沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法

在多年冻土、重冰冻等地区的低温、大温差特殊条件下,沥青稳定碎石基层易产生低温收缩开裂,导致路面破坏。通过沥青稳定碎石大马歇尔试件的温度收缩、低温弯曲等试验,分析了矿料级配组成、沥青用量等因素对混合料低温抗裂性能的影响。分析得出,利用沥青稳定碎石的强度试验与马歇尔试验结果,综合确定的最佳沥青用量更为合理;矿料级配组成对混合料温度收缩系数的影响较小,空隙率是影响混合料温度收缩系数的主要因素;适量增加沥青用量可以显著提高沥青稳定碎石的弯拉强度和变形能力;单一指标无法科学评价沥青稳定碎石的低温抗裂性能。研究提出了以温度应力比和弯曲应变能为指标的沥青稳定碎石低温抗裂性能综合评价方法。     

重载作用下沥青混凝土路面永久变形有限元分析

针对水泥稳定碎石基层、沥青稳定碎石上基层水泥稳定碎石基层以及级配碎石基层等多种沥青混凝土路面结构类型,利用ANSYS有限元软件构建1/4圆柱体沥青混凝土路面结构有限元模型,提出在接地压力、荷载作用半径以及不同温度(即5℃、20℃、30℃时)路面面层弹性模量变化的条件下,计算分析沥青混凝土路面竖向永久变形.研究路面结构设计参数对路面永久变形的影响,力求更加准确地模拟在重载作用下沥青混合料的永久变形,为沥青混凝土路面的车辙研究和永久病害的防治提供借鉴.     

级配碎石基层沥青混凝土路面剩余寿命预测和经济性分析

对运营近两年的沥青混凝土路面实测路表弯沉,再利用现行公路沥青混凝土路面设计规范的设计弯沉计算公式计算该路面还可承受的累计标准轴载作用次数,以此预估路面的剩余寿命,从而对级配碎石基层十水泥稳定碎石底基层沥青混凝土路面进行了经济性分析.结果表明,在路面总厚度不增加较大的前提下,与原设计半刚性基层沥青混凝土路面相比,级配碎石基层沥青混凝土路面更经济.     

不同沥青混凝土路面结构的抗裂性能对比分析

反射裂缝是半刚性基层沥青混凝土路面的主要病害之一,通过在半刚性基层和沥青混凝土面层之间分别加入级配碎石、低剂量水泥稳定级配碎石和沥青碎石,研究其对反射裂缝的影响。从断裂力学的基本原理出发,应用有限元软件建立三维有限元模型,在裂纹尖端创建奇异单元,分析了不同路面结构应力强度因子随裂纹长度的变化规律。应用广义Paris公式,对各种路面结构疲劳寿命进行了预估,结果表明:级配碎石或低剂量水泥稳定级配碎石层的加入可有效抑制半刚性基层反射裂缝的扩展,但其会明显增加沥青混凝土层弯拉疲劳开裂的可能性;沥青碎石层的加入对减少沥青混凝土面层剪切型和弯拉型开裂都具有良好的作用。     

柔性基层在高寒地区沥青路面

为了研究半刚性基层、沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层和应力吸收夹层在减缓高寒地区沥青路面的半刚性材料层反射裂缝方面的不同效果,采用断裂力学理论和有限元技术,对半刚性材料层已有裂缝的4种路面结构进行了在车辆荷载和高寒地区的骤然降温综合作用下的热-力耦合分析.从应力强度因子和疲劳寿命两方面,开展了上述4种路面结构对反射裂缝在沥青面层中的扩展行为影响的对比研究.结果表明,在沥青混凝土路面的面层和半刚性材料层之间设置的柔性基层和应力吸收夹层可大幅度减缓反射裂缝的扩展速度,从而延长路面使用寿命,并按照沥青稳定碎石柔性基层、级配碎石柔性基层、应力吸收夹层、半刚性基层的顺序依次递减.     

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.     

基于低碳视角的透水慢行系统结构生态效果评价

为完善透水慢行系统结构生态效果评价体系,通过渗透系数试验、现场渗透试验、吸声系数试验及路面温度调查,研究透水慢行系统的排水效果、降噪效果和降低城市热岛效应,并提出相应分级标准.结果表明:透水慢行系统生态效果明显,沥青混合料的渗透系数随空隙率和连续空隙率的增大而增大;无砂混凝土与级配碎石叠合基层的渗透速率最快,级配碎石基层次之,水泥稳定碎石和级配碎石叠合基层最慢;沥青混凝土吸声系数峰值与均值总体随空隙率增大而提高,相同连续空隙率下,小粒径吸声优于大粒径,相同空隙率下小粒径性能反而下降,透水性混凝土的吸声系数随空隙率增大而增大;透水路面路袁与中面层温度差值远远大于其他几种路面结构.     

级配碎石基层沥青混凝土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混凝土路面结构层位功能,就沥青混凝土面层厚度、级配碎石基层厚度和模量3个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青混凝土路面进行非线性力学响应分析,结果表明:面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9 cm时面层剪应力最不利,12 cm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30 cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;当增大基层模量时,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.     

沥青稳定碎石透水基层混合料配合比试验研究

针对当前沥青混凝土路面早期水损坏现象严重的现状,指出在密级配沥青混凝土路面下设置透水基层可以减轻水对路面结构的影响.进而依托某高速公路使用沥青稳定碎石透水基层的工程实例,分析了影响沥青稳定碎石透水基层混合料级配的关键筛孔,研究了适宜于沥青稳定碎石透水基层混合料最佳油石比选定原则和方法,通过马歇尔试验确定了其最佳配合比,并采用析漏试验进一步验证了该最佳油石比的合理性,为沥青稳定碎石透水基层试验路施工和进一步研究提供依据.     

沥青稳定碎石排水层施工技术要点

为减少沥青混凝土路面早期水损害,在路面结构中设置沥青稳定碎石排水层,提高排除进入路面结构内部自由水的能力。对比国外排水沥青混合料的级配,确定适合我国工程运用的级配范围,依托化新高速公路实体工程,设计出沥青稳定碎石的工程级配。通过矿料表面积与油膜厚度估算油石比,结合析漏试验,运用马歇尔试验稳定度、空隙率、毛体积密度等最终确定最佳油石比。分析沥青稳定碎石混合料的特性,结合工程实践,确定沥青稳定碎石的目标配合比和施工配合比。根据沥青稳定碎石排水层的结构形式,对比常规沥青混凝土路面结构,制定符合沥青稳定碎石的松铺系数和碾压工艺。通过施工质量检测,验证配合比、施工工艺以及施工控制要点的合理性。     

寒区级配碎石上基层厚度和模量对沥青路面结构力学影响研究

寒区半刚性基层的干缩温缩造成反射裂缝，是面层横向开裂的主要原因之一，而采用级配碎石上基层的倒装沥青路面结构可有效防治反射裂缝的发展，因此结合寒区的气候特点，优化提出了级配碎石集料技术指标和级配范围，同时对级配碎石上基层沥青路面结构进行力学研究，提出适应寒区条件的级配碎石基层厚度和模量。     

实测沥青路面温度场分布规律的回归分析

以实际运营中的沥青混凝土道路结构为试验对象,提出了一套完整的道路结构温度场实测方案。根据大量的实测沥青路面温度数据研究了沥青路面温度场的分布规律,并利用回归分析对沥青路面温度场与气温之间的相关关系进行了探讨。考虑到升温阶段和降温阶段气温对沥青路面温度场影响的差异,分别研究了基于升温阶段和降温阶段沥青路面温度与气温的相关关系,并给出了不同温变阶段下任意深度处沥青温度的预估模型。对实测数据与预估数据的比较表明:该模型具有较好的精确性与实用性。     

南方高温多雨地区高速公路沥青路面合理结构探讨

以广东省气候环境特点为例,分析南方高温多雨地区气候环境特点及其对高速公路沥青路面的影响,阐述了现有路面结构的优缺点,在此基础上推荐一种路面结构,依据该路面结构特点阐释了其在南方高温多雨地区高速公路沥青路面中的合理性。     

SMA在高温多雨地区路面工程中的应用研究

根据深圳地处高温多雨地区的气候特点，结合滨海大道沥青路面工程的施工，系统研究了沥青玛蹄脂碎石混合料的石料选择、配合比设计的标准和方法，及SMA的生产和施工工艺，提出了高温多雨地区SMA的级配范围及技术指标。     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.     

经济型SMA沥青混合料级配优化与路用性能研究

对石灰岩集料的经济型SMA沥青混合料开展矿料级配优化工作,首先根据逐级填充理论和粒子干涉理论确定粗集料最佳组成,以等体积替代方法试验得出细集料各含量最佳组成;然后通过分析粗、细集料含量与路用性能的关系,确定经济型SMA沥青混合料的最佳矿料级配;最后对经济型SMA路用性能与不同集料、级配混合料做了对比分析。结果表明:石灰岩集料级配优化后的经济型SMA混合料的高温性能与玄武岩集料SMA沥青混合料相当,低温性能与水稳定性优于玄武岩集料SMA沥青混合料。     

低温下沥青混凝土道路温度应力的新评价

基于热弹性力学，分别考虑变温过程对沥青混凝土劲度模量的影响和由终了温度确定沥青混凝土的劲度模量的2种情形，计算了降温作用下一维沥青混凝土杆的累积温度应力。通过对计算结果的对比分析得出，采用有限单元法计算沥青混凝土杆的累积温度应力时取子步温度值为-1℃产生的相对误差不超过3％。采用平面应变有限单元法，就子步温度取-1℃和由终了温度确定的沥青混凝土的劲度模量计算了道路结构体的累积温度应力，前者计算得到的累积温度应力明显小于后者，前者可以作为评判低温下沥青混凝土表面发生连续降温时是否开裂的依据。本文得出的一些结论可为分析降温对沥青混凝土道路的影响分析提供有益参考。     

河北省沥青路面气温影响分析

通过对搜集到的影响河北省公路沥青路面使用性能的最高气温、最低气温等主要气候资料的统计分析，运用美国SHRP分析方法求出河北省各地区沥青路面最低和最高温度。并以所求得数据为依据，对河北省沥青路面进行了气温影响分区。     

软土地基上不同沥青路面结构的适应性研究

采用通用非线性有限元程序ABAQUS分析了淮盐高速公路试验路4种路面结构的工后沉降、不均匀沉降及层底拉应力。分析结果表明,在两层半刚性基层之间或刚性与半刚性基层之间设置级配碎石夹层的路面结构有较好的抵抗塑性变形的能力。有效减缓软土地基不均匀沉降对沥青面层造成的不利影响。由此,提出了不同于常规的半刚性基层沥青路面,具有应力消散能力,适应于软土地基的合理沥青路面结构。     

骤然降温下的沥青路面温度场变化

基于传热学理论,利用有限元软件ANSYS,建立路面结构温度场分析的二维有限元模型,通过热稳态分析计算出路面基层初始温度场,再进行热瞬态分析。分析结果表明骤然降温下,沥青路面温度大幅度降低。