基于时间硬化蠕变模型的组合式基层沥青路面结构车辙分析

为了研究组合式基层沥青路面的车辙性能,借助ABAQUS的时间硬化蠕变模型,计算了在连续变温条件下3种不同形式的组合式基层沥青路面结构的温度场和车辙深度。结果表明:通过ABAQUS定义热学参数,接入太阳辐射和路表热对流子程序,能较好地模拟沥青路面结构的温度梯度变化;随着路面深度增加,温度波动滞后时间逐渐增加,路面结构的平均温度在16:00达到最大值;竖向变形最大值位于路表面双轮轮隙中心,横向变形最大值位于中面层中部,由于中面层的横向迁移,在轮迹带两侧产生了隆起变形;通过合理的结构设计,厚式沥青层组合基层结构不会出现严重的车辙现象;ATB下面层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石底基层的组合式基层沥青路面结构,其车辙深度最小,且能改善路面内部排水,延缓反射裂缝的产生。     

高速公路扩建工程沥青路面防排水设施设计

针对高速公路扩建工程中一般路段、超高路段、路面结构及新旧路结合处的防排水,以广三(广州—三水)高速公路扩建工程为例,通过水文与水力计算,阐述了如何合理布设沥青路面防排水设施,迅速排除路表水和结构层间水,以减少公路水损坏,保障行车安全。     

组合式沥青路面结构特性研究

在半刚性底基层上铺设级配碎石作为基层,形成级配碎石柔性基层和半刚性底基层组成的组合式路面结构,以解决半刚性路面排水不良、反射裂缝等问题。分析研究了这种组合式沥青路面的结构性能,并通过试验路的实践证明该组合式结构具有优良的路用性能。     

碎石基层沥青路面性能非线性分析

针对现行沥青路面设计规范中关于碎石基层路面结构设计方法的不足和广西路网工程碎石基层工程应用中的质量问题,开展碎石基层材料非线性回弹模量及其对沥青路面结构性能影响的研究。设计了3种级配的级配碎石,通过动三轴试验,测得了不同应力状态下碎石材料的动回弹模量,并建立非线弹性动回弹模量模型,回归得到有关的模型参数;在此基础上,针对广西路网工程试验路铺筑的柔性基层、组合式基层和半刚性基层等4种沥青路面结构,通过非线性有限元计算,根据路表弯沉等效原理,确定了不同基层组合沥青路面结构中不同级配碎石基层的等效回弹模量;通过有限元计算,对比分析了不同级配碎石基层沥青路面结构的剪应力,提出了不同基层类型时沥青路面结构可能的破坏形式,即采用柔性基层时应控制沥青面层底部弯拉开裂和柔性基层自身剪切滑移破坏,采用组合式基层时应控制沥青面层剪切开裂破坏。     

沥青路面路基结构组合优化力学数值探析

采用ABAQUS建立了沥青路面结构的三维有限元模型,对典型沥青路面的动力学特征进行了模拟计算,通过分析路面结构动力响应量和结构参数的关系,获得了两者的正负相关性,并提出了改善路面结构受力状态的有效途径。研究结果表明:面层模量一定时,随基层模量的增加,路表弯沉下降,半刚性路面和组合式路面基层层底应力增加;当基层模量一定时,随面层模量的增加,半刚性路面路表弯沉的变化较小,倒桩式路面和组合式路面路表弯沉变化明显,且组合式路面的基层层底应力明显提高;随基层模量增大,半刚性路面收底基层层底应力变化显著,受面层模量影响较小;当面层模量达到2 000 MPa后,基层模量对倒桩式路面底基层层底应力影响可忽略;面层模量较高时,基层模量和面层模量的增加,组合式路面的底基层底应力减小;随基层厚度的增加,路面各力学响应指标逐渐减小,基层厚度大于40 cm时,通过增加基层厚度来改善路面疲劳开裂效果减弱;基层厚度小于20 cm时,底基层的弯拉应力较大,路面基层为主承重层,承担较大的荷载作用,因而可通过提高基层厚度来抑制弯拉破坏,改善基层受力。     

4类不同基层沥青路面长期性能研究

基于江苏沿江某高速公路长期性能跟踪观测和检测成果,从路面结构性能、破损状况以及车辙状况等方面对组合式基层、刚性基层、半刚性基层和柔性基层沥青路面长期使用性能进行综合比选分析。研究结果表明,4类不同基层沥青路面弯沉整体状况、裂缝度、车辙深度由大到小分别为:组合式(设置级配碎石过渡层)柔性半刚性组合式(未设置级配碎石过渡层)刚性;组合式(未设置级配碎石过渡层)刚性半刚性柔性≈组合式(设置级配碎石过渡层);组合式(未设置和设置级配碎石过渡层)≈柔性半刚性刚性。采用半刚性基层沥青路面各方面性能指标比较均衡,综合性能优良;采用其他类型基层的沥青路面由于其特殊的性能指标,也有着广泛的应用范围,但仍需进一步进行研究。     

沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构力学行为分析

开级配沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构受力特性与传统半刚性基层沥青路面不同,应用基于多层弹性层状体系理论的 BISAR软件通过改变各个结构层的厚度和模量两个因素,计算得到了路面层底应力、最大剪应力和弯沉等力学指标的变化规律,对确定合理沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构具有一定指导意义。     

基于多孔介质理论的高速公路中央分隔带雨水渗流规律研究

水损坏病害是高速公路沥青路面常见病害之一,其中雨水通过中央分隔带渗透至路面结构是引起水损坏的重要原因。建立高速公路沥青路面中央分隔带雨水渗流模型,模拟了不同降雨强度和不同时间下中央分隔带及路面结构中雨水渗流状况,分析中央分隔带雨水渗流影响深度和广度,提出了中央分隔带排水设计方案。结果表明,中央分隔带雨水渗流集中区域横向位于内侧行车道,深度方向主要位于面层至底基层范围内。     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

级配碎石排水性能及基层排水系统研究

在半刚性底基层和面层之间设置级配碎石基层,可有效解决半刚性基层沥青路面结构排水性能差的缺陷。采用自行研制的渗透仪测试了6种不同空隙率级配碎石的渗透系数,计算了自由水在级配碎石基层的渗流时间和渗流路径,用路面渗水仪比较分析了级配碎石和水泥稳碎石的透水效果,设计了两种路面内部基层排水系统。结果表明,渗透系数与空隙率有很好的相关性,随着空隙率增加,级配碎石的渗透系数增加;渗入水在路面结构内的渗流时间缩短,排水性能提高;级配碎石基层具有良好的排水效果,可减少水损害的发生。通过设计的基层排水系统,可将级配碎石基层中的水排出路面结构以外。     

软基差异沉降对夹层路面结构的影响分析

软土地基上路基的不均匀沉降变形加速了沥青路面结构的早期破坏;由于国内90%以上的高速公路都是常规的半刚性基层沥青路面结构,不能很好地消散不均匀沉降产生的附加应力,因此有必要提出新的适应软土地基上的路面结构形式。依托淮盐高速公路中设有级配碎石夹层结构的试验段,采用ABAQUS非线性有限元分析了该路面结构在不均匀沉降时的底基层和应力控制层层底的附加应力。结果表明,不均匀沉降增大时,底基层和应力控制层的水平向附加应力都呈线性增大;底基层厚度一定时,底基层模量越大,其层底拉应力越大,而应力控制层水平向附加应力明显减小,但是底基层厚度不宜太厚;相对于半刚性基层路面,设有级配碎石夹层结构的路面有更大的强度储备,更能适应软基不均匀沉降。所得结论对今后软土地基上的路面结构设计有一定的指导意义。     

基于动力特性的典型沥青路面性能评价与结构优化

为研究动态荷载作用下沥青路面的力学特性及其使用性能,以Abaqus有限元软件为平台,建立沥青路面三维有限元动力分析模型,对比分析3种典型沥青路面结构的动力行为特征,进行路面性能评价,并开展沥青路面的结构组合优化分析。研究结果表明:随基层厚度增加,各动力响应量表现为路表弯沉、底基层层底应力和路基顶压应变逐步递减;面层层底应变和层间剪应力逐渐减小,并且随厚度增加,其变化逐渐减弱;当基层厚度20cm,底基层承担较大弯拉应力,随基层厚度增大,基层逐渐成为主要承重层;半刚性路面(S1)整体刚度大,并能较好地抑制沥青层开裂及路基永久变形,倒装式路面(S2)的各项动力力学指标均处于不利状态,组合式路面(S3)的沥青层剪应力指标最优;采用动力指标与结构参数之间的正、负相关性及其显著性分析方法可更直观判别路面结构优化方向,为改善路面受力状态,对S1结构应提高基层厚度、降低面层模量,对S2结构应提高基层厚度,对S3结构应提高基层厚度与面层模量。     

高性能沥青稳定碎石配合比设计与研究

针对传统半刚性基层沥青路面易出现反射裂缝、基层排水性能差的缺点,对高性能沥青稳定碎石排水基层进行了矿料级配设计及排水性能、水稳定性和高温稳定性等路用性能的研究,并在汕湛高速公路揭博段进行了试验段的铺筑。结果表明,优化设计的沥青稳定碎石基层具有较好的排水性能、水稳定性和高温稳定性,试验段各项路用性能均满足设计要求,具有较好的应用前景,丰富了广东省高速公路路面结构类型。     

基于有限元的温度-荷载-行车速度耦合作用下路面结构动孔隙水压力对比研究

为研究不同沥青路面基层的水损坏形态,选取半刚性基层与级配碎石基层为研究对象,以动空隙水压力的变化情况为研究指标,基于有限元法建立理论模型预测了不同温度-荷载-行车速度耦合作用下不同基层结构的动孔隙水压力的变化规律,并进行了对比分析。结果表明:在标准条件(荷载0.7 MPa,车速80 km/h,温度20℃)和不利条件(荷载0.9 MPa,车速120 km/h,温度63℃)2种耦合条件下,级配碎石基层都能够极大降低沥青层的动孔隙水压力,特别是对于降低9 cm以下结构的动孔隙水压力,下面层底部降低幅度最大可达94.0%(标准条件)和95.3%(不利条件),从而能够显著降低结构性水损坏的产生;半刚性结构的最大动水压力产生的层位(18 cm)和最大值(正压力587.9 kPa)及增加的幅度(68.4%)均大于相应的级配碎石结构(6 cm,正压力382.2 kPa, 40.8%),半刚性结构在不利条件下敏感性更大,更加容易产生结构性水损坏。因此设置级配碎石基层可增加结构内部的渗水,降低动水压力,特别是中下面层内部的动孔隙水压力,提高结构抗水损坏性能,减少多雨潮湿条件下的沥青路面水损坏。     

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。     

重型货车联轴间距对沥青路面的影响

车辆联轴间距的不同会对路面造成影响,采用ANSYS软件建立半刚性基层沥青路面的三维有限元分析模型,采用Adams软件建立某品牌重型货车的车辆动力学模型,分析非均布动载荷下双联轴货车联轴间距不同时路面的动态响应特性.结果表明,该车型在联轴间距为1440mm时,路表动态弯沉、沥青面层层底应力、基层层底应力以及沥青面层层底正...     

半刚性基层双层排水降噪沥青路面结构计算分析

双层排水降噪路面具有显著的排水和降噪性能,在欧洲国家得到越来越多的应用,但都是基于柔性基层的路面结构。通过对基于半刚性基层的普通沥青路面、单层排水降噪沥青路面和双层排水降噪沥青路面结构的弯沉、层底拉应力进行计算分析,并对不同路面结构进行比较分析,衡量半刚性基层双层排水降噪沥青路面结构的可行性。计算结果表明,半刚性基层双层排水降噪沥青路面顶面的弯沉值小于路面设计弯沉值,路面结构强度满足设计要求。     

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。     

结构参数对倒装式沥青路面力学响应影响分析

采用Bisar软件建立路面结构计算弹性层状体系模型,通过改变级配碎石（水稳）基层的厚度和模量,对倒装式沥青路面力学响应进行分析,揭示了级配碎石（水稳）基层的厚度和模量变化对沥青路面弯沉、沥青面层层底拉应力和水稳基层层底拉应力等路面力学响应的影响规律;结合正交试验,提出在基层结构参数中沥青路面弯沉主要受级配碎石基层模量和水稳基层厚度的影响,沥青面层层底拉应力基本不受基层厚度和模量的影响,因而应考虑面层与基层间的粘结情况,水稳基层层底拉应力主要受水稳基层厚度的影响。     

沥青稳定碎石排水基层力学特性分析及材料试验研究

沥青稳定碎石排水基层可以显著减少沥青路面早期水损害,通过对设置排水基层的沥青路面结构进行力学分析,考察加入排水基层对路面结构应力和变形状况的影响,从结构角度提出对排水基层材料的性能的要求,并且对设置排水基层的半刚性基层沥青路面结构设计提出相应的建议.