两种长寿命路面结构各层位参数影响性分析

通过Bisar3.0计算沥青路面结构的顶面弯沉、路基顶面压应变和沥青层底拉应变,将此3个计算结果作为指标值,以各个结构层的厚度和模量以及土基回弹模量为影响因素,通过设计正交试验,分析各层位参数对3个指标的影响量。结果表明,沥青面层厚度和基层回弹模量对沥青层底拉应变和土基顶面压应变有着较为显著的影响,而路表弯沉值受土基回弹模量的影响最为显著。     

全柔性沥青路面各层实测弯沉值与计算弯沉值比较分析

全柔性沥青路面在广东省首次使用,采用了沥青稳定碎石上基层+级配碎石下基层+半刚性底基层的组合式基层、厚沥青层的新型沥青路面结构。该路段的弯沉控制指标采用HPDS2011计算值和设计文件设计值;其中路基顶面弯沉值共测试了1358组数据,合格率为100%;水泥稳定碎石基层顶面共测试了1276组数据,合格率为84.64%;级配碎石基层顶面共测试了1426组数据,合格率分别为31.98%和22.44%;至于路表弯沉共测试了1076组数据,合格率分别为0;采用原设计文件和软件计算值不能完成对柔性基层及相应面层的弯沉判定,需另外采取指标。     

含级配碎石层的组合式基层沥青路面轴载换算方法研究

含级配碎石层的组合式基层沥青路面与半刚性基层沥青路面在结构组合和设计指标上都有较大区别,若再以弯沉和弯拉应力指标作为换算指标进行轴载换算,显然是不合理的,为此,本文建立了基于沥青层层底拉应变、级配碎石层顶面剪应力、半刚性材料层层底拉应力的轴载换算方法,对该类型的路面设计具有指导意义。     

季节性变化下面-基结合状态对路面性能的影响

为研究面-基结合状态对沥青路面的影响,采用Bisar 3.0软件,考虑在季节性变化的条件下,对比分析不同结合状态对长寿命路面、柔性路面及半刚性路面受力状况的影响,并计算了不同控制指标下沥青路面的疲劳寿命。研究结果表明:面-基结合状态的变化对路表弯沉影响相对较小,对层底拉应力、拉应变的影响较大;路表弯沉、基层层底拉应力最大值出现在5月份,沥青层底最大拉应力出现在2、3月份,上、下面层层底拉应变最大值出现在7月份;长寿命结构在以沥青层层底拉应变为控制指标时,疲劳寿命均大于其对应的普通路面结构;柔性基层类长寿命路面及半刚性基层类长寿命路面在设计时应分别以沥青层层底拉应变及基层层底拉应力为控制指标。     

城镇道路沥青路面结构设计指标体系的完善——《城镇道路路面设计规范》制订新理念

该文介绍了在编制中华人民共和国行业标准《城镇道路路面设计规范》(CJJ169-2012)过程中,借鉴国外与国内公路研究成果,并考虑城镇道路自身特点,完善沥青路面结构设计指标体系,首次引入了设计可靠度,形成了以路表弯沉值、柔性基层沥青层层底拉应变、半刚性材料基层层底拉应力和沥青层剪应力为设计指标的沥青路面结构设计方法,专门开发了城镇道路沥青路面结构设计计算系统(PDS-CJJ169)V1.0,申请了软件著作权(2012SR017789)。     

级配碎石过渡层沥青路面结构设计方法研究

基于级配碎石过渡层沥青路面结构典型病害——车辙和疲劳开裂,确定控制级配碎石过渡层沥青路面4个设计指标:沥青层底弯拉应变、级配碎石层顶面竖向剪切应力、半刚性基层层底弯拉应力与路基顶面竖向压应变,给出推荐容许值和路面结构设计流程图;在不同土基强度和交通量分级下,给出级配碎石过渡层沥青路面的合理结构。     

永久性沥青混凝土路面设计指标及标准

由于具有经济的全寿命周期成本,永久性沥青混凝土路面近年来受到了国内外研究人员的关注,但目前没有明确统一的设计指标与标准.针对此问题,分析了我国现行沥青混凝土路面设计指标,并和国外沥青混凝土路面设计指标进行了对比,提出我国应采取路基顶面压应变、沥青混凝土层底拉应变和设计年限末总的累积塑性变形等作为永久性沥青混凝土路面的设计指标;并结合我国重载交通特点,提出了路基顶面压应变宜取120με,沥青混凝土层底拉应变对普通AC25沥青混合料,可分别采用100με(最佳沥青含量)和110 με(最佳沥青含量+0.5%),而对SBS改性AC25沥青混合料,可采用145με作为沥青混凝土层底容许拉应变;采用半刚性底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在12 mm以内,而采用粒料底基层的永久性沥青混凝土路面容许永久变形宜控制在20 mm以内.     

混合式基层沥青路面结构应力、应变特性及经济性分析

基于我国沥青路面设计理论及标准,拟定了3种混合式基层、一种典型半刚性基层与一种典型柔性基层共5种沥青路面结构,利用BISAR3.0程序对5种结构进行力学计算分析。主要针对5种路面结构的沥青层内最大拉应力、最大拉应变、路基顶面压应变、路表弯沉等力学指标进行深入对比分析,并根据疲劳寿命对各类基层进行了经济性分析。数据分析结果表明：通过合理的设计,混合式基层结构在力学性能上可以较典型半刚性基层和柔性基层结构更加优秀,虽然从单价上来讲,经济性能上不如半刚性基层,但考虑路面疲劳寿命性价的话,采用沥青稳定碎石作为上基层的混合式基层可以优于半刚性基层,这为今混合式基层沥青路面结构的应用推广提供了重要的参考。     

移动荷载作用下半刚性基层沥青路面结构动力响应分析

基于弹性层体系理论,使用有限元计算软件ANSYS10．0计算了移动荷载作用下半刚性基层沥青路面的动力响应,分析了半刚性基层沥青路面在不同车速车辆动荷载作用下设计指标——路表弯沉、基层底弯拉应力、底基层底弯拉应力、路基土顶面压应变的变化规律,得出了相关的结论。     

行车荷载下不同沥青路面结构动力响应测试分析

为研究行车荷载下不同沥青路面结构的动力响应,验证、完善我国沥青路面设计方法,在两种倒装式和传统半刚性基层沥青路面结构内部埋设沥青应变计、土压力计和垂直大变形应变计等传感元件,以单后轴货车为行车荷载,现场开展了不同轴重、不同行车速度及制动工况下3种路面结构的动力响应测试。以沥青层层底纵向应变与横向应变、路基顶面土压力和过渡层底部竖向压应力与竖向位移为评价指标,分析了不同沥青路面结构的动力响应规律。结果表明:随行车速度增加,各路面结构沥青层层底应变、过渡层竖向压应力与竖向位移均明显减小;从拉应变循环幅值看,半刚性基层结构随车速的变化更敏感;相同轴重和车速下半刚性基层结构路基顶面的压应力远小于倒装式结构,半刚性基层结构荷载扩散能力更优;相同车速下,3种路面结构沥青层层底纵向应变循环幅值和路基顶土压力均随轴重增加而增大,且半刚性基层结构的增幅相对更大,即半刚性基层结构对荷载更敏感,倒装式结构对荷载适应性更强;车辆制动会引起沥青层层底残余应变、纵(横)向应变与应变循环幅值大幅增加,频繁制动易引起路面车辙变形和加速路面沥青层疲劳破坏。     

市政道路横向开挖与纵向开挖病害差异分析

通过对我国某地多条道路进行调研,总结了横向开挖与纵向开挖的道路病害种类及特征,并通过落锤式弯沉仪测定路面弯沉值,评价其承载能力,建立ABAQUS有限元模型对横向开挖与纵向开挖的路表沉降、基层底部最大拉应力和路基顶面竖向压应变进行对比分析。结果表明:横向开挖与纵向开挖的病害类型与损坏程度有较大不同,有限元模拟结果表明两者的路表沉降和路基顶面竖向压应变差异显著,基层层底拉应力差异较小,在设计和施工时应当采取相应的措施。     

控制土基永久变形的设计指标研究

以我国1978年柔性路面设计规范规定的路面结构破坏标准为基础,利用弹性层状体系计算程序计算了典型粒料基层沥青路面的土基顶面压应变和路表理论弯沉值,并利用弯沉值修正公式对理论弯沉值进行修正;在此基础上,首先建立了路表实际弯沉值与土基顶面压应变之间的回归公式,结合1978年柔性路面结构设计规范中的弯沉值控制模型,初步建立了控制土基永久变形的土基顶面压应变控制模型。     

泊松比取值对柔性基层沥青路面结构的受力影响

泊松比取值对于柔性基层沥青路面结构动力响应的影响是多方面的。为探讨泊松比取值对柔性基层沥青路面结构受力的影响,利用Bisar3.0软件模拟了典型柔性基层沥青路面结构的轮载动力响应,分别对路表弯沉、沥青面层层间拉应力、剪应力及土基顶面压应变进行了计算分析。结果表明:弯沉值随着沥青混合料泊松比的增大而逐渐减小;面层层底拉(压)应力对泊松比的变化较为敏感,中面层尤为明显;沥青混合料泊松比的取值大小对上面层和中面层层内剪应力影响较大,对下面层层内剪应力影响较小;土基顶面压应变随泊松比的增大而逐渐减小。路面设计中应充分考虑泊松比取值对路面结构力学特性的影响。     

永久性沥青路面结构在佛清从高速公路中的应用

依托佛清从高速公路永久性沥青路面试验段,监测施工过程中关键层位顶面回弹模量及各层顶面弯沉值,通过实测数据校准三维有限元模型,进行了永久性沥青路面与半刚性基层沥青路面结构力学响应及疲劳寿命对比分析。结果表明:相比于半刚性基层沥青路面结构,永久性沥青路面结构路表弯沉、沥青层底应力应变、土基顶面压应变更大;设置FAC-13抗疲劳层及LSPM-25抗裂层后,永久性沥青路面结构永久变形量更小,疲劳寿命更长。     

沥青路面路基结构组合优化力学分析

为明确路面路基协同工作机理,指导实际工程中结构组合优化,以某高速公路3种路床搭配两种典型半刚性基层沥青路面建立了有限元模型,在总结分析沥青路面常见损坏基础上,以路表弯沉、基层底面弯拉应力、路基顶面竖向压应力为指标,研究了共6种结构组合的工作性能,对沥青路面与路基的结构设计具有一定指导意义。     

路基路面结构的参数敏感性分析

本文重点研究了柔性路面结构路表弯沉，路基顶面弯沉及其路基顶面压应变对路面结构参数的敏感性，在大量计算的基础上，提出了咱面设计指标的新观点，路表弯沉受各个参数的影响较大，不能明确反映路基路面结构的工作状态。计算表明弯沉控制和应力或应变控制不能得到一致的结果，路面设计应该重视路基顶面的压应变分析。高等级半刚性路面下，路基应变较小，传递工作区较浅，因此，设计的重点应该放在稳定性上。     

半刚性基层沥青路面结构可靠性分析

选用交通量、路面厚度、弹性模量、车辆荷载作为沥青路面结构设计中的影响参数。将这些服从一定概率分布的参数,在Ansys概率设计的可靠性分析中视为自变量。构造含有弯沉、层底弯拉应力、路基顶压应变共3个控制指标的路面结构承载能力极限状态函数作为可靠性分析的因变量。通过可靠性分析的结果可以得出半刚性基层沥青路面满足设计要求的概率。结果表明:当以弯沉作为控制指标时,路面结构满足设计要求的概率最低,以层底弯拉应力和路基顶压应变为满足设计要求的概率较高。增大路基回弹模量和基层厚度可以提高半刚性基层沥青路面的可靠性。对提高可靠度较为理想的选择是增加基层的厚度。     

典型沥青混凝土路面结构力学响应的分布

针对7种典型沥青混凝土路面结构,采用建立的三维有限元模型,分析了路基路面在不同轴载和轴型作用下的力学响应,并统计了路基路面力学响应量的分布和大小。结果表明:面层弯沉分布范围为45~200(0.01mm),基层层底拉应力的分布范围为44~207kPa,底基层层底拉应力的分布范围为54~306kPa,垫层层底拉应力的分布范围为9~139kPa;路基工作区深度范围内的主应力范围为20σ1110kPa,0σ360kPa,路基主应力比主要集中在1.8~6.0之间,路基顶面压应变主要集中在233~800με之间。     

半刚性基层沥青路面对基层状况的荷载响应

根据半刚性基层沥青路面实际应用,采用Ansys分析软件,分析基层材料在完整、松散及收缩裂缝状态下路面荷载的响应、路面结构层的应力、应变和位移情况。分析表明:1)基层材料松散对面层层底拉应变,路面弯沉及路基顶的压应变影响显著;2)横向干缩裂缝可改变沥青面层层底最大拉应变方向,对层底拉应变影响较显著。分析结果对减少半刚性基层收缩裂缝,提高路面使用寿命有一定理论指导作用。     

超载现象对沥青路面结构力学影响分析

基于甘肃省目前普遍存在的超载现象,采用我国典型的半刚性沥青路面结构,同时针对沥青路面面层-基层间的层间接触,利用路面结构分析计算软件BISAR3.0 对半刚性沥青路面的路表弯沉、面层层底弯拉应力及路基顶压应变进行计算分析。结果表明,不同的超载率对半刚性基层沥青路面结构力学响应有很大影响,而面层-基层间层间接触条件的逐步恶化又加剧了超载对路面的损害效应。基于此结论,建议在路面施工过程中,应保证面层-基层间接触良好,并在道路运营期间采取一些措施控制车辆的超载、重载。