共振碎石化后沥青加铺层应力与疲劳断裂分析

针对共振碎石化后沥青加铺层的反射裂缝防治机理和作为长寿命路面结构的应用问题，使用有限元方法对水泥混凝土路面沥青加铺层和共振碎石化后沥青加铺层的受力特性和疲劳寿命进行了分析，研究了共振碎石化后沥青加铺层在各影响因素下的裂缝尖端应力强度因子和疲劳寿命变化规律。结果表明，共振碎石化技术有效减小了沥青加铺层的层底应力和裂尖应力强度因子，疲劳寿命是水泥混凝土路面直接沥青加铺层的8.75倍，可满足长寿命路面的设计要求。共振碎石化后沥青加铺层的疲劳寿命随面层模量和轴载的增大而递减，随共振结构层模量的增大而先减后增，随面层厚度和车速的增大而递增。     

碎石化后沥青加铺层应力对比分析

碎石化是一种旧水泥混凝土路面处治重要技术,它能降低建设成本,加快建设周期。文章基于有限元分析方法,首先对比分析了碎石化后加铺沥青面层和同厚度级配碎石层上加铺沥青面层的应力,结论认为碎石化后沥青加铺层底的拉应力要小于级配碎石的情况,证明碎石化后水泥混凝土板块优于级配碎石的力学性能;然后,通过改变碎石化层中两个主要分层的厚度和模量,分析不同的破碎程度对加铺层应力的影响,结论认为,碎石化下层厚度在10cm左右时,既能保证碎石化层仍然具有一定强度使沥青层底拉应力不至于过大,又能起到防止反射裂缝的作用。碎石化下层厚度不变时,加铺沥青层的受力状况随着碎石化下层模量的增大会稍有改善,拉应力、拉应变和弯沉都会有所减小,总体幅度在3%~9%之间。     

水泥混凝土路面碎石化后加铺沥青层设计方法研究

水泥混凝土路面碎石化后,加铺沥青面层,目前还没有相关的设计方法可以遵循。该文分析了国外破碎稳固后沥青加铺层结构设计方法,并根据我国现行的沥青路面设计规范评价碎石化层的承载能力,并以设计弯沉为控制指标的沥青加铺层设计方法,同时验算沥青层底拉应力。     

旧水泥混凝土路面MHB碎石化后强度机理分析

多锤头破碎机(M u ltip le-H ead B reaker,简称MHB),是我国近年来日益广泛应用的一种旧水泥混凝土路面碎石化设备,其相应工艺也越来越完善。但经MHB碎石化后,碎石化层的粒径分布状况及其强度形成原理仍没有被深入分析。首先,从碎石化层的成型开始,通过外观界定,分析了碎石化后水泥混凝土板块各粒径分布层的强度形成原理,提出了咬合嵌挤理论。最后,对碎石化后水泥混凝土层的路面结构功能定位提出了对比分析结论,认为碎石化层可以直接作为新加铺沥青混凝土路面结构的基层或底基层,能满足新加铺路面结构的要求。     

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。     

碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力强度因子分析

碎石化后加铺水泥混凝土层是旧水泥混凝土路面一种旧路改建方式,反射裂缝是其病害形式之一。为了预估水泥混凝土加铺层的反射裂缝,分析碎石化技术是否对水泥混凝土加铺层有减缓反射裂缝发生的效果,采用ABAQUS有限元软件对旧水泥路面上水泥混凝土加铺层的应力强度因子进行分析。对比碎石化水泥混凝土面层和直接加铺水泥混凝土面层两种路面结构的应力强度因子,研究了碎石化的旧水泥混凝土路面上水泥混凝土加铺层的断裂破坏机理。结果表明,对旧水泥混凝土路面碎石化可以降低反射裂缝发展速度或推迟反射裂缝产生时间,从而延长路面使用寿命。     

碎石化旧水泥混凝土路面加铺沥青层技术研究

以长张高速公路益常段旧水泥混凝土路面改造工程为依托,简述旧水泥混凝土路面碎石化技术;通过建立计算模型,比较共振碎石化、多锤头碎石化及冲击破裂稳固3种破碎(破裂)情况下加铺沥青层结构的加铺层层底拉应力及相对弯沉比情况,表明共振破碎后原路基整体强度优于多锤头碎石化技术。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层荷载应力分析

视路面结构为弹性层状体系,采用Ansys程序建立了经过可靠性验证的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构三维有限元模型,分析了车辆荷载、加铺层厚度和材料参数变化及各种典型防止反射裂缝措施对沥青加铺层底最不利处荷载应力的影响.分析结果表明:增加沥青加铺层厚度能有效降低加铺层结构层底最大主应力σ1、最大剪应力τ max和等效应力σt;对分析的实例加铺层结构,在铺筑级配沥青碎石过渡层的情况下,土工布夹层模量变化对缓解荷载应力的作用并不明显;在加铺层结构拟采用的各种典型防止反射裂缝措施中,以7 cm厚AM-20沥青碎石过渡层+2.5 cm厚应力吸收层组合措施效果最佳,其加铺层底的最大主应力σ1、最大剪应力τmax和等效应力σc下降幅度分别达78.6％、82.9％和84.4％.     

基于有限元的旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层荷载应力分析

以弹性层状体系理论为基础,采用ANSYS程序建立了经过可靠性验证的旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层结构三维有限元模型,分析了车辆荷载、加铺层厚度、材料参数变化及各种典型防止反射裂缝措施对沥青混凝土加铺层底最不利处荷载应力的影响.分析结果表明:增加沥青混凝土加铺层厚度能有效降低加铺层结构层底最大主应力σ1、最大剪应力τmax和等效应力σe;对分析的实例加铺层结构,在铺筑级配沥青碎石过渡层的情况下,土工布夹层模量变化对缓解荷载应力的作用并不明显;在加铺层结构拟采用的各种典型防止反射裂缝措施中,以7 cm厚AM-20沥青碎石过渡层+2.5 cm厚应力吸收层组合措施效果最佳,其加铺层底的最大主应力σ1、最大剪应力τmax和等效应力σc下降幅度分别达78.6％、82.9％和84.4％.     

旧水泥混凝土路面加铺层中裂缝缓解层的有限元力学分析

旧水泥混凝土路面加铺改造后主要破坏来自于旧水泥混凝土路面的反射裂缝,如何防止反射裂缝的发生也是旧水泥混凝土路面加铺改造的难点.为此,研究采用大碎石沥青混合料作为裂缝缓解层,对比分析了大碎石沥青混合料、密级配AC-20混合料、级配碎石与水泥稳定碎石4种不同加铺层的结构应力,采用有限元分析方法分析了在最不利荷载作用下,温度应力、荷载与温度应力耦合作用下以及加铺材料中的孔洞对加铺层底应力的影响,发现大碎石沥青混合料裂缝缓解层对防止反射裂缝的发生具有良好的作用.     

碎石化旧混凝土路面上沥青加铺层应力及顶面模量

将碎石化处治的旧水泥混凝土路面层视为宏观均匀、各向同性的线弹性体,采用双层弹性层状体系模型,深入分析了碎石化旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的应力、弯沉变化规律,给出了对应不同交通量及沥青加铺层厚度下碎石化旧路面顸面最小回弹模量值,以及碎石化旧路面顶面最大容许弯沉值.研究表明,对应不同交通量和沥青加铺层厚度,要求碎石化旧水泥混凝土路面顶面弯沉在41～114(0.01 mm)之间变化,否则,顶面弯沉超过114(0.01mm),则碎石化旧路面不能提供所需的刚度要求,需另外设置基层后再加铺沥青层.     

旧沥青路面裂缝对白色罩面层受力的影响分析

采用有限元方法,分析了旧沥青路面裂缝对白色罩面层受力的影响,得到了板底荷载和温度最大耦合应力随加铺层厚度和模量等参数变化的规律。结果表明:旧沥青路面横向裂缝位于加铺水泥混凝土板板中时,板底荷载应力、温度应力及二者耦合应力均为最大,且随加铺水泥混凝土板模量增加而增大,随水泥加铺层厚度的增加而减少。     

搭板罩面法处理水泥混凝土路面板底脱空的应力分析

将笔者曾提出的搭板罩面方法用于处理板底脱空问题,通过与直接罩面法对比,分析搭板罩面法处理旧水泥混凝土路面板底脱空的效果,有限元计算表明搭板罩面法能有效地改善裂缝顶的剪应力集中,文中还针对这种处治方法的薄弱点提出了相应的改善措施,计算结果表明该法理论上是可行的。     

应力吸收层缓解沥青混凝土加铺层应力集中的数值模拟分析

沥青混凝土加铺层的反射裂缝,主要是由旧水泥混凝土路面接缝处应力集中导致加铺层应力过大而引起的。采用有限元方法对设置与未设置应力吸收层的加铺层结构进行对比分析可知,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置应力吸收层后,加铺层结构的荷载应力、温度应力及应力强度因子均有大幅度的降低,应力吸收层的模量越低,效果越明显。理论分析结果表明,应力吸收层可有效地缓解接缝处沥青混凝土加铺层的应力集中现象,延缓反射裂缝的产生与发展速度。     

混凝土面板碎石化承载能力的评定

为了对混凝土路面碎石化后的承载能力进行评定，借鉴美国AASHTO和伊利诺斯州大学的研究成果，并根据现场观察和测试，表明应用贝克曼梁弯沉仪测得的弯沉转换成回弹模量，能恰当地表征破碎混凝土面板的承载能力。     

马钉锚固在旧水泥混凝土罩面中的应用

在调查了解国内外许多旧路改造实践工程的前提下,提出采用钢筋马钉锚固相邻水泥混凝土板来进行沥青混凝土罩面改造的方法,增强加铺改造后路面的整体防止反射裂缝效果.为确定可行性,采用国际著名的通用有限元软件ANSYS对其温度应力和荷载应力进行了计算和分析.计算结果表明该法对防止或减缓旧水泥混凝土路面上沥青混凝土罩面层的反射裂缝...     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

目前旧水泥混凝土路面的改造工程中,采用沥青加铺层是比较常见的方案,并在其间设置应力吸收层来控制反射裂缝。利用BISAR30程序分析了应力吸收层厚度和模量变化,对旧水泥混凝土路面非接缝和非裂缝区沥青加铺层结构应力的影响。计算结果表明:随着应力吸收层厚度的增加,沥青加铺层的路表弯沉和层底拉应力也不断地增加,并使路面内部的拉应力和剪应力均有不同程度的增大,且随着应力吸收层模量的增大,沥青加铺层内部的路表弯沉和层底拉应力及路面内部应力和剪应力均有不同程度的减小。