路基回弹模量衰减对路面结构性能的影响研究

基于中国现行公路路面结构设计原理,选用路基回弹模量作为路基性能表征指标,通过改变路基回弹模量的大小,计算标准轴载作用下典型沥青路面结构及水泥砼路面结构层底拉应力与疲劳寿命。研究表明,沥青路面及水泥砼路面结构层底拉应力与路基回弹模量具有良好的对数函数关系,而路面结构疲劳寿命与路基回弹模量具有良好的二次函数关系;随着路基回弹模量的降低,路面结构层底拉应力快速增加,而疲劳寿命急剧衰减;为确保路面结构能达到设计标准轴载作用次数,必须确保路基具有足够高的回弹模量。     

沙漠地区路面典型结构研究

调查、分析了沙漠地区地理和自然气候状况、沙漠路面结构和材料现状以及沙漠路面使用状况,结合沙漠地区交通状况,划分了交通量等级。在沙基回弹模量实测基础上,考虑一定的可靠度,提出了不同沙漠分区沙基回弹模量推荐值。以上述研究成果为基础,通过大量计算,提出了不同沙漠分区沙漠路面典型结构,供公路设计、施工使用。     

路基回弹模量对路面结构力学性能影响的数值分析

目前我国路基设计参数取值较低,直接导致路基病害频繁发生。针对此种情况,通过大型有限元软件ANSYS建立了典型道路模型,对不同路基回弹模量(以下简称模量)下的路面结构力学性能进行计算分析;计算结果表明,适当提高目前路基设计指标,可以明显地优化路面结构的受力性能,最大限度降低道路病害发生的风险。     

基于应力相关回弹模量模型的路面设计研究

基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型。在土基层采用具有应力相关的动态回弹模量Uzan模型,对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算,并根据Uzan模型的参数对路基变形计算的影响进行了讨论,通过与静态回弹模量的对比,揭示不同路基回弹模量模型对路基土应力应变行为的影响。有限元分析结果显示,随着轴重和轴型的增加,路基工作区深度不断扩展,多轴荷载应力的叠加效应在路基深层愈加显著;采用应力相关的回弹模量与线弹性回弹模量相比,路基的竖向位移更大,承担的载荷压应力略小,工作区深度有所增加。     

山区通村公路土基回弹模量确定方法研究

土基回弹模量是表征路基抗变形能力与路面结构设计的重要力学参数,合理科学地选定土基回弹模量,对于延长路面使用寿命,发挥公路建设效益具有十分重要的现实意义.本文在对山区通村公路路基回弹模量实际调查基础上,研究了承德围场地区土基回弹模量参数特征,提出采用MINITAB软件,首先对公路进行路段划分,把回弹模量数值相近的路面单元...     

路基土回弹模量湿度调整系数研究

路基回弹模量MR是公路沥青混凝土路面结构设计中唯一表征路基特性的力学指标,因此准确确定路基土的回弹模量是沥青路面设计中关键之一.通过对新疆地区常用路基土的室内静载承载板试验测试,分析含水量和压实度对回弹模量的影响规律,结果表明:含水量对回弹模量的影响非常大,而压实度同样是个重要因素;综合分析国内外关于回弹模量受湿度和土质类型影响的研究方法,确定以调整系数Fs为指标参数表征湿度对回弹模量的影响,计算得到适应新疆常用路基土的回归参数和调整系数.根据Fs和标准状态下的Eo确定路基土在任一状态下的回弹模量,并建议将路基回弹模量设计值肘MRopt修正为平衡含水量下的回弹模量MRequ,为相关规范的修订和后续公路建设提供理论支持.     

河南省高速公路路基合理设计参数研究

路基设计参数对沥青路面的结构设计十分重要。通过合理考虑不同季节路基回弹模量对路表弯沉值的影响,提出考虑季节变化的路基有效回弹模量计算方法。在此基础上,结合河南省高速公路路基强度状况调查,根据不同交通等级下,不同路基回弹模量对沥青路面设计厚度的影响,提出路基强度等级分类标准。研究结果能够在保证路基承载力的情况下,提高设计参数取值的合理性和针对性。     

应用PFWD检测新老路基路面回弹模量

老路拓宽后,在新老路基交接部分对应的路面将出现纵向裂缝,这主要是由新老路基的回弹模量差异较大而引起新老路基不协调变形所致,因此,检测与评价新老路基、路面回弹模量是新老路基拓宽设计与施工的关键环节.文中结合交通部西部科技项目,通过便携式落锤弯沉仪(PFWD)对新老路基路面强度进行检测,得到了PFWD在新老路基测试中的应用效果和不同新老路基之间的回弹模量差异.     

基于路基动态回弹模量的水泥混凝土路面动力响应分析

路基回弹模量是路面结构设计的重要参数。为切实体现路基土回弹模量的应力相关性,克服简化的线弹性当量回弹模量带来的偏差,研究采用综合考虑体应力和八面体剪应力影响的动态回弹模量模型。基于广义胡克定律,从理论上严格推导了该动态回弹模量模型在三维应力状态下的精确一致切线刚度矩阵。通过编写用户自定义材料子程序(UMAT)将动态回弹模量模型移植到ABAQUS中,成功实现了应用动态回弹模量进行结构分析的目标。通过建立应用动态回弹模量本构模型的典型水泥混凝土路基路面结构三维有限元模型,全面研究了载荷对路基路面动力响应的影响,分析了不同行车速度、不同轴重和轴型下路基路面变形特征和应力分布规律。同时确定了车轮与路面共振时的行车速度和重载交通条件下路基工作区深度,研究成果为实际的路基路面设计提供了参考。     

黄土路基压实标准研究

为从理论上确定黄土路基的压实标准,首先确定以路表弯沉和路基顶面压应变作为受路基压实标准影响的沥青路面设计指标,根据半刚性基层沥青路面力学分析获得的路基内部压应变分布以及在试验路测得的行车荷载作用下路基内部的压应力分布将整个路基分为距路基顶面0-80 cm的路床和路床下路基两部分,通过分析路基回弹模量对于路面结构层厚度的影响确定了路基不同深度处的回弹模量要求,并试验研究了压实度对于压实黄土的回弹模量和浸水后附加压缩变形的影响。最后,结合路基不同压实区域划分、路基回弹模量的要求、压实度对于黄土力学性质的影响提出以回弹模量和压实度双控的黄土路基压实标准。     

黄土路基压实标准研究

为从理论上确定黄土路基的压实标准,首先确定以路表弯沉和路基顶面压应变作为受路基压实标准影响的沥青路面设计指标,根据半刚性基层沥青路面力学分析获得的路基内部压应变分布以及在试验路测得的行车荷载作用下路基内部的压应力分布将整个路基分为距路基顶面0~80 cm的路床和路床下路基两部分,通过分析路基回弹模量对于路面结构层厚度的影响确定了路基不同深度处的回弹模量要求,并试验研究了压实度对于压实黄土的回弹模量和浸水后附加压缩变形的影响。最后,结合路基不同压实区域划分、路基回弹模量的要求、压实度对于黄土力学性质的影响提出以回弹模量和压实度双控的黄土路基压实标准。     

路基回弹模量对沥青路面结构受力的影响

针对不同的路基回弹模量,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了路表弯沉、面层内剪应力与压应力、基层底拉应力等沥青路面结构受力参数伴随路基回弹模量变化的趋势。分析结果表明:路基回弹模量对路表弯沉和基层底拉应力影响比较大,对面层剪应力和压应力影响较小,较高的路基回弹模量可有效提高路面的结构承载力和疲劳寿命,改善路面使用性能。     

吹填砂路基土回弹模量试验研究

土基回弹模量是路面结构设计中必不可少的设计参数,它直接影响路面的设计厚度。通过采用现场承载板法对沿江地区吹填砂路基土回弹模量进行试验研究,结果表明,吹填砂路基土经过处理后,土基回弹模量得到了很大提高,为制定路基土回弹模量的测试方法和取值标准提供参考。     

路基含水量对水泥混凝土路面疲劳寿命的影响分析

含水量对路基的回弹模量有显著的影响,而回弹模量是水泥混凝土路面板应力和路面弯沉的重要影响因素。为克服采用线弹性当量回弹模量进行路面结构分析带来的偏差,通过对粉土三轴试验数据拟合,获得了不同含水量下应力相关的非线性回弹模量参数。推导了精确的一致切线刚度矩阵,利用Abaqus用户材料子程序UMAT对应力相关的回弹模量模型进行有限元实现。基于路基-路面协调变形,建立三维有限元分析模型,调用移植的回弹模量模型对典型的水泥混凝土路面结构进行结构分析,获取路基土在不同含水量下的路面结构的应力应变响应,结合水泥混凝土路面的疲劳寿命关系分析路基土含水量对混凝土路面疲劳寿命的影响。研究结果表明:路基土含水量从最佳含水量-3%增加到最佳含水量+3%,回弹模量相应显著减小,路面顶面最大弯沉增加,路面板的板底最大拉应力增加,路面结构的疲劳寿命减少。     

水泥混凝土路面典型结构土基设计参数的研究

土基回弹模量是水泥混凝土路面结构设计的基础参数,受土质、含水量、压实度和测试方法等影响。通过现场试验确定了研究区水泥混凝土路面典型结构土基回弹模量、压实度和稠度的回归关系式,并确定了用于制定典型结构的土基回弹模量的等级划分。     

应用PFWD检测新老路基路面回弹模量

老路拓宽后在新老路基交界部分对应的路面将出现纵向裂缝,其主要原因为新老路基的回弹模量差异较大而引起新老路基的不协调变形导致,因此在老路拓宽过程中检测与评价新老路基、路面回弹模量是新老路基拓宽设计、施工中的关键环节。由于原有的测试方法比较笨重,因此结合交通部西部交通建设科技资助项目,通过便携式落锤弯沉仪(PFWD)对新老路基路面强度进行检测,得到PFWD在新老路基测试中的应用效果和不同新老路基之间的回弹模量差异。     

基于路基路面协调变形的水泥混凝土路面设计研究

采基于路基路面协调变形,建立三维有限元分析模型,并对典型水泥混凝土路面结构的荷载应力进行计算。采用正交试验设计的方法对路面设计参数进行组合,系统分析了设计参数对路基路面应力响应的影响。结果表明,对于水泥混凝土路面,在路面设计参数中,仅有路基回弹模量对路面板拉应力与面层板厚度对路基应力具有显著影响。因此,可将路面厚度和路基回弹模量设计作为水泥混凝土路面设计重点。基于不同路面板厚度下路基工作区深度,可将交通荷载影响区加深至1．5m。基于不同路面板厚度、路基回弹模量和不同轴载对水泥混凝土路面板疲劳寿命影响规律,在重载交通条件下,应该增加路面厚度和增强路基。考虑经济因素并结合以上分析,建议水泥混凝土路面厚度宜取28—30cm,路基回弹模量宜介于40-80MPa之间。     

利用手持式落锤弯沉仪评价路基路面强度参数

结合湘西通县公路改造工程,应用手持式落锤弯沉仪(HFW D),研究了动回弹模量与旧路面剩余强度、静回弹模量和劈裂强度的关系,得出动回弹模量与路基路面强度参数(剩余强度、静回弹模量和劈裂强度)有较好相关关系的结论。结果表明,手持式落锤弯沉仪可用于路基路面强度参数的快速检测和评价,从而为路面结构的设计提供科学依据。     

基于中国与南非规范的FWD旧路评测及改建设计研究

以莫桑比克首都南部某道路改建项目为依托,根据落锤式弯沉仪(FWD)旧路检测结果,通过实测动态回弹模量、CBR、静态回弹模量的相关性,评价旧路强度和适用层位;根据南非与我国规范的要求,结合道路功能定位,提出旧路利用方案与设计参数,并探讨了两类设计规范兼容应用的可能性。结果表明:可通过FWD检测评估旧路承载能力,提供改建设计参数选取依据;现状路基、路面强度等级应根据动态模量、加州承载比、静态模量关联性判定;路基保持一定的填土高度十分必要;对同时采用我国与南非技术规范的项目,设计指标和参数的选用须统一在同等试验条件下。     

基于Rayleigh波频散特征的路基模量反演成像方法与试验研究

路基动态回弹模量是影响路基路面结构耐久性与稳定性的关键参数之一。为了实现路基动态回弹模量无损检测精细化,基于Rayleigh波在弹性层状体系中的传播特性,揭示了Rayleigh波在基准路基路面结构中的理论频散特征,并通过显式瞬态动力有限元方法对路基路面结构体系中Rayleigh波场响应进行了数值计算,结合频域波数域变换法与相位移法建立了路基路面结构中Rayleigh波频散曲线的联合提取方法。通过将提取的Rayleigh波频散曲线按自适应遗传算法反演的路面各结构层模量值作为已知约束条件,进一步对路基工作区细化分层,以此建立了路基工作区动态回弹模量的反演成像方法。通过在足尺道路试槽内点对点依次进行Rayleigh波、FWD、承载板和弯沉测试,建立了各测试结果之间的相关关系。研究结果表明：Rayleigh波反演的路基动态回弹模量与其他测试方法相应结果的判定系数R²均大于0.85,且反演成像结果能够全面、清晰地反映路基的承载能力与压实质量。研究成果可为路基路面工作特性智能感知方法与技术的发展提供理论参考。