基于探地雷达的路面结构完整性定量化评价方法

为了快速评价路面结构完整性,选用高动态探地雷达MALA GX750MHz进行检测,检测速度约为80km/h,并采用背景去除、带通滤波、傅里叶变换分别去除回波信号中的混叠波、噪声和杂波,得到雷达回波有效信号;针对影响路面结构完整性的空隙多、层间不良、松散等3类隐性病害,建立了雷达检测评定图谱,并进行了取芯验证;提出了结构完整性综合评价指标路面内部破损状况指数IPCI,基于江苏省11条高速公路、1 484(车道·km)检测数据,验证了评价方法有效性。结果表明:不同类型隐性病害的雷达灰度图具有显著差异,基于雷达检测评定图谱的取芯验证准确率约为95%;交通量与IPCI具有双对数关系,养护历史与IPCI具有半对数关系,交通量越大、养护工程量越少,路面隐形病害越多,IPCI评分越低;与层间不良、松散相比,隐性病害空隙多与交通量相关性较低,这主要是因为空隙多隐性病害受路面结构初始空隙率状况影响较大。探地雷达可用于路面隐性病害的定量化评价,评价结果可为路面养护维修提供决策支持。     

基于探地雷达和高速弯沉仪的结构内部状态评价

为准确判别高速公路沥青路面结构内部状态,采用探地雷达和高速弯沉仪进行联合检测,分别从结构完整性和结构强度提出结构内部状态评价方法、评价指标和评价标准,并进行实例分析。探地雷达实测表明,路面存在不密实、层间接触不良、松散等3种隐性病害时,可采用路面内部破损状况指数IPCI进行评价;高速激光弯沉仪检测结果可线性转化为贝克曼梁值,采用结构强度指数PSSI进行评价;路面养护及时时,路面结构内部状态较好,需维修路段较少。     

基于三维探地雷达路面隐性病害识别与评价

路面内部隐性病害的发育、发展具有隐蔽性，而当前缺乏有效的检测手段、评价指标和标准。依托溧马高速路面养护维修工程，通过基于三维探地雷达的路面隐性病害识别与评价研究，建立了路面内部典型隐性病害标准图谱，提出基层损坏状况指数BPCI及分级标准，并给出了不同等级路面内部隐性病害养护对策。研究结果表明：三维探地雷达可高效准确识别路面内部隐性病害，识别精度可达90%以上；基于三维探地雷达的基层破损状况指数BPCI,用于评价路面结构内部状况是可靠的，其探测结果可为路面内部隐性病害检测定位和沥青路面的养护施工提供参考。     

基于弯沉盆参数的半刚性基层沥青路面结构层层间粘结状况调查与评价

通过采用钻芯和注浆开挖等方法对沥青路面结构层层间粘结现状进行调查,发现路面结构层层间非连续现象普遍存在,有病害位置层间粘结状况明显较无病害位置差,这在面层-基层层间与基层-底基层层间尤为明显。提出采用FWD弯沉盆参数对沥青路面结构层层间粘结状况进行评价,通过数值计算发现弯沉盆参数F1/F2值与路面面层-基层层间摩擦系数具有良好的相关关系,并采用数理统计的方法得到路面面层-基层层间粘结状况的评价标准。     

层间结合条件对半刚性基层沥青路面路用性能的影响研究

为分析半刚性基层沥青路面基-面层间结合条件对路面结构受力性能的影响,采用Abaqus有限元软件分析了层间完全连续和摩擦接触时路表弯沉、结构层各向水平拉应力、剪应力等的分布规律,通过正交车辙试验研究了不同层间结合条件对路面路用性能的影响。研究结果表明:层间接触不良易诱发路面结构的竖向变形、裂缝、车辙等病害;路面结构设计时,合理设计基层强度、选择级配较好的下封层可以有效改善层间的接触条件,提高路面的使用性能。     

整体性基层水泥稳定碎石结构使用现状研究

整体性基层水泥稳定碎石结构是我国高速公路的主要结构形式,为探究此种结构的使用现状,选取了陕、浙、豫3省4条高速公路大修工程,通过对178 km旧路面路况调查和207个取芯芯样分析,开展了整体性基层结构使用现状研究。采取芯样图像分析技术、路面结构计算和不同层间状态基层材料疲劳性能测试,对基层层间状态对结构使用性能的影响进行研究。结果显示,分层铺筑由于破坏了整体性基层的纵向连续性,使得结构由设计时的整体受力变成实际状态的多薄层受力,增加了层底拉应力,降低了疲劳寿命,基层层间不连续状态是导致整体性基层沥青混凝土路面病害的重要原因。     

高速公路沥青路面半刚性基层结构剩余寿命评价方法研究

针对高速公路沥青路面半刚性基层结构剩余寿命一直缺少定量化评价方法的问题,结合大量高速公路养护设计项目经验及数据积累,提出从结构完整性及结构强度衰减度两方面综合评价半刚性基层结构剩余寿命的方法。结构完整性给出了3种计算方法,包括利用探地雷达无损检测数据直接计算、路面病害与取芯数据结合判断及通过路表面病害特征推算;结构强度衰减度给出了4种计算方法,包括现场实测模量直接计算、弯沉盆特征参数分析、材料参数对比及结构强度指数评价。由于以上各种方法技术适用性不同,提出采用定量评价及定性分析相结合的方式,计算半刚性基层剩余寿命指数。利用对全国代表性省份高速公路大中修周期的调研结果,将高速公路大中修周期分布规律转化为路面结构寿命衰变规律,并与结构完整性及结构模量衰减度两项评价指标建立匹配关系,从而实现了对现有路面结构剩余寿命的定量化计算。将以上成果进行总结提炼,建立了一套完整的理论分析模型及分析流程,并在实际工程中进行了验证,发现评价结果与路面结构实际破坏特点较为匹配,可用于指导半刚性基层沥青路面养护设计实践。     

旧沥青路面改扩建工程内部病害无损检测研究

依托茂湛高速改扩建工程，采用三维探地雷达技术和落锤式弯沉仪两种无损检测手段，从路面结构内部隐性病害分布和结构承载力两个角度评估旧路面的内部结构完整性和力学强度。研究发现:三维探地雷达可准确探测旧路内部病害；沥青上面层病害主要为坑槽、纵横向裂缝，中面层病害主要为纵横向裂缝，下面层病害主要为纵横向及网状裂缝；水稳基层病害主要以纵横向及网状裂缝为主；慢车道的结构病害数量与发育程度均比超车道更加严重。从路面结构承载力分析发现:慢车道弯沉值比超车道高约2.5～3.4（0.01 mm）；相比设计采用的动态模量，旧路面模量衰减幅度约60 %～70 %。对典型病害成因与发育规律进行系统分析，并推荐处治方案。     

乳化沥青冷再生基层沥青路面病害特征及成因

为分析乳化沥青冷再生基层沥青路面病害特征及成因,文中结合九景高速公路冷再生基层沥青路面的实际,通过现场走访调查和钻心取样分析其病害特征,并结合理论计算分析了冷再生层结构与材料性能对路面力学结构的影响。结果表明:九景高速公路沥青路面病害主要表现形式为车辙、纵缝,并有少量的横缝,车辙与纵缝的产生与冷再生基层强度不足有密切关系;随着再生层模量的减小,下面层和再生层间的层间最大拉应力会急剧增长,易引起层间出现裂缝,且当下面层与再生层模量比小于1.8时,路面不会出现拉应力;最大剪应力出现在距路表6~7cm处,且再生层模量越小,路面产生的最大剪应力越大,容易导致路面出现车辙。     

实测轮载下层间接触条件对沥青路面的力学影响分析

沥青路面的层间接触状况,对路面的结构行为起着重要的作用。该文应用三维有限元,结合实测的轮胎-路面接地压力并考虑水平荷载作用力,通过模拟沥青层之间、沥青层与基层之间的层间粘结状况,即完全连续和层间分离(但考虑摩擦),计算沥青路面结构内的力学响应。计算结果表明:层间接触条件对沥青路面结构内的力学响应(如拉应力、压应力、剪应力或剪应变等)有明显的影响;层间不连续会加速路面损坏,产生裂缝、推移、变形、车辙等病害。     

水泥混凝土路面结构接缝传荷能力分析

采用Winkler地基不等平面尺寸双层板模型,分析了层间接触条件、基层超宽、结构组合等对接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的影响.比较了双层路面结构与单层路面结构在基层超宽情况下,接缝弯沉传荷效率LT及应力折减系数λσ的差异.结果表明,层间结合,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响很小;层间可分离,基层超宽、结构组合变化对LT和λσ的影响比较显著.揭示了基层超宽在层间接触可分离情况下,弯沉传荷效率变幅△LT及应力折减系数变幅Δλσ随接缝剪切刚度Cw的变化规律.分析结果可用于水泥混凝土路面接缝传荷评价.     

基于疲劳寿命的对复合式基层沥青路面再思考

复合式基层沥青路面是一种新型的沥青路面结构型式。选取我国常见的半刚性基层沥青路面作为比照,以壳牌路面设计软件Bisar3.0全面计算两类典型路面的力学响应,据此基于疲劳寿命理论,采用我国现行沥青路面设计方法中推荐的疲劳方程,针对层间完全连续与层间不完全连续两种接触条件,得出两种疲劳指标控制模式下两类路面的相对寿命长短,从理论上进一步提示两类路面的破坏根源。结果表明层间不完全连续使结构受拉区扩大;复合式路面结构的弯拉水平明显低于半刚性路面;当以两种指标控制疲劳寿命时,复合式路面的疲劳寿命均高于半刚性路面;复合式路面的基层寿命高,可将破坏控制在表面,半刚性路面则由于基层寿命低而容易产生结构性损坏。     

基于剪切弹性柔量的基-面层间接触状态及路面力学响应分析

为研究半刚性基层与沥青面层的层间接触状态对路面结构力学响应和疲劳寿命的影响,选取典型半刚性基层沥青路面结构,采用Bisar3.0软件中的剪切弹性柔量参数AK作为基-面层层间接触状态的评价指标进行路面结构力学计算,分析不同层间接触状态下沥青路面结构的应力、应变、弯沉等力学指标的变化规律,并计算了层间不同接触状态下路面结构的疲劳寿命.结果显示:剪切弹性柔量可以较好的表征基-面层层间接触状态;弯拉应力和剪应力受基-面层间接触状态的影响较大,当基-面层间接触状态由连续变为滑动时,沥青层底弯拉应力的涨幅为528.25％,沥青层底剪应力的涨幅为157.3％,而弯沉受基-面层间接触状态的影响较小;基-面层间保持连续的接触状态可以提高层间抗剪切能力,延长路面的使用寿命.     

层间接触位置和状态对沥青路面力学指标的影响

为研究沥青路面层间接触位置和接触状态对路面结构内力学指标的影响,选择典型的高速公路半刚性基层路面结构,利用BISAR3.0软件计算分析不同层间接触位置时的路面力学指标,并探讨不同基面层接触状态下沥青路面力学响应和疲劳寿命的变化规律。结果表明:面层与面层、面层与基层、基层与底基层之间在完全光滑时对拉应力、拉应变、剪应力影响显著,弯沉受层间接触位置的影响变化不大;随着基面层间滑动系数的增加,路面结构内的应力、应变逐渐增大,在完全滑动时下面层底的拉应力、剪应力和拉应变分别是完全连续时的2.93倍、2.45倍和69.36倍;在基面层间滑动系数小于0.6时沥青路面的疲劳寿命降幅较小,随后降幅逐渐增大,当基面层间完全光滑时,疲劳寿命较完全连续时下降44.5%。     

路面开槽灌缝技术

技术概述@@裂缝是沥青路面的常见病害,它是由于交通荷载、环境因素和路面材料及结构的影响,随着时间的推移而逐渐形成并扩展.裂缝形成后,雨水通过裂缝进入基层,在行车荷载的作用下形成动水对结构层形成冲刷,产生唧浆或基层松散等水损害,最终导致路面产生龟裂、坑槽等病害.路面出现裂缝不但影响路容的美观和行车舒适性,而且缩短路面的使用寿命.     

不同基一面层间状态下沥青路面结构力学响应分析

基于沥青路面多层弹性层状体系建立力学计算模型,对沥青路面结构的应力和应变等力学响应进行计算和分析,得出力学响应的一般变化规则。结果表明,路表弯沉、面层层底拉应力和面层剪应力等路面力学响应随着路面层间状态的失效而趋于不利的受力状态,层间疲劳应特别关注,层间剪应力在路面设计中可作为控制指标或验算指标,有效减少路面层间病害的发生。     

国道107线宜章南段改建路面病害原因分析

参考我国柔性路面科研与试验成果,回顾和分析了107线宜章南段改建路面施工情况;指出该段路面产生大面积病害的主要原因是面层结构松散、渗水率大,基层水稳性差、底部过湿受拉破坏;提出了比较方案,改善土性及高等级公路路面设计与施工验收指标等问题.     

移动荷载作用下CRC+AC复合式路面三维有限元分析

应用Abaqus构建CRC+AC三维动载模型,通过改变AC层厚、底基层模量、土基层模量、车速等变量,以路表弯沉、路面结构应力、钢筋应力为主要评价指标,揭示CRC+AC复合式路面的动力响应特性。计算结果显示:当基层、土基层等变量已确定时,CRC+AC复合式路面结构存在相应最佳AC层厚度;提高土基模量和施工质量可以较经济实用地提高CRC+AC的受力性能和使用寿命;当选用较大模量底基层材料时,需对AC/CRC层间剪应力进行验算;对各动力响应均有一个临界速度,临界速度两侧车速对各动力响应特性的影响趋势相反。     

季节性变化下面-基结合状态对路面性能的影响

为研究面-基结合状态对沥青路面的影响,采用Bisar 3.0软件,考虑在季节性变化的条件下,对比分析不同结合状态对长寿命路面、柔性路面及半刚性路面受力状况的影响,并计算了不同控制指标下沥青路面的疲劳寿命。研究结果表明:面-基结合状态的变化对路表弯沉影响相对较小,对层底拉应力、拉应变的影响较大;路表弯沉、基层层底拉应力最大值出现在5月份,沥青层底最大拉应力出现在2、3月份,上、下面层层底拉应变最大值出现在7月份;长寿命结构在以沥青层层底拉应变为控制指标时,疲劳寿命均大于其对应的普通路面结构;柔性基层类长寿命路面及半刚性基层类长寿命路面在设计时应分别以沥青层层底拉应变及基层层底拉应力为控制指标。     

层间接触对冷再生基层路面结构性能的影响

为研究冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对沥青路面结构性能的影响,选取典型大中修冷再生沥青路面结构,采用BISAR 3.0软件对路面结构在不同层间接触状态下进行力学计算,进而对路面结构的力学指标、极限轴载与疲劳寿命进行分析。结果表明:冷再生基层与铣刨旧路层间接触状态对极限轴载的影响较大,对疲劳寿命的影响更大;层间接触状态由连续变为滑动时,对路表弯沉与层底拉应力有增大的影响,对层底压应力有减小的影响;冷再生沥青路面设计等级越高,对冷再生基层与铣刨旧路层间接触状况也要求越高。