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.     

季冻区路面混凝土界面区劣化行为及与强度相关性

为了揭示季冻区路面混凝土界面区在自然环境与车辆荷载耦合作用下的劣化机理，以及界面区劣化对路面耐久性的影响，通过室内设计普通交通环境和超载条件下的荷载-冻融-干湿循环三场耦合试验模拟路面水泥混凝土实际工作环境，并与普通交通条件下的疲劳荷载单因素试验及荷载-冻融双场耦合试验进行对比，以探求季冻区路面混凝土界面区劣化的主要影响因素；采用扫描电镜观测和X射线能谱分析分别测定在混凝土处于不同耦合作用阶段的界面区细观结构、钙硅比变化；采用静态弯拉强度试验测定三场耦合下各阶段的混凝土力学性能，并采用多元回归分析方法揭示路面混凝土界面区劣化行为与混凝土强度的相关性。结果表明：季冻区路面混凝土运营时，车辆荷载主要引起混凝土界面区沿原生微裂缝的局部损坏；冻融循环伴随干湿交替的环境作用促使裂缝在各方向蔓延形成大片缺陷，且该界面区劣化行为是物理-化学过程。主要表现为，路面混凝土的抗弯拉强度呈下降趋势；界面区大量裂缝交叉贯通，密实度显著降低，氢氧化钙结晶析出；超载情况下，疲劳寿命急剧缩短，且界面区内部微裂纹的宽度显著增大。混凝土疲劳破坏时，界面区临界损伤阈值为：界面区宽度为70 μm；密实度为50.96%~54.25%；微裂缝最大长度在24.48~26.04 μm之间；微裂缝最大宽度在11.73~15.72 μm之间。可利用多元线性回归方程描述混凝土强度与界面区结构缺陷之间的定量关系，各结构参数对强度影响程度从大到小依次为：密实度、裂纹宽度、裂纹长度。     

水泥混凝土路面加铺应力吸收层结构应力分析

旧水泥混凝土路面上沥青混凝土罩面结构中大量反射裂缝的形成和存在,主要是由于旧路面板受到行车荷载或者是持续循环的温度应力的反复作用,或者是二者耦合作用。解决反射裂缝问题,必须将如何消解旧板裂缝或接缝处的应力集中现象放在罩面工程的首要位置考虑。设置应力吸收层可有效地防治和延缓反射裂缝的产生、扩展。对采用应力吸收层的罩面结构进行三维有限元分析和耦合应力分析,得出应力吸收层的设置能有效地改善接缝处路面结构的应力集中现象。旧水泥混凝土路面的破损状况与结构特征的有效评定是加铺前的关键步骤,关系到加铺成功与否,对于防治和延缓反射裂缝有着重要的作用。     

疲劳荷载下路面水泥砼裂缝结构特征变化分析

为了研究路面水泥砼内部裂缝在荷载及外界因素作用下的变化,利用室内试验设备模拟路面水泥砼的荷载应力、温度等实际工作环境,对比分析单一荷载作用和荷载、冻融循环耦合作用下路面水泥砼内部裂缝的变化过程。结果表明,荷载应力和冻融循环耦合条件下,C30和C40砼在50%、80%两种应力水平下的裂缝面积宽度比单一荷载应力作用下的大,裂缝宽度比单一荷载作用下的小,应力水平为50%时的最大裂缝长度比单一荷载作用下的大,应力水平为80%时的最大裂缝长度比单一荷载作用下的小,裂缝分形维数比单一荷载因素下的大。     

基于动载作用的组合式柔性基层路面典型结构优化设计研究

借助Abaqus有限元计算平台建立路面三维模型,使用动态模量,施加动态荷载实现路面的动力响应,研究了应对组合式基层路面,根据现有研究成果拟定了与路面损坏相对应的车辙和裂缝类损坏的力学控制指标,通过设计正交试验分析各个力学指标与结构设计参数变化的敏感性,取对结构设计参数敏感性高的力学指标作为主要分析对象,得出了路面破坏模式、力学控制指标以及结构设计参数的显著性对应关系。研究S1～S4共4种路面结构高、低温与动荷载耦合作用下的路面力学响应,推荐了内蒙古寒区路面结构,并得出路面结构设计的优化设计策略。     

寒区路面问题及处理设计

主要讨论了寒区路面在环境因素诱发下而产生的沥青混凝土路面的温度裂缝及其发展、冻胀及冻胀裂缝、不均匀冻胀引起的季节性和长期路面不平整及春融期承载力的、损失等问题，并依据诱发因素给出了几种路面效应模型，指出了未来寒区路面的研究方向。     

温度和交通荷载作用下罩面层的性能

本文从温度和交通荷载两方面分析了反射裂缝产生的原因。在ＭＴＳ试验机上对沥青混凝土罩面进行疲劳测定，得出了温度和交通荷载共同作用下沥青混凝土的性能范围，即在有温度应力和挠曲的条件下，沥青混凝土破坏的边缘范围。并根据试验结果提出了减少反射裂缝的办法。     

旧水泥路面加铺沥青层结构力学特性分析

采用沥青加铺层结构是修补旧水泥路面的有效方法,由于旧水泥路面裂缝的存在,沥青加铺层易产生反射裂缝.建立三维有限元模型,对水泥混凝土路面加铺沥青层结构的受力特性进行了分析,通过分别改变加铺层厚度,夹层模量及轴载,得出加铺层应力响应的变化规律,并对不同加铺层结构在温度荷载耦合作用下的应力进行了对比分析.其结论对实际工程中选...     

黑龙江省公路水泥混凝土路面疲劳开裂形态分析

水泥混凝土路面结构设计一般以水泥混凝土板的疲劳开裂作为路面损坏的基准,应用有限元分析和Miner线性累积损伤理论,结合黑龙江省实际,从疲劳开裂角度分析公路水泥混凝土路面可能的裂缝表现形态,确认在车辆和温度荷载的循环作用下,现阶段黑龙江省公路水泥混凝土路面纵向裂缝和横向裂缝均有可能发生,但产生纵向裂缝的可能性大于出现横向裂缝的可能性,纵向裂缝的普遍存在有着路面结构方面的内在因素。建议结合各地的实际使用条件,对水泥混凝土路面的构造细节和受力状态做进一步探讨。     

旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的力学机理分析

在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土层的技术,关键是如何防止反射裂缝。温度荷载与车辆荷载作用所引起的剪切破坏,是沥青混凝土加铺层（AC层）结构产生反射裂缝的主要原因之一。采用三维有限元法对旧水泥混凝土路面上AC层进行了数值模拟分析,重点考察了在车辆荷载作用下接缝处AC层的剪应力与弯沉差,并且分析了加铺层厚度、旧水泥混凝土板的厚度、地基弹性模量等参数对最大剪应力及最大弯沉差的影响。结果表明,合理确定加铺层的厚度．对于预防和控制反射裂缝产生和发展具有重要的作用。     

道路扩建工程路面纵向裂缝产生和发展主要模式分析

拓宽的道路在开放交通后一段时间内,常会出现沿路线方向的纵向裂缝。有限元方法模拟差异沉降对路面结构影响分析表明,路面纵向裂缝产生的主要模式是水泥稳定碎石层上部最先破坏,产生微裂缝。随后,路面结构在差异沉降、交通荷载、温度变化影响下,裂缝的发展模式变得更复杂,常是几种因素的耦合作用导致路面层开裂。差异沉降型裂缝发展模式是由路面层顶自上而下发展,最终与水泥稳定层中的裂缝贯通,产生张拉破坏;荷载型裂缝发展模式由已经开裂的半刚性水泥稳定层,逐渐向上发展,导致沥青路面层开裂的剪切破坏;温度型裂缝发展模式是由温度变化引起材料收缩变形,以张拉破坏为主,裂缝发展由水泥稳定层中的微裂缝向上发展,引起沥青路面层开裂。     

Gen路面水泥混凝土界面区结构特征变化分析

为了研究路面水凝混凝土界面区结构特征的变化,利用室内各相关试验设备,模拟路面水凝混凝土在荷载应力、温度、湿度条件下单场、双场及三场耦合等实际工作环境,分析不同条件下路面水泥混凝土界面区的动态变化过程。研究表明:荷载水平越高界面区开始扩展的时间提前,单荷载作用下,当荷载水平超过50%时,混凝土疲劳后期界面区抗变形能力明显减弱;荷载与温度耦合对界面区的影响表现为界面区宽度增加,抗变形能力减弱,荷载与不同温度水平作用界面区扩展时间点提前,而扩展程度有所不同;荷载、温度和湿度三场耦合下,对界面区的扩展范围影响不大,但会促进介面区扩展的速度。     

水泥混凝土路面沥青加铺层足尺疲劳破坏试验

车辆荷载及温度变化是引起水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的主要原因。在室内理想条件下应用大型反射裂缝疲劳试验台架进行不同加铺层结构疲劳破坏的对比试验:采用水平位移的变化模拟水泥混凝土板因温度变化而产生的伸缩变形;采用竖向位移的变化模拟水泥混凝土板在汽车荷载作用下接缝两端引起的剪切变形。通过室内试验模拟,检验不同加铺层结构的防裂效果。     

连续配筋混凝土路面温度应力分析

基于钢筋混凝土间粘结滑移的线性和非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵。得出了考虑粘结滑移线性和非线性本构关系的有限单元数值解,据此分析了降温荷载作用下路面应力、位移的分布规律。同时讨论了裂缝间距和配筋率、配筋方式对裂缝宽度的影响。结果表明,在相同的降温荷载作用下,随着裂缝间距的增大,钢筋和混凝土的应力呈现非线性增加;采用不同配筋方式对裂缝宽度的影响较大,建议设计时尽量采用小直径多根数的配筋方式。按接触有限元法进行温度应力的非线性分析,为今后的科研和设计提供了很好的理论依据。     

沥青混凝土路面在低温状态下的力学分析

回弹模量是沥青混凝土路面设计中最重要的设计参数,其值随着温度的变化而变化,取值是否合理直接关系到沥青混凝土路面结构层的厚度及受力状态.根据国外的模量与温度的关系模型,分析了沥青混凝土路面在不同温度及模量下的力学状态.结果表明:随着温度的降低、模量的升高,在行车荷载的作用下沥青混凝土路面结构中的中性轴上移,最大拉应力逐渐增大,易导致路面出现裂缝.     

刚柔复合式路面反射裂缝扩展机理与防治措施研究

对于水泥混凝土板上铺筑沥青混合料面层的刚柔复合路面结构,反射裂缝是其主要病害之一。通过数值分析来探讨刚柔复合路面结构反射开裂主要原因,并采用改进的车辙试验对不同防反射裂缝材料的抗裂效果进行分析。试验结果表明:裂缝处的应力集中是复合路面结构产生这类破坏的主要原因,其中,温度变化对裂缝处沥青混合料加铺层破坏作用最大,其次是车辆偏荷载作用,破坏作用最小的是车辆正荷载作用;铺设玻纤格栅的复合路面结构层其抗反射裂缝效果最好,其次是铺设聚酯玻纤布和玻璃纤维的增强应力吸收层(FR-SAMI),最差的是只涂SBS改性沥青粘层的复合路面。     

应力吸收层防治沥青混凝土加铺层反射裂缝机理分析及应用

通过对旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层反射裂缝形成机理分析,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置了薄沥青混凝土应力吸收层.经工程实例应用,设置应力吸收层的沥青混凝土加铺层,在温度及荷载周期性反复作用下具有较强的抗反射裂缝能力,为旧水泥混凝土路面改造工程提供参考.     

沥青混凝土路面非荷载性裂缝形成机理研究

首先阐述引起沥青混凝土路面裂缝的原因可以归结为荷载性裂缝和非荷载性裂缝两大类,温度裂缝和反射裂缝是非荷载裂缝的两种主要型式。接着从非荷载性裂缝的角度出发,详细分析了温度收缩裂缝、温度梯度裂缝和反射裂缝形成的机理,指出温度梯度是引起路面横向裂缝的主要原因,而反射裂缝是半刚性基层裂缝和温度裂缝综合作用的结果。     

温度-车辆耦合荷载对沥青路面设计参数的影响分析

为研究温度与车辆荷载耦合作用下沥青路面的力学响应规律及其对设计参数的影响,建立"大粒径级配沥青碎石柔性基层+水泥乳化沥青混凝土联接层"沥青路面的三维有限元模型,分析其在车轮-夏季最不利温度耦合荷载作用下应变及路表弯沉响应。结果表明,温度荷载对路面面层有显著影响,面层温度应变大于车辆荷载应变,最不利温度应变和车辆耦合应变会超出材料的容许应变,沥青路面设计参数分析应考虑温度效应。     

一种研究沥青混凝土温度疲劳行为的室内试验方法

由于温度疲劳现象引起的裂缝会导致沥青混凝土路面结构性能和使用质量的严重下降.温度疲劳裂缝发生在气候温和的地区,是受约束的铺装层内部温度循环应变/应力的结果.该文介绍一种在恒定应变荷载作用下测量沥青混凝土试样抗温度疲劳的试验装置.为了模拟沥青混凝土的温度疲劳行为,采用机械方法对沥青混凝土进行单轴加载,在0.01 Hz的频率下实现恒幅正弦应变.试验结果表明:沥青含量、集料来源和沥青结合料等级对沥青混凝土的抗温度疲劳性能影响最大.