沥青路面在不同层间状态下的受力特征及施工质量优化

针对我国目前在沥青路面设计中论假设沥青路面各结构层之间为完全连续、各向同性的弹性结构与路面的实际情况不符的问题,建立了剪切弹簧模型,并通过定义滑移系数来分析研究不同层间接触状态下对路面力学的影响。研究发现:在层间结合状态由完全结合向完全自由变化过程中,层内拉应力不断变大;当结合状态为完全自由时,下面层层底拉应力最大为0.2921MPa;层内剪应力也不断增大,最大达到226.1k Pa;路面弯沉也不断变大,当层间接触为完全自由达到最大56.32。随着基层模量的增大,相应的层底拉应力不断减小,并从基层模量为1800MPa开始趋于缓和;沥青层内剪应力不断变大,层间结合状态为完全自由时最大达到0.2347MPa;竖向压应力也随之不断变大,层间接触状态为完全连续切基层模量为2200MPa时最大,为0.6712MPa。沥青路面施工时,应严格按照规范对沥青路面的粘结层进行施工,提高沥青路面的层间抗剪强度。     

层间接触状态对沥青路面结构性能影响分析

为了研究不同接触状态(连续、弱连续、光滑3种状态)对沥青路面结构影响,采用Ansys建立了典型半刚性基层沥青路面结构模型,计算了沥青路面结构在不同接触状态下的力学响应,以及路表弯沉、最大剪应力、层底拉应力、层底拉应变对路面结构的影响。结果表明:随着层间接触从连续转变为光滑状态,路表弯沉迅速增大、相应的层底拉应力也迅速增长,进而使得横向裂缝发生几率急剧增大。因此结构层间接触状态的变化将会引起结构层内应力波动,使得主应力应变向不利方向发展,所以路面层间接触的设计和施工非常重要。     

薄层橡胶沥青加铺结构层间剪应力研究

水泥路面加铺薄层橡胶沥青功能层是一种典型的刚柔复合式路面,其受力状态可视为无限大弹性连续层状体系,该文采用BISAR软件分析层间粘结强度、沥青层的弹性模量、层间摩擦系数和加铺厚度等因素对加铺的薄层橡胶沥青层层间剪应力的影响进行计算。研究结果表明:薄层橡胶沥青层层间剪应力随着层间的接触状态而变化,层间最大剪应力的大小与位置和层间的接触状态有很大关系,层间最大剪应力随着沥青混凝土的模量的增大而减小,但减小的程度很小,甚至可以忽略,随着加铺层厚度增加,层间最大剪应力减小。     

层间接触位置和状态对沥青路面力学指标的影响

为研究沥青路面层间接触位置和接触状态对路面结构内力学指标的影响,选择典型的高速公路半刚性基层路面结构,利用BISAR3.0软件计算分析不同层间接触位置时的路面力学指标,并探讨不同基面层接触状态下沥青路面力学响应和疲劳寿命的变化规律。结果表明:面层与面层、面层与基层、基层与底基层之间在完全光滑时对拉应力、拉应变、剪应力影响显著,弯沉受层间接触位置的影响变化不大;随着基面层间滑动系数的增加,路面结构内的应力、应变逐渐增大,在完全滑动时下面层底的拉应力、剪应力和拉应变分别是完全连续时的2.93倍、2.45倍和69.36倍;在基面层间滑动系数小于0.6时沥青路面的疲劳寿命降幅较小,随后降幅逐渐增大,当基面层间完全光滑时,疲劳寿命较完全连续时下降44.5%。     

基于灰色关联理论的沥青薄层罩面层间剪应力影响因素研究

针对薄层罩面层间黏结性能不良而导致路面出现推移、拥包、滑动等早期病害的问题,采用Bisar3.0程序讨论了典型半刚性基层沥青路面不同薄层厚度、荷载、层间接触状态和水平力系数下的薄层层间剪应力τmax大小规律,在此基础上,利用灰色关联度法对影响层间最大剪应力的因素进行了分析。结果表明:随着薄层厚度、摩擦参数、荷载和水平力系数的增大,薄层层间最大剪应力分别呈现出逐渐减小、总体增大、增大以及增大的趋势;薄层层间最大剪应力与薄层厚度、荷载、层间接触状态和水平力系数之间的灰色关联度分别为0.744 5、0.847 1、0.769 5、0.686 9,均大于0.65,表明4种因素对薄层层间最大剪应力有较大影响。     

实测轮胎荷载作用下层间接触条件对沥青路面力学响应的三维有限元分析

实际道路中层间接触状态非常复杂,层间接触状态对路面的使用性能有直接影响;并且轮胎与路面的接地形状随着轮胎负荷及胎压的不同呈现出明显的非均匀分布,路面结构内的力学响应也随之发生不规则变化。基于此,采用三维有限元方法,分析在实测轮胎荷载作用下,完全连续、基、面层间光滑两种层间接触状态时,柔性基层和半刚性基层路面力学响应的差异。分析结果表明,层间光滑时面层内的最大剪应力以及层底拉应变均明显增大,相应路面车辙和开裂的机率大大增加,因此必须高度重视层间处理工艺。     

半刚性沥青路面基面层间不同结合状态下的力学分析

针对半刚性沥青路面的基面层间的不同接触状态,采用BISAR 3.0(BitumenStress Analysis in Road)程序对旧水泥混凝土路面上半刚性沥青路面加铺层结构进行了应力分析,结果表明基面层间的最大剪应力及沥青层和基层的层底最大拉应力随着接触状态的劣化而增大.因此,良好的基面层结合状态可提高加铺层的抗疲劳开裂能力及层间抗剪切推移能力.     

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%。     

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。     

基于剪切弹性柔量的基-面层间接触状态及路面力学响应分析

为研究半刚性基层与沥青面层的层间接触状态对路面结构力学响应和疲劳寿命的影响,选取典型半刚性基层沥青路面结构,采用Bisar3.0软件中的剪切弹性柔量参数AK作为基-面层层间接触状态的评价指标进行路面结构力学计算,分析不同层间接触状态下沥青路面结构的应力、应变、弯沉等力学指标的变化规律,并计算了层间不同接触状态下路面结构的疲劳寿命.结果显示:剪切弹性柔量可以较好的表征基-面层层间接触状态;弯拉应力和剪应力受基-面层间接触状态的影响较大,当基-面层间接触状态由连续变为滑动时,沥青层底弯拉应力的涨幅为528.25％,沥青层底剪应力的涨幅为157.3％,而弯沉受基-面层间接触状态的影响较小;基-面层间保持连续的接触状态可以提高层间抗剪切能力,延长路面的使用寿命.     

旧沥青路面加铺层力学响应分析

在旧路升级改造中,新旧路面材质、模量等参数相差较大,旧路面自身也有不同程度的老化,使得层间更是环节薄弱,层间的抗剪切问题也更加复杂,分析旧沥青路面加铺层力学响应,为合理设计路面结构提供参考。文章应用ABAQUS软件计算了不同旧路模量和层间接触状况下的弯沉、加铺层的层底拉应力、层底横向剪应力和层底纵向剪应力,并分析了其变化规律。结果表明:旧路模量主要影响加铺层层底拉应力,对新旧路层间剪应力和弯沉的影响比较小;层间粘结状况对加铺层层底拉应力和新旧路层间剪应力都有很大的影响,对路面弯沉的影响比较小,良好的层间粘结可以减小路面弯沉和加铺层层底拉应力,并减小路面滑移。     

山区高速公路长大纵坡段沥青路面剪应力分布研究

由于地形限制,长纵坡、大纵坡在山区高速公路中屡见不鲜,且该类路段易发路面的车辙和推移病害。选取三类常见的沥青路面,对长大纵坡段的沥青路面力学行为模式进行分析,考虑重载因素及层间不完全连续,利用壳牌设计软件Bisar3.0计算不同纵坡下不同路面形式的剪应力。结果表明：三类沥青路面的最大剪应力随路面纵坡增大呈较小的下降趋势;柔性路面最大剪应力往往出现在路面表层,我国常用的半刚性路面、复合式路面最大剪应力出现在中面层,设计中应加强中面层的抗剪切、抗车辙设计;层间不完全连续接触使三类路面在面基结合面上剪应力骤降。     

沥青路面动力响应影响因素有限元分析

应用有限元软件Abaqus,建立了沥青路面结构动力分析三维有限元模型,应用该模型,分析了温度、层间接触和荷载等因素对沥青路面结构动力响应的影响规律。结果表明:路面结构各层动力响应受温度的影响较为显著,随着温度降低,面层模量增大,面层层底由受压状态变为受拉状态;不同层间界面的层间接触状态对路面结构各层动力响应量的影响程度不同,基层层底拉应力受基层与底基层层间接触条件的影响最为显著;路面结构各动力响应量随轴重的增加均显著提高,各动力响应量峰值与荷载幅值之间近似呈线性增长关系,不同轴型作用的多轮荷载沿深度方向的叠加效应明显。     

基于摩擦特性的沥青路面坑槽补缝处力学行为分析

针对沥青路面坑槽补缝处黏结失效、力学性能退化严重等问题,研究坑槽修补尺寸及修补料与原路面材料的模量比对补缝处力学响应的影响,结合Goodman零厚度单元模型,利用有限元计算修补尺寸和模量比与荷载耦合作用下补缝处的力学指标,探讨补缝处力学指标随接触摩擦系数的变化规律。研究表明:不同接触模型对补缝最大拉应力和最大剪应力计算结果影响较大,不同修补尺寸条件下,纵缝最大拉应力出现在顶部,随着长宽比的增大呈先减小后增大趋势;剪应力在修补尺寸为100cm×100cm×9cm时有最大值,不同模量比时,随着接触状态的恶化,纵缝顶部最大拉应力不断增大,在模量比小于1.0时出现峰值;最大剪应力在纵缝顶部和轮载内边缘表面处较大,当模量比分别为0.5、8.3时出现峰值(0.32MPa左右),修补模量比宜控制在1.0~2.0之间。研究成果可为阐释坑槽修补尺寸和模量比下的路面破损机理提供力学依据。     

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...     

沥青路面结构参数变化对结构特性的影响分析

结构层厚度和模量是沥青路面结构设计中的重要参数。该文采用三维有限元计算模型,分析了路面结构厚度和模量变化时的力学响应变化趋势。结果表明,随着沥青层厚度的增加与半刚性基层厚度的减少,最大弯拉应变呈明显的减小趋势;随着基层模量的增加,最大剪应力呈明显的增大趋势。分析结果为设计长寿命沥青路面提供了力学理论基础。     

隧道复合式路面层间剪应力分析及面层厚度设计

针对隧道复合式路面沥青面层厚度设计中存在的问题,以层间剪应力为控制指标,引入层间剪切弹性柔量,利用Bisar3.0软件,分析部分连续结合状态、连续状态下的层间剪应力和5种不同面层厚度下的层间最大剪应力;考虑复合式路面温度场和层间剪应力的差别,分别对隧道进出口和中部面层厚度进行设计。结果表明,部分连续结合状态下,水平纵向剪应力和最大剪应力都较小,但不能依据层间结合状态来减小剪应力,考虑到新建工程结合状态良好,宜采用连续结合状态分析层间剪切力;随着沥青面层厚度的增加,最大剪应力逐渐降低;设计中隧道中部沥青面层厚度可比进出口处小2cm左右。     

层间接触对冷再生基层路面结构性能的影响

为研究冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对沥青路面结构性能的影响,选取典型大中修冷再生沥青路面结构,采用BISAR 3.0软件对路面结构在不同层间接触状态下进行力学计算,进而对路面结构的力学指标、极限轴载与疲劳寿命进行分析。结果表明:冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对极限轴载的影响较大,对疲劳寿命的影响更大;层间接触状态由连续变为滑动时,对路表弯沉与层底拉应力有增大的影响,对层底压应力有减小的影响;冷再生沥青路面设计等级越高,对冷再生基层与铣刨旧路层间接触状况也要求越高。     

某国道“白加黑”沥青薄层罩面力学响应分析

为研究水泥砼路面上沥青薄层罩面的力学行为，结合湖南省某国道改造项目工程实例，运用BISAR3.0程序对沥青薄层罩面及其层间的力学响应规律进行分析。结果表明，层间结合状态对“白加黑”薄层罩面层内拉应力和拉应变影响显著，从完全连续到完全光滑，最大拉应力和最大拉应变显著增大，所以应加强沥青罩面层与旧水泥砼路面之间的粘结；超载对剪切应力影响显著，通过增大罩面层的模量可以有效减小沥青层的剪切变形；罩面层厚度对最大剪应力τmax 的影响，层间连续时以3 cm为界，层间光滑时以4 cm为界。     

沥青混凝土路面结构组合力学分析

沥青混凝土路面面层厚度和基层模量是路面结构设计中的重要参数。采用3种典型路面结构,分析基层模量变化时的面层最大剪应力和层底弯拉应变的变化趋势。结果表明,增加沥青混凝土层厚度和增大基层模量能减小层底弯拉应变,有利于获得更长的结构疲劳寿命。同时,基层模量增大使面层剪应力增大。为此,在原有的层底弯拉应变和基顶压应变指标的基础上,提出增加抗剪指标以控制基层模量在合理范围内,防止出现过早的局部损坏。最后,提出了长寿命沥青混凝土路面组合设计的建议。