动荷载作用下沥青路面动态响应研究

为了进一步明确动荷载作用下半刚性沥青路面的动态响应,通过模型计算,研究了轴重、速度和材料弹性模量等因素对各动态响应值的影响。结果表明,增大轴重会使基层顶部竖向应变、路表弯沉和面层底部横向剪应变等指标显著增大,会加速路面的破坏,因此实际中要控制重载和超载车辆比例;车速越大,各响应值越小,对沥青路面的破坏越小;增大下面层模量能显著减小面层弯拉应变,增大中面层模量能显著减小路表弯沉;增大基层模量能有效减小路表弯沉和基层顶部竖向压应变,但对面层的弯拉应变影响很小。     

不同非均布荷载下的沥青路面力学响应及疲劳寿命分析

为了分析超载对半刚性基层沥青路面的力学响应及疲劳寿命的影响,通过三维有限元软件ANSYS,建立非均布荷载作用下的三维有限元模型,对比分析单轴10 t、15 t、20 t、25 t四个轴重下的力学响应及疲劳寿命结果。四个不同轴载作用下的结果表明:随着荷载的增加,路表弯沉、沥青层底压应力、基层及底基层底拉应力、土基顶面压应变均呈现线性增长趋势,而沥青层底拉应变随着荷载增加而减小;超载作用下,沥青路面疲劳寿命呈现指数下降趋势。     

半柔性路面结构的力学响应分析

通过力学计算分析了半柔性路面在标准荷载及超载作用下的力学响应,结果表明:轮隙中心点下的半刚性基层层底拉应力最大;荷载作用中心点下处的路表弯沉、面层层底拉应变和面层内最大剪应力最大;路表最大弯沉值、面层层底最大拉应变、面层内最大剪应力及半刚性基层底最大拉应力都随着轴载的增加而增大。     

基于APT试验的半刚性基层沥青路面动力响应分析

通过足尺试验路加速加载试验研究半刚性基层沥青路面的动力响应,为路面性能预估及结构设计提供依据。通过修筑水泥稳定碎石基层和二灰稳定碎石基层2种结构APT试验路,埋设水平应变仪、竖向压应力传感器和温度传感器,实时采集路面结构动应力、应变、弯沉和路面温度场,分析温度与结构动应变、应力响应的关系,开展基于FWD弯沉盆的路面结构层模量和力学响应计算分析。研究结果表明,半刚性基层层底拉应变受温度影响较小,半刚性基层厚度对结构弯沉影响较大;半刚性基层厚度越小,其模量衰减越快;随重复荷载作用,半刚性基层层底拉应变响应先较快增加而后缓慢减小;在路面使用初期(2 560万次标准轴载),半刚性基层结构模量衰减较慢,当轮载作用1亿次标准轴载累计当量轴次时,半刚性基层模量约衰减55%。     

FWD荷载作用下路面动弯沉响应试验研究

以现场试验路段为载体,通过对FWD设备的工作原理和荷载特性的研究,确定了FWD试验的加荷标准及加载方案;根据FWD现场加载试验结果,研究了动荷载作用下沥青路面的动态响应特性,得出沥青路面结构在不同荷载水平下的路表动态弯沉值和动态弯沉变化率的响应规律,为沥青路面设计和现场试验检测提供帮助。     

车辆荷载作用下沥青路面力学响应影响分析

为研究车辆荷载作用下沥青路面结构的力学响应,依托实体工程,埋设应力应变传感器,分析轴重、车速等因素对沥青路面动力响应的影响。 研究发现,随着轴重的增加,底基层层底和下基层层底的纵向拉应变均显著增加。建立车辆行驶速度分别为18km/h、36km/h和58km/h时的下面层层底三向应变时程曲线,拟合得到沥青层层底竖向压应变、纵向拉应变与速度的幂函数。结果表明:无机结合料稳定层层底纵向拉应变与行驶速度呈现线性变化关系。     

车辆动荷载作用下沥青路面应变动态响应分析

为了研究动荷载作用于路面后的面层和基层层底的拉应变响应,建立了路面三维有限元模型,施加0.7,1.0和1.3 MPa的动荷载,分析了面层层底和基层层底的拉应变大小和时程变化规律,得到主要结论有:沥青路面面层内轮胎荷载边缘处自上而下先出现水平向压应变,然后出现拉应变;在荷载中心下,也有此规律,但拉应变出现的位置更浅,基层上水平方向上全部为拉应变。随着荷载强度的增加,面层和基层内部的拉应变也呈现线性增加,但荷载中心下的应变增加趋势大于荷载边缘处的应变。     

层间状态对沥青路面力学性能与疲劳寿命影响研究

层间结合状态是影响沥青路面力学性能与使用性能的重要因素。鉴于目前我国沥青路面设计规范中层间完全连续且不产生相对滑移假定的缺陷,采用BISAR3.0软件中的简化剪切弹性柔量ALK来描述层间结合状态,并以水平荷载和竖向荷载共同作用作为加载方式,得到相应的沥青路面力学响应,同时对沥青路面疲劳寿命进行预估。结果表明:层间结合状态的退化对沥青层底弯拉应力、弯拉应变与剪应力影响较大,而对路表弯沉影响较小;层间结合的弱化对沥青路面疲劳寿命影响显著。     

沥青层底面拉应变的预估及工程应用

现行沥青路面设计规范中沥青层底拉应力是设计指标值之一,但在现场沥青层底拉应力却无法检测.沥青路面弯沉盆的理论研究和分析表明,沥青层底拉应变与不同位置的弯沉之间存在着一定关系.因此,在现场测得路面不同位置的弯沉,即可计算得到沥青层底拉应变.根据沥青层底拉应变可评估沥青层的使用寿命.实例说明该方法简便可行.     

移动荷载作用下结构参数对沥青路面的动力响应分析

利用ABAQUS有限元软件建立沥青路面的三维仿真计算模型,分析移动荷载作用下沥青路面的设计指标受结构参数影响的变化规律;结合正交试验,探讨了结构参数的影响权重,在此基础上选择了一种结构参数组合并进行了试算。研究结果表明:(1)面层厚度增加可以显著降低面层底部拉应力,基层厚度增加可以显著降低底基层底部弯拉应力,底基层厚度增加可以显著降低基层底部弯拉应力;(2)面层、底基层模量的增加会减小路表弯沉和路基顶压应变,提高结构层的抗变形能力,但是面层、基层、底基层模量的增加也会导致该结构层底部拉应力的显著增加;(3)在敏感性分析的基础上,合理地选择结构参数组合可以有效地降低沥青路面的动力响应。     

路面动态特性分析

综合分析了行车荷载的动态作用模式、路面结构的动态力学效应、以及路面材料的动态参数特征,为进一步研究路面的动态荷激励和响应特性提供了基础。     

长寿命沥青路面动态响应数据的采集与分析方法

为了分析长寿命沥青路面的性能,提出了路面动态响应数据的采集和分析方法。通过安装动态称量系统,采集交通荷载参数;通过埋设路面传感器实测路面结构动力响应,研究路面结构的动态响应随荷载、温度、车速、偏移等的变化规律,分析不同结构的应力应变响应大小和特点,在此基础上构建路面应力应变响应的预估模型,最后利用FWD检测数据,反算不同结构沥青混合料模量,分析模量随温度的变化规律。     

钢桥面铺装层动力响应分析

本文从动力学的角度出发,应用有限元方法计算了铺装层在不同的模量、厚度和车速条件下的动力响应的变化规律,分析了单轮荷载和双轮荷载两种荷载型式对动力响应的影响,并与以往的静力计算结果作出了比较.分析表明,采用动力计算模式比静力更为不利,在常温及高温条件下,铺装层初始设计厚度较薄时,采用双轮荷载作用形式比单轮更偏于安全,研究成果可为铺装层材料和结构设计提供理论依据.     

重载汽车与路面的动力相互作用研究

采用二自由度四分之一汽车悬架和粘弹性地基梁模型建立了二维汽车-路面系统.通过模态叠加法得到了路面位移的显示解析解,研究了路面位移响应的分布规律及路面振动对汽车的二次激励作用.研究结果表明,汽车正在经过的路面振动最大,汽车行驶前后的路面振动不对称;路面对汽车的二次位移激励呈周期性分布,频率接近移动汽车载荷对路面的作用频率.     

沥青路面施工质量动态管理系统研究

沥青路面施工质量动态管理系统集成了自动监测技术、计算软件技术、通讯技术等手段．将沥青拌和楼工控机的混合料配合比及拌和的相关数据信息实时传输至数据服务器,并引入“变异系数”评价方法,为质量的动态管理提供了条件,提高了沥青路面施工质量的控制效率和管理水平。而提出的拌和设备和摊铺温度实时动态监测管理模式．在我国公路建设领域中具有创新性,值得推广。     

基于动态模量的沥青路面力学响应分析

实测了某柔性基层沥青路面试验段各层沥青混合料在不同温度和荷载作用频率下的动态模量,利用时间-温度转化原理得到了各自的动态模量主曲线和时间-温度转化因子,并结合路面结构内的实测温度和较成熟的荷载频率预测方法,分析了路面结构内温度和荷载频率的变化对沥青混凝土力学参数的影响。在此基础上进行了基于动态模量的沥青路面力学响应分析,并将分析结果与采用我国规范中的抗压回弹模量得到的结果进行了比较分析。采用动态模量的方法可以考虑路面结构内温度和荷载频率对路面力学响应的影响,从而使分析结果更加科学合理。     

三轴车在波形路面上的动荷载研究

应用ADAMS动力学仿真软件,建立了某三轴重型车辆的多自由度整车仿真模型,分析了车辆在不同路面工况下行驶和车辆以不同载重、不同速度行驶时,对路面的动荷载作用。研究结果表明:在车辆的行驶速度范围内,车辆对路面的动荷载随着车速的增加而增加;随着路面振幅的增加而增加;且在相同条件下,满载车辆较空载车辆对路面的动荷载要大很多。     

基于动态模量的沥青路面力学响应分析

实测了某柔性基层沥青路面试验段各层沥青混合料在不同温度和荷载作用频率下的动态模量,利用时间-温度转化原理得到了各自的动态模量主曲线和时间-温度转化因子,并结合路面结构内的实测温度和较成熟的荷载频率预测方法,分析了路面结构内温度和荷载频率的变化对沥青混凝土力学参数的影响。在此基础上进行了基于动态模量的沥青路面力学响应分析,并将分析结果与采用我国规范中的抗压回弹模量得到的结果进行了比较分析。采用动态模量的方法可以考虑路面结构内温度和荷载频率对路面力学响应的影响,从而使分析结果更加科学合理。     

路面动态模量的特性分析

分析了路面结构在动载作用下的变形特性;研讨了动态模量在路面评价中的应用思想,水泥混凝土路面面层及地基的动态特性和相关动力参数,建立了水泥混凝土路面动态模量与静态模量的对比关系,并提出了水泥混凝土路面各动态模量的评价标准,为工程实际应用提供参考.