cm共3种不同沥青层厚的足尺级配碎石基层沥青路面进行ALF加速加载试验,采集路面温度、路表裂缝、FWD弯沉、沥青层底应变等数据,得出现场足尺路面裂缝发展规律及沥青层疲劳寿命。综合考虑沥青层底应变、模量受温度的影响,并结合室内研究成果,采用累积疲劳损伤方法分析得出现场足尺加载的疲劳修正系数,总结出系数与沥青层厚度的关系。