半刚性基层特征参数与路面性能相关性研究

路面性能受诸多因素影响,其中最主要的指标是沥青路面结构层整体变形及各结构层变形。半刚性基层沥青路面性能与基层结构特征及材料参数尤其是结构层模量密切相关。采用数值有限元计算分析方法,在仅改变路面结构层力学参数的情况下,研究分析相应的半刚性基层沥青路面结构变形性状及相关规律。基于此,对各结构层力学参数对路面结构层变形影响程度的大小进行了分析,结果表明:对半刚性基层结构本体变形影响最大的几个因素依次为:基层模量,面层模量,土基模量。在进行半刚性基层沥青路面结构设计时应重点考虑选择合理的基层模量。     

沥青路面整体模量对路面抗滑性能影响研究

抗滑性能是沥青路面质量控制的主要指标。为了分析沥青路面整体抗压回弹模量对抗滑性能的影响,基于一种新型路面摩擦因数测定仪,分别对柔性基层、半柔性基层、半刚性基层3种沥青路面进行了滚动摩擦和滑动摩擦试验,分析了路面结构整体模量、上部荷载、试验轮转速对路面摩擦因数的影响,在此基础上提出将沥青路面整体模量控制在1 300 MPa内以满足抗滑需求。     

半刚性基层沥青路面-路基协调设计

基于大型通用有限元软件ABAQUS,建立两种典型半刚性基层沥青路面结构的三维有限元模型,针对3种路基高度和4种路基回弹模量,计算半波正弦荷载作用下路面结构的动态响应,结合半刚性路面各结构层疲劳寿命预估方程,分析路面结构疲劳寿命随路基回弹模量变化的规律和相互协调问题。结合交通等级标准,确定满足不同交通等级的临界路基模量。分析表明:路基模量对沥青层疲劳寿命影响较小,对半刚性基层和永久变形预估寿命影响较大;路基高度对半刚性基层路面各结构层疲劳寿命的影响均较小,尤其是对沥青层疲劳寿命影响更小;具有柔性底基层的半刚性路面结构的临界路基模量比具有半刚性底基层的路面结构大。     

半填半挖路基对路面结构响应的影响研究

针对半填半挖式路基对柔性路面和半刚性路面结构的影响,文章建立了平面应变有限元响应模型,研究了不同差异沉降下路面结构的附加应力分布情况,建议使用柔性基层或设置级配碎石底基层以减小基层层底的附加应力;对于半刚性基层沥青路面,建议减小基层的厚度和模量。     

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。     

结构层厚度和模量对全厚式沥青路面设计指标的影响

采用法国标准,利用法国结构设计软件ALIZE,进行全厚式沥青路面结构设计,并通过对路面结构层的厚度和模量进行正交试验设计,分析了全厚式沥青路面不同厚度处应变的变化规律,揭示了两个参数对全厚式沥青路面设计指标的影响规律。结果显示,路面承台模量对路面结构设计力学指标的影响远高于基层和面层,基层厚度对设计指标的影响较磨耗层和联结层更为显著。     

半刚性基层沥青路面模量参数反演的影响因素分析

基于结构动力学基本理论,建立路面结构动力有限元数值分析模型,系统地分析了FWD测试荷栽的动力特性及层间接触状态对于半刚性基层沥青路面模量参数反分析结果的影响规律.研究结果表明:忽略测试荷栽的动力特性,采用传统拟静力反分析方法进行半刚性基层沥青路面模量参数的反演分析,将使沥青面层及路基的模量被高估,其值分别为16.0%和8.7‰而使基层模量被低估3.4%;层间非连续接触行为对沥青面层与路基模量参数的反演结果影响不大,但使基层模量反演值显著偏低,仅为理论反演值的40～43%.研究结果为基于FWD测试技术有效地进行半刚性基层沥青路面结构层模量参数的反演分析提供了前期理论依据.     

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。     

基于动态模量的多种沥青路面力学响应分析

为分析荷载作用下不同类型沥青路面的受力特点,选取半刚性基层、柔性基层、复合式基层、倒装结构、再生基层五类典型沥青路面结构,采用壳牌设计软件BISAR3.0,基于动态模量等参数进行力学响应及疲劳特性分析.结果 表明:整体上,复合式基层沥青路面各项力学响应具有明显优势,且整体疲劳寿命最好;半刚性基层沥青路面优缺点明显;路面...     

沥青路面动态响应数值分析

为了优化沥青路面结构设计,引入无反射边界,依据结构动力理论,利用有限元数值分析方法,对多层沥青路面在移动荷载作用下的动态响应进行了分析。发现沥青面层的拉应力和路表弯沉随着基层模量、层间摩擦系数、行车速度和面层材料阻尼的增大而减小,剪切应力随着轮胎接地压力和基层模量的增大而增大。分析结果表明:基层设计需要综合优化设计,简单增加基层模量和厚度都是不合适的;良好的层间接触状态以及使用较大阻尼的材料,有利于路面性能的改善;提高行车速度可以延长路面的使用寿命。     

ATB-30沥青碎石柔性基层在张石高速公路中的应用

沥青稳定碎石基层属柔性结构层,具有很强的柔性和变形能力,作为应力消散层,大大延缓了路面反射裂缝的发生。另外,沥青稳定碎石基层可以与沥青混凝土面层牢固结合,并且由于其模量与面层模量接近,使得路面结构受力更加均匀,从而提高了道路的耐久性,延长了路面的使用寿命。     

级配碎石基层沥青路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青路面结构层位功能,就沥青面层厚度、级配碎石基层厚度和模量三个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青路面非线性力学响应进行分析,结果表明：随着面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9cm时面层剪应力最不利,面层厚度为12cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;随着基层模量的增大,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

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基于半刚性基层沥青路面反射裂缝严重性,应用断裂力学理论及有限元软件ABAQUS,建立20结点等参有限元模型,数值模拟沥青路面反射裂缝的扩展,并应用Paris公式预估其疲劳扩展寿命,分析探讨反射裂缝扩展过程中应力强度因子K2 的变化规律及路面结构参数对其扩展寿命的影响.计算表明：(1)沥青面层反射裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,K2 随着裂缝的扩展不断增大,初期扩展速度较慢,后期扩展速度急剧增加,直至破坏.(2)路面结构参数中,面层厚度、基层模量、底基层厚度、底基层模量和土基模量的增加对面层反射裂缝疲劳扩展寿命有利,而面层模量和基层厚度的增加则不利于面层反射裂缝的疲劳扩展.     

不同基层开裂状态的沥青路面应力对比

为比较基层裂缝形态不同时,湿度和温度变化所引起的面层及基层内应力的变化情况,采用三维有限元方法建立了含不同深度、宽度与间距基层裂缝的路面模型,采用实测的基层有限元参数,分析处于不同开裂状态的水泥稳定碎石基层沥青路面在失水和降温时,基层内的最大应力与应力分布情况,以及对沥青面层的影响。分析结果表明:对于新铺筑的基层,因失水引起的收缩应力较温差的影响更为显著;其他条件一致时,基层模量为4000MPa左右时,对于减少基层开裂最有利;无论对于失水还是降温条件,各结构层自身的模量是影响其应力的最显著因素;基层与底基层间粘结不好时,面层底部的拉应力比层间完全连续时更大,基层裂缝更易反射至面层。     

结构层模量对路面力学响应影响的三维数值分析

目前关于路面结构层模量对路面结构力学响应影响的研究一般是利用弹性层状理论进行分析。从三维数值分析的角度，分别从路表弯沉、面层和基层内的压应力及拉应力等方面说明了结构层模量及基层条件对路面结构力学响应的影响。分析认为路面各结构层模量的提高能减小路面表面弯沉，较高的基层模量会增大面层内的压应力，较高的底基层模量能减小基层底面的拉应力。有关分析结果对路面结构的设计和施工具有参考价值。     

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力三维有限元分析

为了分析各因素对耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的影响,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计法安排参数组合,计算混凝土基层底面的荷载应力,并对计算结果进行极差与方差分析。分析结果表明:混凝土基层底面荷载应力随沥青面层厚度增大总体呈减小趋势,但减小幅度不大,随基层厚度增大而减小,随基层模量增大而增大,随地基模量增大显著减小,面层模量变化对基层荷载应力几乎无影响;置信概率为95%时,对基层荷载应力有显著影响的因素是地基模量、基层模量和基层厚度,当置信概率为90%时,地基模量、基层模量、基层厚度和面层厚度影响的显著性依次减小。     

一种基于组合式基层的长寿命路面结构设计

在分析辽宁省半刚性基层沥青路面使用经验和国内外长寿命路面设计理论的基础上,推荐一种基于组合式基层的长寿命路面结构组合形式。利用有限元法建立结构分析模型,考虑了多种材料参数与指标条件,对推荐的组合式结构进行了力学分析,基于有限元计算结果,给出了组合结构的厚度。     

Mechanical properties of asphalt pavement structure in highway tunnel

A linear full 3D finite element method （FEM） was performed in order to present the key design parameters of highway tunnel asphalt pavement under double-wheel load on rectangular loaded area considering horizontal contact stress induced by the acceleration/deceleration of vehicles. The key design parameters are the maximum horizontal tensile stresses at the surface of the asphalt layer, the maximum horizontal tensile stresses at the bottom of the asphalt layer and the maximum vertical shear stresses at the surface of the asphalt layer were calculated. The influencing factors such as double-wheel weight; asphalt layer thickness; base course stiffness modulus and thickness; and the contact conditions among the structure layers on these key design parameters were also examined separately to propose construction procedures of highway tunnel asphalt pavement.     

山区高速公路路面结构优化分析

山区高速公路的地质条件一般不同于平原地区,其土基回弹模量值较大。结合承赤高速公路的具体特点,应用有限元法,系统研究了土基回弹模量变化对半刚性基层沥青路面路表弯沉、基层层底拉应力等指标的影响,给出了山区高速公路沥青路面的优化结构形式。