冰劈效应对沥青路面表面裂纹的影响研究

为得到路表凝冰对沥青路面表面裂纹的影响,采用断裂力学及温度场理论计算了温度场作用下、冰劈和温度场同时作用下沥青路面Top-Down裂缝尖端应力场分布。结果表明:Top-Down裂尖应力强度因子随温度变化显著,裂尖张开型应力强度因子约为滑开型应力强度因子的4.4倍,裂纹在温度作用下以张开型开裂为主,Top-Down开裂主要是温度梯度的作用,温度梯度越大,开裂趋势越明显;考虑冰劈效应后,张开型应力强度因子最大值为154.7 k Pa*m1/2,滑开型应力强度因子最大值为85.1 k Pa*m1/2,应力场强度分别较温度单独作用下提高了36.5%和230%,路表凝冰对Top-Down裂纹扩展贡献相当。     

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。     

连续配筋混凝土路面温度应力的有限元分析

为了准确计算连续配筋混凝土路面在温度作用下整个路段任意点的位移和应力,基于钢筋混凝土间粘结滑移效应,考虑地基摩阻力的影响,采用接触有限元理论建立了连续配筋混凝土路面的刚度方程,得出了考虑各个裂缝间隔段和锚固地梁之间联合作用的整个路段各部分应力和位移的有限元解.通过具体算例,研究了连续配筋混凝土路面在温度应力作用下的钢筋...     

连续配筋混凝土路面表面裂缝影响因素的分析

为了研究带有横向裂缝的连续配筋混凝土路面在外荷载作用下,水平荷载、钢筋位置以及配筋率对路面裂缝开展的影响规律,该文运用有限元软件ANSYS建立连续配筋混凝土路面的三维模型,并应用断裂力学理论及奇异等参元法,对其路面的横向裂缝进行了数值分析,研究了裂缝尖端到钢筋层的距离、配筋位置、路面的水平荷载以及配筋率等参数对连续配筋混凝土路面面层裂缝尖端的应力强度因子影响规律,从理论上探讨了连续配筋水泥混凝土路面的工作机理。结果表明:水平荷载对连续配筋混凝土路面面层裂缝扩展有很大的影响,钢筋对不同位置的裂缝的抑制效果不同,适当增加配筋率能抑制连续配筋混凝土路面面层裂缝的开展。     

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。     

CRC+AC复合式路面沥青混凝土层荷载型开裂分析

针对CRC+AC复合式路面结构的特点和现有研究的不足,运用有限元法,分析了交通荷载作用下AC层的受力状态;运用断裂力学理论和有限元法,对CRC+AC复合式路面反射裂缝的扩展机理进行了研究,计算了反射裂缝的扩展强度,分析和研究了结构层厚度与裂缝长度对Ⅱ型反射裂缝扩展的影响规律。研究结果表明:在交通荷载作用下,AC层出现裂缝的可能性很小,但由于温度、施工、材料老化等各种因素的影响,AC层还是会出现裂缝,增加结构层厚度尤其是沥青混凝土层厚度能减小反射裂缝的扩展。研究结果可为合理设计CRC+AC复合式路面的结构厚度提供理论依据。     

路面冻粘和疏水防冰涂层研究进展

冰和基材的冻粘存在于许多行业领域,在航空和输电线路领域中应用疏水防冰涂层已被证明是节能高效的。但是,由于路面结构和使用环境的特殊性,疏水防冰涂层很少用于道路除冰,道路除冰使用的更多的是除冰盐类物质,对环境产生很大影响。文章主要介绍了公路路面冻粘机理以及路面防冰涂层的研究进展。结果表明:路面结构和疏水性是影响路面冻粘的主要因素;路面的疏水性越大,冰粘附性越小,微纳米路面涂层具有良好的疏水性,能有效减小路面和冰之间的粘附性;但是疏水表面上的微纳米结构容易在行车荷载作用下严重消耗,同时造成路表构造深度降低,导致路面疏水防冰涂层的耐久性和防滑性不佳;因此,改善路面结构和疏水涂层的耐久性与防滑性是防冰路面的研究重点。     

柔性基层沥青路面在动荷载作用下Top-Down开裂模拟研究

针对柔性基层沥青路面主要病害形式Top-Down开裂开展病害机理研究,为病害预防提供技术支持,有助于提高道路服务水平,延长路面使用寿命。首先,对国内外目前柔性基层沥青路面Top-Down开裂研究成果进行了对比研究,分析了不同研究成果中对于Top-Down开裂形式、裂缝形成与发展机理提出的一致以及尚未达成共识的结论,确定以动态荷载下路面结构厚度、车辆荷载作为主要分析对象。然后,利用有限元计算软件进行实体建模,参考国内已建成道路选定代表路面结构,确定各项路面参数,基于子午线轮胎按照三向应力建模;分析动荷载作用下的应力最不利位置以及应力分布;选取车辆荷载作为主要变量,对动荷载作用下柔性基层沥青路面Top-Down裂缝起裂和发展的影响因素进行研究。基于断裂力学,以轴载和路面结构层厚度为主要变量,对微裂缝出现后影响裂缝发展的不同因素进行了对比。结果显示:当路面处于完整、连续的工作状态时,在动荷载作用下,剪应力τ是TopDown裂缝形成的主要原因;当路表出现微裂缝后,轴载对于裂缝发展的影响要远大于路面处于完整、连续状态时轴载的影响,应力强度因子K_Ⅰ和K_Ⅱ的峰值显著提高,建议在柔性基层路面设计、验算时加入剪应力验算指标。     

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.     

重载交通沥青路面损坏模式分析

对重载条件下的沥青路面典型路段进行了路面破损调查分析,发现被调查公路在重载作用下路面发生了严重的车辙变形,路面结构层模量有了较大程度的衰减。文中计算了路面状况系数及强度系数,并分析了路面裂缝的表现形式及产生原因。在重载交通条件下,沥青路面破坏主要集中在轮迹带及其附近位置,表现为裂缝类破坏和车辙变形破坏,而裂缝类破坏主要包括纵向裂缝和网状龟裂两种形式。     

半刚性基层沥青路面温度应力断裂力学分析

路面裂缝尖端应力强度因子是判断裂缝开裂扩展的重要指标,应用商业通用有限元软件ABAQUS,建立了8节点等参单元的有限元模型,采用奇异单元及断裂力学理论,根据实际情况,选取了不同的层厚、模量和裂缝深度,对半刚性基层沥青路面温度应力裂缝问题进行了数值分析。从理论上分析控制基层开裂的重要意义,建议降低基层水泥含量,同时,面层厚度的增加,对抵抗结构层的温度开裂并不明显,结果能反映路面破坏的现象和规律,为分析沥青路面温度开裂提供依据。     

基于内聚力模型的沥青路面低温缩裂研究

为了深入分析沥青路面低温收缩裂缝的形成和扩展问题,引入了双线性内聚力模型。使用双线性内聚力模型模拟了沥青路面的低温缩裂过程,并且讨论了双线性内聚力模型参数和面层结构参数对低温缩裂的影响。研究表明:随着温度的降低,沥青面层经历了从材料损伤到断裂的过程。在降温幅度较小时,沥青路面虽然没有形成宏观裂缝,但是路表附近的路面材料已经经历了一定程度的损伤;当降温幅度达到一定值时,沥青路面就会发生脆性断裂,形成宏观裂缝。增加断裂能可以减小路面的损伤程度和受损深度,降低路面的断裂温度,从而延缓了路面的断裂。与断裂能相比,提高开裂强度可以更有效地减小路面的损伤程度和受损深度;减小面层的弹性模量和温度收缩系数可以有效地减小面层的损伤程度。     

钢桥面沥青铺装层裂缝病害分析

为更准确地反映钢桥面沥青铺装层的裂缝尖端应力场特性及认识其扩展规律,以断裂力学为基础,研究了钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝的形成及扩展机理。提出采用20节点等参单元、裂缝奇异单元,建立了铺装层线弹性断裂力学有限元模型,通过裂缝尖端应力强度因子的计算,研究了钢桥面沥青铺装层破坏情况对裂缝扩展的影响。研究表明,裂缝扩展的形式和速率受到铺装层开裂的长度和深度影响,应在其扩展到最不利情况前及时修补。     

旧沥青路面开裂状况对加铺层结构的影响

旧沥青路面裂缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最直接原因,而现有的加铺层设计方法对此考虑较为不足。针对这种情况,建立有限元模型,设定旧沥青路面开裂宽度和深度变化范围,系统研究了旧路开裂状况对沥青加铺层结构荷载内力及温度内力的影响规律,从而为旧沥青路面加铺层设计提供参考。     

基于MMLS3设备的OLSM抗反射裂缝性能研究

为评价开级配大粒径沥青碎石（OLSM）抗反射裂缝性能及其影响因素，采用MMLS3设备对1/2路面结构进行弯拉-剪切作用下反射裂缝模拟试验，测定不同集料粒径、分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比等影响因素下OLSM面层的瞬时应变幅值，分析不同影响因素下OLSM面层裂缝扩展规律。结果表明：OLSM面层随加载的累积应变、瞬时应变幅值和裂缝扩展速率均显著低于AC面层，终裂时其加载次数比AC面层提高了64.9%；随着公称最大集料粒径的增大，OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率显著降低，终裂时OLSM-30和OLSM-40面层加载次数比OLSM-25面层分别提高了20.2%和41.5%；随着分形维数的减小，OLSM面层随加载的瞬时应变幅值和裂缝扩展速率先提高后降低，终裂时加载次数先提高后降低；随着胶浆膜厚度和粉胶比的增大，OLSM面层随加载的瞬时应变幅值、裂缝扩展速率先提高后降低，终裂时加载次数先提高后降低。OLSM对裂缝扩展起到较好的抑制作用，具有良好的抗反射裂缝性能；大粒径集料对裂缝扩展起到较好的抑制作用，选用较大集料粒径的OLSM可有效提高其抗反射裂缝性能；随着分形维数、胶浆膜厚度和粉胶比的增大，OLSM抗反射裂缝性能先提高后降低；采用分形维数2.39~2.43、胶浆膜厚度50~56 μm和粉胶比1.2~1.4设计OLSM，可有效提高其抗反射裂缝性能。     

沥青路面荷载型反射裂缝力学计算分析

该文为了探究开裂基层、旧路面结构上沥青加铺层开裂机理,并验证富沥青的沥青砂应力吸收层在防治沥青路面反射裂缝方面的作用效果,首先从建模入手,介绍了有限元模型的建立,继而分析确定了车辆轮载作用在沥青加铺层上的最不利位置,进一步分析了应力吸收层在防治沥青路面反射裂缝中的作用效果。     

水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能研究

该文介绍了水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能的研究。为了解不同措施延缓水泥混凝土路面加铺沥青层结构反射裂缝的效果,建立了考虑接缝传荷能力的水泥混凝土路面加铺沥青面层结构三维有限元分析模型,以Paris裂缝扩展寿命描述反射裂缝扩展。研究发现各种措施扩展寿命大小差异与接缝弯沉差有关。防裂贴与应力吸收层组合结构的扩展寿命最大,土工布与防裂贴扩展寿命接近。不同防反措施扩展寿命随接缝弯沉差的衰减速率大小为:防裂贴加应力吸收层,应力吸收层,玻纤格栅,土工布,直接加铺。     

路面小型灌缝养护机械的开发

路面裂缝维修是公路养护部门的重要工作内容之一，也是保证公路使用寿命、提高路面行驶质量的有效方式，而施工技术和灌缝机具的落后制约着裂缝维修质量。从分析路面裂缝性能人手，介绍深圳市平通公路养护工程有限公司研发的一种小型配套灌缝机械，使路面裂缝维修形成程序化、专业化。该设备轻便灵活，易于掌握，成本低廉。     

水泥混凝土路面开裂过程研究

水泥混凝土路面在低应力水平状态下开裂破坏的问题非常突出。该文应用断裂力学、损伤力学和路面疲劳破坏的基本原理，重点对水泥混凝土路面的开裂过程进行分析，提出了混凝土路面开裂破坏的3个阶段及其之间的关系，并阐述各个阶段裂纹形成和板断裂破坏的原因及机理，为路面抗裂研究提供依据。     

高等级沥青路面表面裂缝扩展规律及寿命研究

为了减缓沥青路面表面裂缝,基于断裂力学理论并应用有限元软件ABAQUS,建立了20节点等参元有限元模型,对路面表面裂缝进行数值计算,且采用Paris公式预测了表面裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K2在表面裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对表面裂缝疲劳寿命的影响。计算表明:(1)表面裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,在裂缝的扩展过程中,随着表面裂缝向下不断的扩展,其K2增大到一个峰值后,再缓慢下降。(2)在路面结构参数正常取值的范围内,对表面裂缝扩展寿命影响较大的是面层厚度、面层模量、基层模量,而土基模量、底基层厚度、底基层模量、基层厚度对表面裂缝扩展寿命的影响很小。