考虑温度影响的沥青路面层间黏结力学响应分析

为了研究不同温度下的层间黏结料的黏结强度,通过室内剪切试验建立了层间黏结料的强度～温度方程,引入层间黏结强度温度指数φ表征不同温度下的黏结状况。借助ABAQUS有限元分析软件,对不同黏结状态下半刚性基层沥青路面各结构层内应力进行了计算分析,研究了不同黏结状态对路面结构力学响应的影响。研究结果表明:温度较低时,层间黏结状态的变化对路面各结构层应力的影响并不明显;当温度高于35℃时(φ0.6),面层结构最大拉应力σ_(max)、最大剪应力τ_(max)出现了非线性快速变化;温度变化对基层、底基层黏结性能影响不明显。研究成果对科学解释沥青路面在不同温度下黏结性能行为机理提供了有力依据,为改善层间黏结条件、提升路面整体性能提供了理论支撑。     

下承层界面状况对多孔沥青路面层间黏结性能的影响

下承层界面的结构形式、粗糙度及其与多孔沥青层的结合状态,均会对多孔沥青路面的层间黏结性能产生影响。为了探究其影响程度,以层间抗剪强度和层间抗拉强度作为评价指标,首先对比了不同结构形式的下承层对层间黏结强度的影响;其次以下承层铣刨和未铣刨代表不同的粗糙度,分析了二者层间黏结强度的差异;最后采用车辙仪碾压模拟不同的界面结合状态,分析了下承层界面经碾压后层间黏结强度的变化规律。研究结果表明:采用小粒径、骨架密实型结构形式的混合料作为多孔沥青层下承层,可以提高多孔沥青路面的层间黏结强度;铣刨增加了下承层界面的粗糙度,对多孔沥青路面层间黏结强度提升有利;随着碾压次数增加,黏层材料与多孔沥青层的结合状态增强,使多孔沥青路面的层间黏结强度更大。     

沥青路面磨耗层与下卧层组合结构力学行为分析

路面结构的层间状态在服役过程中受到各种因素的影响会发生改变,层间结合状态的改变对路面结构的力学行为会产生很大的影响。该文通过组合结构试验与数值分析,探究不同磨耗层与下卧层组合结构在不同应力和黏结状态下的力学行为。作为对比分析,试验考虑3种目前常用的沥青路面磨耗层（面层）材料：AC-13、OGFC-13和SMA-13。试验结果表明：不同组合结构由于材料特性的差异表现出不同的层间黏结性能与疲劳特性;与AC-13+AC-20组合结构相比,OGFC-13+AC-20和SMA-13+AC-20的抗剪切疲劳性能较强,但是抗弯拉疲劳性能较弱。层间压-剪破坏主要发生在层间界面和界面过渡区,可以观察到材料空隙结构的压缩与黏结界面的嵌挤变形;局部界面会有集料在挤压和剪切过程中破坏,随着界面剪切变形和滑移。弯拉应力作用下组合结构的疲劳破坏行为与压-剪应力作用下明显不同,材料特性的差异对其抗弯拉变形能力有显著影响,且疲劳失效形态受到层间黏结与接触咬合状态的影响;随着材料损伤的开展,裂缝由组合梁试件底部沿着集料周边向上开展,到层间界面时会沿着界面向两侧横向开展造成局部脱黏,随后再向上开展直到组合结构试件失效。     

混凝土桥面防水黏结层剪应力有限元分析

采用ANSYS有限元软件模拟分析混凝土桥面沥青铺装结构层间最大剪应力的变化规律。研究表明,防水黏结层的最大剪应力随沥青铺装层厚度、模量增大而降低;当防水黏结层模量为10 MPa～50 MPa时,沥青铺装层底层、防水黏结层的层间最大剪应力波动较大,模量为50 MPa～100 MPa时波动趋势稍缓,超过200 MPa后趋于平缓,因此,优选防水黏结层模量为100 MPa～300 MPa;车辆制动与超载重载对桥面铺装层层间最大剪应力影响显著,摩擦系数从0.2增至1.0时,防水黏结层内部的最大剪应力由0.133 MPa增至0.283 MPa,增幅为112.8%,超载系数与桥面铺装结构层间最大剪应力呈线性正相关,控制车辆超载、重载可有效避免桥面铺装层发生剪切破坏。探求沥青铺装结构层间最大剪应力变化规律,为优选防水黏结层的材料提供理论支撑。     

隧道路面单层沥青层铺装层间高强高渗防水黏结材料的制备与性能

隧道路面采用单层沥青层铺装对层间防水黏结层的层间剪应力和层间拉应力提出了更高的技术要求，现有防水黏结材料无法达到该技术指标。基于相似相容原理设计了15种不同配比的防水黏结材料，通过对他们的耐热性、低温柔性、黏结强度及防水性能进行测试与综合评价，选取了其中一种配方作为该研究的高强高渗透防水材料即FJH-1,进而通过对比试验系统研究其对水泥混凝土基层的渗透性、抗冻融能力和路用性能。结果表明：采用FJH-1作为层间防水黏结层的铺装组合结构不仅具有优良的抗剪强度和拉拔强度，能够满足隧道单层沥青层铺装对于层间剪应力和拉应力的技术要求，受温度和冻融的影响相对较小，而且具有对水泥混凝土的优良渗透性，可望实现隧道单层沥青层铺装技术的推广应用。     

SAMI应力吸收层材料合理组成研究

通过正交试验方案设计,采用自主研发的道路层间力测试系统测定CC-AC复合试件破坏时的最大剪切强度,并以此作为SAMI应力吸收层黏结效果的评价指标,分析了4种水平下的胶粉的细度、掺量、沥青洒布量、碎石粒径、碎石撒布量对复合试件层间黏结强度的影响,综合施工难易程度,给出SAMI应力吸收层材料合理组成的建议值.     

移动荷载下桥面防水黏结层剪应力有限元分析

为了突破传统静荷载作用下不同因素对桥面铺装防水黏结层剪应力影响的局限性,采用Abaqus有限元分析软件,建立移动荷载作用下桥面防水黏结层的三维仿真模型,并通过Utracload和Dload子程序施加移动荷载,模拟车辆实际行驶过程。分析在移动荷载作用下超载、沥青层模量、沥青层厚度、防水层厚度、车速、水平力系数及层间摩擦系数等因素对分析点(A点)最大剪应力的影响。结果表明:移动荷载作用下,防水黏结层最大剪应力出现在车轮正下方,且剪应力在分析点附近一定范围内近似呈半正弦分布;防水黏结层最大剪应力与超载、水平力系数及层间摩擦系数等因素呈正相关,与沥青层厚度及车速等因素呈负相关,受沥青层模量、防水黏结层厚度等因素变化影响较小。     

层间黏结状态对柔性路面力学特性影响分析

为研究柔性路面在不同层间黏结状态下的力学响应规律,建立典型柔性路面结构型式及计算模型,利用BISAR软件对层间黏结状态从完全连续到完全滑动状态时面层、基层的竖向应力、水平应力及路基顶面弯沉进行计算分析.结果 表明:随着层间黏结状态衰变,柔性路面基面层内竖向应力随之增大,最大增幅达到42％,易造成沥青层永久变形增加,导致车辙破坏;基面层内水平应力出现峰值突变,易造成各层间滑移;路基顶面竖向位移随之增大,易导致柔性路面整体弯沉过大.     

山区公路沥青路面基面层滑移破坏研究

针对山区公路沥青路面常见的基面层滑移破坏,为了提出有效的防治对策,首先,进行了现场调查和非均布荷载作用下的三维有限元计算。分析认为基面层滑移破坏的主要原因是沥青面层厚度较小、超载、高温、路线频繁的变坡以及施工质量较差;从而采用不同的层间处理措施进行了层间滑移室内模拟试验,并对不同温度下的层间抗剪强度进行了比较。结果表明:SBR乳化沥青具有较好的层间粘结能力和温度稳定性。最后,确定了层间抗剪设计指标,提出了基面层间采用SBR乳化沥青处理、进行层间抗剪验算、提高施工质量以及合理设计路线等防止基面层滑移的技术措施。     

沥青路面的层间黏结性能及其影响因素分析

分析了沥青路面的层间黏结性能产生机理,以及这种层间黏结对路面剪切和弯沉的抵抗效应。从黏层性能和上下沥青面层差异性两个方面深入分析了影响沥青面层层间黏结性能的主要因素,主要包含黏结材料、黏层污染程度、施工温度、层间级配差异、层间结构组成五个因素,最后提出了设计施工措施,使得沥青面层黏结良好形成整体受力和变形。     

路面纤维沥青应力吸收中间层试验研究

为了确定新型路面应力吸收层-纤维沥青应力吸收中间层(FR-SAMI)各材料的最佳用量,采用正交试验法进行试验设计,通过室内剪切试验得到的剪切强度和拉拔试验得到的粘结强度两个性能指标,来评价新旧路面界面间的粘结强度性能,并确定了FR-SAMI各材料最佳用量:纤维为120g/m2,纤维长度为6～8cm,乳化沥青为1.2kg/m2。     

桥面铺装防水粘结层材料抗剪切性能试验研究

依托南昌市南外环高速公路桥面铺装防水粘结层工程,致力于解决桥面铺装防水粘结层抗剪性能及其研究方面的不足。利用UTM试验系统开发了剪切试验夹具,采用旋转压实的方式分别制作了ES-2稀浆封层、AC-5沥青砂以及SBS改性沥青同步碎石防水粘结层材料复合试件,通过对不同防水粘结层材料进行直接剪切试验,对其抗剪切性能进行研究。结果表明:AC-5沥青砂的抗剪强度明显高于ES-2稀浆封层以及SBS改性沥青同步碎石封层,其层间粘结效果更好;直剪试验的结果可以用作评价防水粘结层材料抗剪性能优劣或划分材料抗剪强度等级,但不能用来确定层间抗剪强度容许值;温度对防水粘结层材料的抗剪强度影响很大,温度升高,材料的抗剪性能会急剧降低;层间抗剪强度容许值的试验温度宜结合当地的路面设计温度和极端高温共同确定。     

高速公路上坡路段半刚性沥青路面的三维有限元分析

运用三维有限元方法,分析了不同道路纵坡下路面结构层层底最大拉应力、层底最大剪应力和土基最大压应变的变化规律,以及上坡路段在不同超载率、路面摩擦系数和温度状况下各主要路面结构力学指标的变化情况,并提出了相应的防治对策。分析结果表明,道路纵坡改变只对面层所受拉力有影响,更易使面层产生开裂;各面层都是剪应力作用的主要集中区域;超载率、路面摩擦系数和温度对上坡路面结构受力都存在不同程度的影响,汽车超载的影响最大。因此,应尽量提高沥青混合料面层的抗拉强度和抗剪强度,并严格限制上坡车辆超载。     

界面污染对沥青小梁疲劳性能的影响研究

为研究层间界面的污染情况对沥青铺面整体使用性能所产生的影响，采用由不同类型混合料复合而成的、含有层间界面的复合沥青小梁，进行抗剪强度试验和四点弯曲疲劳试验，以机油污染和黄土污染作为污染源，调整污染量，用于模拟施工过程中可能存在的污染情况，并对其在不同工况下的层间抗剪强度及整体疲劳寿命进行测定。试验结果表明：（1）就各类影响层间抗剪强度因素的敏感性而言，机油污染的敏感性要高于黄土污染；（2）同等试验条件下，随着污染量的增加，复合小梁的疲劳寿命显著减小，一定程度后逐渐趋于稳定；（3）在相同污染量工况下，机油对于层间粘结性能的影响要大于黄土污染对其产生的影响；（4）就弯曲劲度模量损失量而言，当污染量达到一定程度后，复合小梁的层间粘结性就会丧失。     

混凝土桥面沥青铺装结构的剪切分析

车辙和推移是混凝土桥面沥青铺装结构的主要破坏形式之一,一方面是由于行车荷载作用下沥青层内产生较大的剪应力而引起沥青铺装层的塑性流动而逐渐形成车辙;另一方面是沥青混凝土面层和桥面层间粘结力不足而引起的推移、拥抱等剪切破坏。试图通过三维有限元的计算方法,考虑荷载的非均匀分布,系统分析层间接触条件不同时,不同铺装层结构组合时的剪应力响应。分析显示,非均布荷载和层间接触条件对铺装层结构的剪应力有很大影响,合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。     

沙漠地区橡胶沥青混合料应力吸收层施工技术研究

结合营盘水至双塔高速公路建设实例,通过室内试验和现场施工监测,对高海拔中冻沙漠地区公路路面早期出现的裂缝、水损坏及层间剪切变形破坏等病害问题进行了研究;提出了病害的防治措施——橡胶沥青应力吸收层法,并对高海拔中冻沙漠区橡胶沥青应力吸收层的施工技术进行了论证。     

基-面层间粘结状态对沥青路面车辙的影响

通过有限元软件模拟基-面层间局部不同粘结状态的沥青路面结构,计算分析了路面处于弹性阶段时荷载作用下的力学响应,结果表明：在车辆荷载作用下,由于基-面层间出现局部完全滑动,路面各面层底最大主拉应变都有增大,最大剪应变以表、中面层底变化明显,竖向压应变以越靠近牯结状态变化区越大;车轮制动,竖向荷载与水平荷载的联合作用加大了路面结构的变形.在此基础上,进行了室内车辙试验,较好地验证了,由于结构层间局部粘结失效,会导致沥青路面出现车辙.     

广东省水泥混凝土桥面单层沥青铺装层使用状况调查与分析

为提高广东省高速公路水泥混凝土桥面铺装的使用性能,降低铺装层结构选用不当所带来的风险,对省内4个典型项目桥面铺装层的结构型式、使用状况及病害原因进行了调查分析,并采用有限元软件对铺装层厚度对铺装层内及层间的应力进行了计算分析。结果表明:单层沥青混凝土桥面铺装主要用在桥梁恒载限制的路段,需采用高粘度改性沥青做防水粘结层+高模量沥青混凝土或SMA的桥面铺装结构,且施工要求高,与单层沥青铺装层相比,采用双层沥青铺装层,铺装层内最大剪应力和沥青层与粘结层间剪应力分别下降18%和37%。     

长大纵坡路面路用性能评定标准研究

为了分析长大纵坡沥青路面路用性能不同于常规路面的特点,通过全厚式车辙板试验及对其动稳定度指标的讨论、层间直剪试验分析层间容许剪应力、复合式小梁进行小梁弯曲试验对路面抗弯拉强度以及破坏指标进行分析,提出了以动稳定度评价高温稳定性,以路面层间容许剪应力评价抗剪性能,以破坏应变控制低温抗裂性能的具体指标。可做为设计与施工的指导。