沥青路面连续变温温度场模拟分析

为给沥青路面车辙模拟计算提供准确的路面温度场,根据多年统计平均气象条件,借助大型有限元软件ABAQUS,自编用户子程序,建立连续变温条件下的沥青路面温度场有限元模型。根据实测路面温度场验证了温度场模型的可靠性,分析了连续变温条件下路面温度场随路面深度及时间的变化规律。结果表明:沥青路面结构上部温度随路面深度有明显变化,而随着深度的增加,变化逐渐减弱,路面结构对环境温度变化具有消减作用;沥青路面,尤其是面层,在环境条件作用下,其温度随时间呈现周期性变化,并随深度呈现滞后性响应。     

青藏高原高等级道路路基路面温度变化特征

连续观测了青藏高原多年冻土区道路结构不同层位和天然大地不同深度处温度,分析了不同层位日均温度的时空变化趋势、实时温度的频率分布特性与不同结构层材料的冻融特性。分析结果表明:空气、面层、基层、路基和天然大地温度年度变化趋势均呈现明显的热季与冷季之分,转换时间分别是4月份和9月份;观测周期年内,沥青混凝土路面路表日平均温度为-17℃~40℃,水泥混凝土路面路表温度为-18℃~17℃,沥青混凝土路面下的路基顶面以下0.8m处温度波动范围为-2.8℃~6.3℃,水泥混凝土路面下的路基顶面下0.7m处温度波动范围为-3.4℃~5.4℃;空气、沥青混凝土面层、水泥混凝土面层的温度和温度梯度频率分布均呈现出明显的单峰形态,且峰值对应的温度或温度梯度与相应的年均值存在偏差;基层、垫层和路基的温度频率分布均呈现多峰并存的形态,分别与冷季、热季、冷热季转换期相对应;分析周期年内沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的路表冻融次数分别为182、178;沥青混凝土与水泥混凝土冻结融化持续时间频率分布均呈现主峰+多副峰的形态,主峰对应的持续时间分别为0~2h和18~20h。可见,在多年冻土区,可优先选择水泥混凝土路面,以利于冻土的保护,沥青混凝土与水泥混凝土配合比设计均应验证抗冻融耐久性能。     

青藏高原机场跑道多年冻土地基温度场特征

对比了青藏高原多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场, 分析了其地基温度分布、温度沿深度的变化以及地基最大融化深度, 研究了宽幅沥青混凝土道面机场跑道地基温度场特征, 对比了不同道面宽度条件下其地基温度分布、不同时间地基温度沿深度的变化以及跑道中部及道肩的最大融化深度, 并基于道面宽度、时间建立了沥青混凝土道面机场跑道道中地基融化深度的表达式。研究结果表明: 多年冻土地区机场跑道地基温度场与公路路基温度场存在明显差异, 机场跑道地基融土核位置更低, 且全部位于天然地面以下, 而公路路基融土核位置相对较高, 可以通过抬高路堤使融土核全部位于路堤内, 便于通风管等温控措施的施工, 可见由于机场跑道无路堤、道面幅度宽等特点, 使得多年冻土地区公路与铁路建设的现有研究成果不能完全应用于机场跑道建设中; 对于沥青混凝土道面的机场跑道多年冻土地基, 随着道面宽度的增加, 跑道地基稳定性降低, 道面宽度每增加1%, 地基0℃等温线约下降0.17%, 地基融土核最高温约上升0.46%, 道中地基融化深度约加深0.19%, 但当道面宽度超过35 m时, 道中地基融化深度趋于平稳; 相对于道中地基温度场, 道肩受道面宽度的影响较小, 当道面宽度超过25 m时, 其地基融化深度趋于平稳; 道中地基融化深度表达式相关系数为0.988 6, 相对误差在1%以内。      

新疆地区典型路面结构的路基压应力测试分析

通过修筑不同厚度半刚性基层沥青路面结构的室外试槽模型,并在路基中埋设传感器,分别采集试验车在100,150,200,250和300kN荷载作用下路基中的压应力,分析了不同强度半刚性基层路面结构对路基压应力的影响规律。测试结果表明:对于不同强度路面结构,沿路基垂直方向,随着深度的增加,压应力呈总体衰减趋势;从压应力衰减趋势来看,在本次试槽路面结构层中,增加相同厚度的沥青混凝土面层和水泥稳定砂砾,水泥稳定砂砾对提高路面强度更显著。     

水泥混凝土轮迹路面温度应力的有限元分析

水泥混凝土路面板内不同深度处的温度随气温的变化而动态变化,这直接导致混凝土板内部出现膨胀和收缩变形。已有经验表明荷载应力和温度应力的综合作用会使混凝土板发生破坏。本文通过有限元方法分析了影响水泥混凝土轮迹路面温度应力的各项因素,研究成果可以用于指导水泥混凝土轮迹路面结构设计。     

复合式路面与半刚性基层沥青路面的沥青层温度场对比研究

通过对复合式路面与半刚性基层沥青路面的沥青层温度场对比研究,可为复合式路面或"白改黑"路面(旧水泥混凝土路面加铺沥青面层)沥青层的设计及施工提供技术支持。将沥青层看作是厚度和材料不全相同的2～3层,然后逐层研究分析,结果表明两种路面结构沥青层的温度场非常相似,认为温度作用下复合式路面沥青层的设计及施工经验可借鉴半刚性基层沥青路面。     

突然降温对沥青路面温度梯度分布影响计算

利用传热学基本理论,建立沥青路面温度场数值预估模型,对北方地区突然降温情况下路面内部温度分布情况进行有限元计算,并对路表温度变化对沥青路面各层温度的影响进行研究。     

路面结构温度场调查与分析

路面结构在自然环境中经受着持续变化的各种环境因素影响。这种影响主要体现为路面温度场的复杂分布,温度对沥青路面的承裁能力和使用性能都有显著影响。文章结合青海德大公路工程。对其路面温度场数据进行采集与分析,系统地研究了路面结构在不同季节的温度场变化规律．提出了路面结构层深度方向温度场日变化的4种趋势。     

温度及荷载对沥青路面车辙的影响分析

构建有限元分析模型,分析路面内部温度场变化规律,以此为基础分析不同温度以及行车荷载对沥青路面车辙发展情况的影响.研究表明:高温条件下车辙发展速度远大于低温条件下的发展速度;车辙深度与荷载大小呈线性相关:对于同样的荷载增长幅度,较低温度下车辙的增长幅度更大,但高温条件下车辙深度增长绝对值则更大.     

沥青路面热物性参数试验研究

沥青路面通行性能受温度影响较大,探究沥青路面温度场必须对沥青路面材料的热物性参数有较为深入的了解。试通过试验手段精确测量沥青路面各单质材料在不同温度下比热容的变化以及不同温度下各层路面材料导热系数的变化。此研究是精确测量路面材料热物参数的实践,测量结果较为精确稳定,可为关于路面性能在不同温度下的研究提供借鉴。     

破裂水泥混凝土路面板沥青加铺层温度应力影响因素

为了防止水泥混凝土路面加铺沥青面层反射裂缝的产生,采用有限元方法,视路面结构为弹性层状体系,建立沥青加铺层、补强层、破裂水泥混凝土路面板和地基组成的空间三维模型,分析了破裂板块平面尺寸、降温幅度、沥青加铺层模量及厚度、结构补强层模量、混凝土路面板厚度等因素对沥青加铺层温度应力的影响。结果表明,对破裂后的旧水泥混凝土路面板块,沥青加铺层温度应力随其板块尺寸的减小而大幅度降低,较大的降温幅度对加铺层温度应力的影响远大于车辆荷载产生的应力;而降低沥青加铺层模量,增大加铺层厚度等技术措施可明显改善破裂板接缝处的应力状况,并能有效地防止沥青加铺层反射裂缝的产生。     

不同材料桥面铺装下混凝土箱梁的温度场分析

为研究不同铺装层材料对箱梁温度场的影响,以槎滘大桥为工程背景,采用有限元软件分别对水泥混凝土铺装层与沥青混凝土铺装层在不同厚度下的温度场进行计算与分析,并比较了两种不同铺装层的温度场.分析结果表明,沥青铺装层更适合作预应力混凝土桥梁铺装层,且其厚度宜在5-15 cm之间.     

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.     

水泥砼路面的修理

水泥砼路面在温差和车辆荷载作用下会出现各种各样的病害,需要及时修理。最常用的修理办法是在砼路面上方加铺沥青层,但随之而来的一道难题就是如何防止在沥青层上出现反射裂缝。鉴于此,提出一系列反射裂缝处治对策,以供相关工程人员参考应用。     

热反射涂层路面温度场模型建立与分析

基于传热学及气象学原理,采用有限元软件ANSYS CFX建模分析热反射涂层路面、普通沥青路面、水泥路面等3种路面的温度场,表明反射率越高,路面表面温度越低;反射率为51%的热反射涂层路面较沥青路面和水泥路面最大降温值分别为9℃和3℃。同时对这3种路面温度进行了实测验证,理论分析与实测结果基本一致。     

沥青路面超载作用下力学性能敏感性分析

在不同荷载条件下变化沥青路面结构层的模量,找出沥青路面在超载作用下随结构参数变化路表弯沉、面层拉应力、基层拉应力、底基层拉应力和土基顶面压应变等力学性能及路用性能的变化规律,针对超载作用下的沥青路面要合理控制各结构层之间的模量关系,同时提高土基模量.为超载作用下沥青路面设计、施工提供理论依据.     

半柔性路面高温稳定性试验研究

水泥灌浆沥青砼路面是一种新型的半柔性复合型路面结构,由于水泥胶浆的灌入,使路面兼具沥青砼路面和水泥砼路面的特点,大大改善了路面的高温使用性能.针对半柔性复合型路面20%、25%和30%三种空隙率的基体沥青混合料进行了灌浆前后的马歇尔试验和高温车辙试验研究,验证了半柔性路面良好的高温稳定性能.     

半柔性路面高温稳定性试验研究

水泥灌浆沥青砼路面是一种新型的半柔性复合型路面结构,由于水泥胶浆的灌入,使路面兼具沥青砼路面和水泥砼路面的特点,大大改善了路面的高温使用性能.针对半柔性复合型路面20%、25%和30%三种空隙率的基体沥青混合料进行了灌浆前后的马歇尔试验和高温车辙试验研究,验证了半柔性路面良好的高温稳定性能.