沥青路面结构可靠度有限元分析

为找出参数的随机变异性对沥青路面结构可靠度的影响,利用有限元计算软件,采用蒙特卡洛法,通过自编通用程序,研究了以弯沉为控制指标的沥青路面结构可靠度,确定了结构可靠指标对不同参数的敏感程度。为设计和施工时主要控制的参数提供了依据。     

沥青路面结构可靠度及优化方法研究

在进行沥青路面结构可靠度分析中,存在可靠度敏感性、设计变量相关性分析复杂和常用计算方法(蒙特卡罗法)模拟次数多的缺点,特别是在基于可靠度的优化分析中。采用有限元软件ANSYS完成敏感性和相关性分析以给可靠度计算提供依据,二次多项式序列响应面法计算沥青路面结构的可靠度,并结合遗传算法进行可靠度优化计算,计算结果表明了有限元法、响应面法和遗传算法在沥青路面结构可靠度优化分析方面的适用性和优越性。     

基于有限元法的透水沥青路面结构分析

基于有限元软件ABAQUS建立了透水沥青路面的有限元模型,计算标准荷载作用下面层厚度和模量、基层厚度和模量、垫层厚度和模量等路面结构参数对透水沥青路面分析指标的影响。结果表明:基层厚度和模量对透水沥青路面各分析指标均影响较大,应作为透水沥青路面设计的关键参数;推荐的透水沥青路面面层厚度大于12 cm,面层模量的范围为650 MPa~700 MPa,基层厚度为25 cm~35 cm,基层模量为300 MPa~500 MPa,垫层厚度为15 cm~20 cm,垫层模量为180 MPa~250 MPa,土基模量为35 MPa~50 MPa。     

基于有限元方法对半刚性基层沥青路面设计指标敏感性分析

由于沥青路面在现行的组合设计中没有太重视,本文基于内蒙古自治区高速公路半刚性基层沥青路面的结构设计参数进行调查,利用ANSYS有限元软件,采用正交试验的方法建立模型,分析了面层厚度、层间接触状况、基层厚度以及路基模量这4个因素对沥青路面的路表弯沉和半刚性基层层底拉应力的敏感性。为以后的沥青路面结构组合设计提供理论基础。     

复合式基层沥青路面结构力学性能分析

为研究复合式基层沥青路面结构力学性能,使得该结构在设计时能更加合理,以内蒙古为例,利用ANSYS有限元分析软件对复合式基层沥青路面结构建立三维有限元模型,分析不同结构参数下路面结构力学指标的变化规律,为复合式基层沥青路面结构设计提供一些建议。研究结果表明:级配碎石层模量每增加100MPa,级配碎石层剪应力增加8.01%,半刚性基层拉应力减少13.78%;本文建议在进行复合式基层沥青路面结构设计时,半刚性基层厚度应大于25cm,级配碎石层模量宜为500MPa。     

维修措施对沥青路面结构可靠度的影响研究

对沥青路面结构采取维修措施(加铺沥青层),将直接影响其可靠度。利用蒙特卡罗模拟法(MCS)分析沥青路面结构可靠度,并对维修变量(加铺层厚度、抗压回弹模量)和响应值、可靠度进行回归分析,得到用于计算维修后路面结构可靠度的回归模型。通过与弹性层状体系理论计算结果的对比,验证了这种计算方法的有效性。研究结果可用于路面结构可靠度预测,对于网级路面管理中优化模型的研究和维修方案的制定具有重要意义。     

基于正交试验的沥青路面结构力学响应参数敏感性分析

进行沥青路面结构设计时,设计参数变化(包括各结构层厚度、模量、泊松比)对路面结构内部的力学影响有很大差异。该文采用正交试验方法设计了多种路面结构组合方案,利用有限元计算软件建立路面结构三维计算模型,对路面结构各层总变形和沥青层底弯拉应变进行计算,并对各设计参数进行了敏感性分析,得出了较合理的路面结构组合形式。     

沥青路面显式功能函数的推导及其可靠度分析

把沥青路面结构上的交通参数(轴载Pi、作用次数ni、车道横向分布系数η、交通量年增长率γ)和结构参数(上层、基层、土基模量E1、E2、E0;上层、基层厚度H1、H2)处理成随机变量,应用Matlab软件和程序化分析方法,以路表弯沉为控制指标,建立了沥青路面结构显式表示的功能函数Z.根据该Z编写了路面结构可靠度计算程序,计算了沥青路面结构的可靠指标卢,并分析了B对各类具有不同变异特件随机变量的敏感性,给出了口与各随机变量波动参数ti的关系曲线.算例结果表明,对卢的影响最敏感的随机变量有Pi影响次之的有H2、H1、Eo、n,η、E2、E1.基于上述结果,在沥青路面结构可靠度研究时,给出了要重点考虑的随机变量.     

长寿命沥青路面结构参数变化的三维有限元分析

长寿命沥青路面是目前国际沥青路面界的研究热点。结构层厚度和模量是长寿命沥青路面结构设计中的重要参数。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。分析结果为设计长寿命沥青路面提供了力学理论基础。     

温度循环作用下的沥青路面温度应力有限元数值模拟

利用ANSYS有限元软件中热-结构耦合单元,对沥青路面温度应力进行数值模拟。结果表明:沥青面层厚度对面层层底最大温度应力的影响要大于其对路表温度应力的影响;沥青路面路表和面层底的最大温度应力均随着沥青混合料的温缩系数、沥青面层模量和日温差的增大而增大,但路表的最大温度应力随着这3个参数的变化更加明显;半刚性基层的厚度和模量对沥青路面路表和面层底的最大温度应力的影响均有限。     

海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水水泥混凝土路面结构力学响应，运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型，计算在车辆荷载作用下各结构层力学指标的变化规律。结果表明:在设有透水沥青混合料功能层的透水水泥混凝土路面中，功能层对多孔混凝土层层底拉应力折减作用比较小；表层排水型透水水泥混凝土路面中水泥混凝土层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素；基层储排水型透水水泥混凝土路面多孔混凝土基层厚度是影响路面结构力学响应的最主要因素；全透型透水水泥混凝土宜采用低模量高厚度设计，用于低承载道路。采用均匀设计法，通过回归分析得到透     

山区高速公路水泥混凝土路面加铺沥青结构层设计

结合梅河高速公路沥青混凝土加铺罩面工程,在各种基础资料调查的基础上,根据旧水泥混凝土路面上加铺结构设计的原则,采用数值分析软件ANSYS对不同纵坡、不同加铺层厚度的沥青混凝土加铺层最大应力进行详细分析,介绍水泥混凝土路面沥青加铺结构层的设计。     

天然岩沥青改性沥青路面抗车辙性能分析

分析了天然岩石沥青改性剂的作用机理,通过车辙试验和动态蠕变试验研究了岩沥青改性沥青混凝土的高温性能,并采用有限元分析计算了岩沥青改性剂对沥青路面结构抗车辙性能的影响。研究结果表明:岩沥青改性剂可提高沥青混凝土的模量,使混合料的动稳定度值和蠕变模量得到大幅提高,明显改善了沥青混合料的高温性能;与普通沥青路面结构相比,岩沥青改性沥青路面结构的抗车辙变形能力可提高20%。     

海绵城市透水沥青路面结构力学响应分析

为了分析海绵城市透水沥青路面结构力学响应，运用有限元软件ANSYS建立三维有限元路面模型，计算在车辆荷载作用下路面各结构层力学指标的变化规律。结果表明:基层厚度为表层排水型和基层储排水型透水沥青路面最主要影响因素；多孔混凝土层厚度为全透型透水沥青路面最主要影响因素。采用均匀设计方法，通过回归分析得到透水沥青路面各力学指标的计算公式。     

考虑半刚性结构层横向贯通裂缝的沥青路面疲劳特性分析

采用有限元计算分析在无横向裂缝和有横向贯通裂缝两种工况条件下沥青路面的弯沉、沥青层最大拉应力和最大剪应力、半刚性层最大拉应力以及计算疲劳寿命,分析结果表明,考虑半刚性层存在横向贯通裂缝时,内部应力增加且计算疲劳寿命将大为降低。在提出高速公路沥青路面结构必要时应考虑存在裂缝的工况下进行验算。     

高模量沥青混凝土路面力学数值模拟

高模量沥青混凝土(HMAC)作为一种新型路面材料,具有模量高、抗车辙性能好、对低温开裂及温度疲劳开裂敏感性不强等优点,对于提高路面抗车辙能力非常有效。该文利用通用有限元软件ANSYS,对设置高模量沥青混凝土层的半刚性基层沥青路面的荷载响应进行数值模拟分析,结果表明高模量沥青混凝土可显著抑制车辙的产生,并推荐出高模量沥青混凝土层的模量和厚度的合理范围。     

沥青路面压电输出的数值模拟与试验

基于ABAQUS建立了沥青路面压电输出（电压）的数值模拟方法，系统地研究了压电换能器属性及铺设参数、路面结构与温度、轴载等对沥青路面压电输出的影响，为优化设计沥青路面压电能收集系统提供参考。通过车辙试验测试了压电式沥青混合料的电压，并与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟方法的可靠性。结果表明：路面模型平面尺寸大于5.0 m×5.0 m可保证模拟精度；压电材料PZT-5X具有相对较低的弹性模量和最高的压电参数，因此电压最高，其分别是PZT-4与PZT-5H的1.77倍与1.97倍；长方体与圆筒形状压电换能器的压电基本一致，均为柱形的1.40倍；优先推荐使用内径0.8 cm、外径1.6 cm、高0.2 cm的圆筒PZT-5X压电换能器；电压随轴载与路面温度的增加而增大、随埋置深度的增加而降低，柔性路面结构比半刚性结构的电压大。室内车辙板试件表面和距路表1 cm处的压电换能器的实测电压与数值模拟结果的误差在3.9%之内。     

沥青混凝土路面耙松热传导试验与仿真分析

为了提高沥青混凝土路面就地热再生过程的加热效率，采取对试件进行热传导试验及FLUENT有限元仿真的方法，以不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件为研究对象，设计制作热传导试验装置，测量试件上下表面温度并计算导热系数；运用Solidworks软件对试验过程进行有限元仿真，模拟建立热传导温度场，对试验过程进行验证。试验和仿真的结果表明:不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件的导热系数基本相同，试件厚度显著影响沥青混凝土路面的底层加热温度，耙松改变路面结构后，热量更容易渗透到路面底层，从而提高热再生加热效率并降低能耗。     

车辆荷载作用下沥青混凝土路面结构的应力响应分析

借助大型有限元软件ABAQUS,运用三维动力有限元的方法,建立了移动荷载作用下基于土基横观各向同性的沥青混凝土路面结构的三维仿真模型,并编制了Dload和Utracload子程序来施加移动荷载.通过有限元Standard计算模块,分析和比较了移动荷载下车辆正常行驶、减速和加速情况时路面结构内部应力响应规律.分析结果表明...     

沥青路面温度场与结构耦合的有限元分析

利用ANSYS对沥青路面温度场进行模拟，并与结构耦合，计算日周期气温下路面结构的温度应力。在有限元分析过程中，考虑了沥青混和料劲度模量、温缩系数是温度场函数的关系。分析结果表明，沥青路面温度应力分析时应考虑温度场在时间和空间上的变化以及温度场对材料热工参数的影响。