不同结构类型的旧路改造升级沥青罩面结构的力学响应研究

本文针对不同结构类型的旧路面改造升级中的沥青罩面结构,建立了三维有限元计算模型,计算对比了半刚性基层路面结构清除旧路面层后加铺沥青层路面结构、旧沥青路面直接加铺沥青罩面结构、旧水泥路面直接加铺沥青罩面结构的力学响应的差异性,确定了三种不同结构的最不利应力及受力位置,并对可能引起的路面病害及防治措施提出了建议,可为以后旧路面改造升级沥青罩面结构选择提供技术指导与参考。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构可靠性分析

为弥补沥青加铺层结构设计依靠工程经验和定性设计的不足,根据可靠度理论和效应-抗力概率模型提出了以路表弯沉、沥青层底拉应力和层底竖向剪应力为控制指标的旧水泥混凝土路面沥青加铺层可靠度分析方法,并运用一次二阶矩中心点法、蒙特卡洛有限元模拟计算结构抗力和荷载效应,定量得到了在两种破坏模式下5种加铺层结构的可靠度范围.结果表明采用两层及以上沥青加铺层和层间处理方案,路面使用寿命较长,可靠度较高;可靠度分析方法比经验法确定沥青加铺层结构更加科学合理.研究结果为沥青加铺层结构设计方法和方案选择提供理论基础.     

动载作用下旧沥青路面加铺混凝土路面结构力学响应分析

为了研究旧沥青路面加铺混凝土路面结构在动态荷载作用下的力学响应,利用有限元软件ANSYS建立了加铺后的路面结构有限元模型,并对模型采用了full法进行求解,通过对模型施加半正弦动态荷载,研究了旧路、加铺层的设计参数和荷载运行速度对加铺后路面结构的瞬态动力学响应,并对混凝土加铺层拉应力进行了时间历程分析。结果表明,荷载驶过混凝土加铺层瞬间会对混凝土板块形成明显的冲击作用,速度越快造成的冲击效果越不明显,旧路沥青层动弹性模量对混凝土加铺层最大拉应力影响较低,综合地基的回弹模量和沥青层厚度对最大拉应力影响较高,加铺层厚度的变化大于加铺层动弹性模量变化对拉应力的影响。     

基于可靠度理论的沥青路面结构安全性评价及示例

根据工程结构可靠度概念,在假设路面结构的强度(X)和应力(Y)均符合正态分布情况下,利用一次二阶矩模型对沥青路面结构强度抵抗外在荷载应力的概率水平暨安全性进行了评价.分析了不同可靠度系数和变异系数条件下沥青路面结构的可靠度水平.并通过对广深高速公路等实体工程沥青路面的结构安全性的计算分析,证明了将可靠度理论引入沥青路面...     

基于层间分离的PFCC-PCC路面耦合应力分析

目的:分析在原普通水泥混凝土(PCC)路面上实施聚丙烯纤维水泥混凝土(PFCC)加铺层的路面结构层间分离状态时其内部耦合应力。方法:首先根据阶跃型温度场理论得到层间分离状态下路面结构内温度场的理论解,在此基础上对比分析层间分离路面结构受行车荷载与温度应力共同作用下产生的耦合应力及二者单独作用于路面结构的叠加应力。结果:刚性路面加铺设计应按照阶跃型温度场传递方式考虑温度应力对PCC面层的不利影响;层间分离状态下路面结构内的耦合应力远远大于叠加应力,应提高加铺型路面结构的目标可靠度以满足设计年限的要求。     

旧沥青路面加铺温度及耦合应力分析

基于旧沥青路面加铺沥青面层的结构特点,利用有限元法对不同降温条件的加铺路面温度及耦合应力进行了分析,研究不同降温幅度、起始温度、加铺厚度时的变化规律,并着重计算了旧路裂缝对耦合应力的影响。计算结果表明:耦合使拉应力变小,但可能导致剪应力变大;降温速度与起始温度对加铺层耦合应力影响显著;增加加铺厚度在一定程度上可以缓解加铺层耦合应力;设计和施工中应该考虑旧路裂缝对加铺层的影响。     

旧沥青路面加铺温度及耦合应力分析

基于旧沥青路面加铺沥青面层的结构特点,利用有限元法对不同降温条件的加铺路面温度及耦合应力进行了分析,研究不同降温幅度、起始温度、加铺厚度时的变化规律,并着重计算了旧路裂缝对耦合应力的影响。计算结果表明：耦合使拉应力变小,但可能导致剪应力变大;降温速度与起始温度对加铺层耦合应力影响显著;增加加铺厚度在一定程度上可以缓解加铺层耦合应力;设计和施工中应该考虑旧路裂缝对加铺层的影响。     

基于可靠度的旧沥青路面加铺混凝土结构优化设计研究

为了更加科学合理地进行旧沥青路面加铺水泥混凝土层结构设计,该文以混凝土加铺层能够满足设计要求的可靠度为目标,考虑混凝土加铺设计中参数值的不确定性和变异性,利用Design-Expert的响应面优化功能,构造多元二次多项式来近似表达功能函数,在最优可靠度附近小范围内寻找满足要求的加铺层方案。结果表明:当量回弹模量、弯拉强度及其和弹性模量的交互作用与加铺层可靠度正相关,弯拉强度对可靠度影响最大。弯拉强度的二次方、弯拉强度和当量回弹模量的交互作用与加铺层可靠度负相关。研究结论能够为旧沥青路面加铺混凝土结构设计提供参考。     

应力吸收层厚度对沥青路面加铺层性能的影响

在原有混凝土路面上加铺沥青混合料面层,不仅充分利用原有混凝土路面的剩余强度,还能显著改善路用性能。为了改善层间粘结性能,提出了在沥青加铺层和水泥混凝土路面间铺设同步碎石应力吸收层。选择SBS改性沥青作为胶结料,建立沥青路面结构有限元模型,分析了应力吸收层厚度对加铺层路表弯沉、层底拉应力、顶面剪应力、裂缝两侧弯沉、最大剪应力的影响。研究表明:应力吸收层厚度和模量对加铺层力学性能有一定影响,应力吸收层最佳厚度为0.02m~0.025m,最佳模量为600MPa~800MPa。     

G4高速公路湖南耒宜段大修工程路面结构方案设计

介绍了耒宜高速公路原路面的多种路面结构与交通流量及路面损害情况,针对具体的路面结构与左右幅交通流量与轴载的悬殊差异,经技术经济比较,采用了在原连续配筋混凝土路面上直接加铺沥青混凝土路面结构;在原普通水泥混凝土与钢筋混凝土路面上加铺连续配筋混凝土复合式路面;在原沥青路面上进行铣刨加铺单层沥青面层与双层沥青面层、对原沥青路面进行就地热再生后加铺单层与双层沥青面层结构。     

沥青混凝土路面加铺层疲劳寿命分析

为研究沥青混凝土加铺后路面的疲劳寿命,在国内外关于沥青混凝土加铺层的设计方法、材料等基础上进行了广泛研究,采用不同的路面破损控制指标对沥青混凝土路面加铺层的疲劳寿命进行了分析。研究结果表明:以车辙和反射裂缝作为控制指标预估沥青路面加铺层疲劳寿命是可行的。因此,分析路面疲劳寿命时应从路面主要破坏特征入手,分析各个控制指标下路面的使用寿命。     

高速公路沥青路面加铺结构层后路面功能区划分研究

针对高速公路改扩建工程中加铺结构层后路面结构功能区变化问题,借助有限元分析软件ABAQUS建立了加铺结构层后路面结构数值分析模型,分析各力学指标随路面结构深度变化规律,提出划分原则和方法,从而对路面功能区进行划分。根据研究结果,可将加铺结构层后沥青路面划分为抗低温缩裂区、抗车辙功能区、抗疲劳开裂功能区(主抗疲劳开裂功能区和次抗疲劳开裂功能区)和表面功能区4部分。     

不同层位双绞合钢丝网在沥青加铺层中的力学分析

反射裂缝是旧路改造中沥青加铺层早期破坏的主要形式,为改善或预防反射裂缝,笔者提出采用土工合成材料的方法。基于双绞合钢丝网可以很好地改善路面结构的力学以及变形性能,应用通用有限元软件Abaqus,选择合适的路面结构计算参数,分析不同层位双绞合钢丝网对加铺层沥青路面力学的响应规律,确定双绞合钢丝网合理加筋层位。为以后双绞合钢丝网沥青加铺层路面的应用提供依据。     

沥青路面线性疲劳损伤特性及应力状态演变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性及应力状态演变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及二次开发平台,建立考虑路面材料线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤以及路面结构内部水平正应力的空间分布与演化规律。结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,随着荷载作用次数增加,基层层底与底基层层底损伤度均增加,但增加幅度逐渐减小;双轮中心线下靠近层底区域,考虑损伤的路面结构相比无损路面结构,水平拉应力均有所减小,且随荷载作用次数增加,水平拉应力逐渐减小,但减小的幅度逐渐趋缓。研究结果可用于路面维修养护中路面破坏区域及程度的判断,以及路面设计研究中设计指标的确定。     

旧沥青混凝土路面加铺水泥混凝土层路面结构温度应力分析

目前,国内外对普通水泥混凝土路面的温度应力进行了深入的研究,但对旧沥青混凝土路面上加铺水泥混凝土层路面结构温度应力研究尚未开展。根据路面温度应力的计算原理,以通用有限元软件ANSYS为基础,采用三维有限元法,对旧沥青混凝土路面上加铺水泥混凝土层路面结构的温度应力进行分析,探讨了加铺层路面结构层参数对温度应力的影响规律,为寻求加铺层结构设计方法提供理论基础及依据。     

广东省普通国省道典型路面结构衰变规律及养护技术

针对广东省普通国省道路面质量指数(PQI)、路况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)和车辙深度指数(RDI)等指标,研究了典型路面结构的路况衰变规律,分析了路面养护指标与使用年限的相关性关系,提出了水泥路面的二次型衰变模型和沥青路面的三折线衰变模型。通过历年数据分析表明:旧水泥路面加铺5 cm及以下沥青面层是短期提高路面技术指标的养护措施;旧水泥混凝土路面加铺8~10 cm沥青面层可有效提高路面技术指标,减缓反射裂缝的产生,是水泥路面养护投资最少的养护措施;旧水泥路面破碎后加铺新水泥混凝土的养护方案,适用于重载交通或公路纵坡较大的路面改造;原沥青路面铣刨后加铺新沥青面层,路面使用到第4年,路况指标由优等状态发展为良等状态,是实施预防性养护的最佳时机。     

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.     

基于不同基层弹性模量的沥青路面加铺厚度设计案例分析

中国以沥青路面结构为主导的公路路网已基本建成并开始进入全面养护维修阶段。文中针对现阶段常使用的加铺设计方法,通过案例探讨如何确定半刚性基层沥青路面结构层的有效模量,进而确定沥青路面加铺层设计厚度。结果表明采用现行规范方法进行加铺层设计存在一定局限性,按3层沥青面层的旧路基层在最有利和最不利状态下的弹性模量计算出的适宜加铺厚度相差约3cm,基层弹性模量的变化对加铺厚度的影响不大。     

旧路病害对水泥混凝土加铺层的力学影响分析

目前,国内外对普通水泥混凝土路面的力学影响进行了深入的研究,但对旧沥青混凝土路面上加铺水泥混凝土路面结构后,旧路面病害对加铺层的力学影响尚未开展研究。根据路面力学的计算原理,以通用有限元软件ANSYS为基础,采用三维有限元法,对旧沥青混凝土路面坑槽、裂缝对加铺层的力学影响进行分析,系统研究了原路面坑槽位置、坑槽面积、旧沥青混凝土层模量、裂缝位置和重载交通等对加铺层的影响规律,为旧沥青混凝土路面上加铺水泥混凝土层结构的设计方法提供了理论基础及依据。     

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。