快速干线沥青路面结构改造方案比选分析

以某快速干线沥青路面改造工程为背景,借助ABAQUS软件建立路面结构有限元计算模型,针对原路面结构与3种路面改造结构进行力学性能对比分析,并结合规范预估路面结构的疲劳性能。结果表明,随着轴载的增加,沥青路面结构的各项力学指标均呈增大趋势;水稳碎石底基层沥青路面结构的承载能力比级配碎石底基层沥青路面结构更优;不同沥青路面结构中,结构B(沥青稳定碎石上基层+水稳碎石下基层和底基层)的综合性能较优,沥青路面结构改造方案建议选用结构B。     

重载交通公路改建工程路面结构方案选择与探讨

通过对贵州S307线公路改造工程原路面病害分析及交通量组成调查,分析路面病害形成的原因及影响因素。根据本路面改造工程的路用性能需求,采用路面专用设计软件进行路面结构设计,结合高性能橡胶沥青路面技术,通过方案比选及结构验算,选择适用性最佳的路面结构方案。     

路表温度对沥青路面疲劳损伤的影响

为准确评价温度影响下沥青路面结构的抗疲劳性能,解决采用某单一固定温度预估疲劳损伤不够精确的问题,以德国德累斯顿工业大学提出的路面温度场预估模型为例,基于Miner疲劳累积损伤定理,分析路表不同温度及其组合对沥青路面疲劳损伤的影响.通过大量实测的路表温度数据,确定不同的路表温度组合及其组合内温度区间的温度代表值,研究路面结构疲劳损伤变化的规律.分析结果表明:采用由多个温度区间组成的路表温度组合预估疲劳损伤比用某单一固定路表温度预估更精确;组成路表温度组合的温度区间划分越多,路面结构疲劳损伤预估的精度越高;温度区间划分越少,区间内选取不同的温度代表值预估路面结构疲劳损伤差异越大;温度区间内温度代表值取区间上限高温,对沥青路面结构疲劳损伤的影响远比区间下限低温影响大.     

耐久性基层沥青路面结构比选研究

以某新建公路工程为背景,运用ABAQUS软件建立路面结构三维模型,针对工程初步设计供选的三种耐久性基层沥青路面结构进行力学响应和疲劳寿命对比分析,得出以下结论:①RCC基层、加强型半刚性基层路面结构的路表弯沉峰值较于倒装式半刚性基层路面要小,故该路面结构的承载能力更优;②RCC基层、加强型半刚性基层和倒装式半刚性基层路面结构的沥青层层底拉应变差距较小,故均具有良好的抗疲劳损伤性能和使用性能;③倒装式半刚性基层路面结构的沥青下面层层底拉应力峰值较小,故抗拉开裂性能较优;④RCC基层沥青路面结构的半刚性基层和底基层的层底拉应力以及疲劳寿命较于其余两种路面结构要小,故RCC基层沥青路面结构的抗疲劳能力、抗拉压性能较优;⑤三种路面结构中RCC基层的各项性能较优,故工程路面结构推荐RCC基层。     

下面层不同离析下沥青混合料路用寿命评价

为研究下面层离析对沥青路面使用状况的影响,以连霍(连云港—霍尔果斯)高速公路商丘至兰考段改扩建项目为工程背景,利用ABAQUS有限元软件模拟分析下面层不同离析程度下路面结构力学响应,采用AI设计方法的疲劳计算准则评价沥青路面离析情况下的使用寿命。研究发现该项目沥青路面疲劳开裂的临界荷载点位为轮隙中心的下面层;疲劳部位的粗集料离析对面层使用寿命影响最大,不仅使回弹模量显著降低,而且大大损伤路面结构的抗疲劳寿命。     

沥青路面线性疲劳损伤特性及应力状态演变规律

为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性及应力状态演变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及二次开发平台,建立考虑路面材料线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤以及路面结构内部水平正应力的空间分布与演化规律。结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,随着荷载作用次数增加,基层层底与底基层层底损伤度均增加,但增加幅度逐渐减小;双轮中心线下靠近层底区域,考虑损伤的路面结构相比无损路面结构,水平拉应力均有所减小,且随荷载作用次数增加,水平拉应力逐渐减小,但减小的幅度逐渐趋缓。研究结果可用于路面维修养护中路面破坏区域及程度的判断,以及路面设计研究中设计指标的确定。     

基于疲劳损伤的沥青路面设计温度及预估模型研究

针对沥青路面结构必须控制的疲劳破坏形式,以沥青层层底拉应变作为控制沥青路面疲劳开裂的指标。通过实测沥青面层层底最大拉应变与路面结构不同深度处路面温度的相关性分析,确定了沥青路面疲劳损伤的设计温度,提出了以沥青层中间温度作为沥青路面疲劳开裂分析的设计温度和试验条件。通过实测永久性沥青路面试验路每小时的路面温度和气象数据,分析了沥青层中间温度的分布规律,对沥青层中间温度与气温、路面深度之间的相关关系进行了计算分析,建立了沥青层中间温度的预估模型。结果表明,沥青路面应变响应与温度密切相关,随着路面温度的升高,沥青层底拉应变增大;沥青层中间深度处温度与沥青层底拉应变相关性最高,采用沥青层中间深度处温度能较好地评价路面结构的抗疲劳性能。     

水-温-荷载耦合作用下沥青路面疲劳寿命预估

为精准预测沥青路面的疲劳使用寿命,基于累积疲劳损伤理论,提出路面结构内水、温度以及轴载分布耦合作用下沥青混合料疲劳寿命预测方法。通过间接拉伸疲劳试验确定路面结构下面层沥青混合料在冻融和未冻融两种条件下应变疲劳方程。依托十堰—天水高速试验段,计算设计年限内9种不同温度和10种不同轴载(共计90种)条件下设计轴载的作用次数,同时结合路面结构层底拉应变计算程序进行计算,进而得到更加精确的拉应变。基于疲劳累积损伤理论,计算沥青路面经过冻融和未冻融条件下的疲劳累积损伤,进而得到沥青路面在无水和有水影响下的疲劳寿命。研究结果表明:十天高速公路沥青路面在受水影响和不受水影响下疲劳寿命分别为8.56年和12.12年,相较于设计寿命分别降低了19.2%和42.9%,为沥青路面在结构设计中考虑水、温度以及车辆荷载影响因素提供了可靠依据。     

重载交通沥青路面改造方案控制破损模式分析与寿命预估

为利于在沥青路面改造过程中优选出适应于重载交通的路面结构方案,以东南沿海某市重载交通沥青路面改造工程为依托,针对不同的路面结构改造方案,利用有限元软件KENPAVE中的KENLAYER模块建立基于弹性层状体系理论的沥青路面结构模型,从疲劳开裂和永久变形出发进行路面结构的破损分析和使用寿命预估。结果表明:(1)重载交通作用下,路面永久变形破损率通常大于疲劳开裂破损率,应通过结构优化重点加以控制;(2)基层对重载交通沥青路面综合性能有显著影响,增加厚度、提高强度,有助于直接提高结构整体抗疲劳开裂和抗永久变形的能力,有利于提高路面结构使用寿命;(3)轴重变化对路面结构的破损程度影响较大,轴重增大,结构预期使用寿命明显减小,但行车速度对其影响较小。经综合比较,在4种改造方案中,结构2即基层采用碾压水泥混凝土的改造方案,其预期使用寿命最长,可作为依托工程路面改造的优选方案。     

铜黄高速公路沥青路面病害分析及大修方案设计

为彻底根治铜黄高速公路沥青路面病害，恢复道路的正常使用功能，对铜黄高速公路沥青路面进行了路况检测、评价以及病害的详细调查与分析，揭示了该沥青路面病害产生的原因，并确定采用铣刨重铺的大修方案。通过路面结构方案比选．提出了具体的路面大修设计方案。     

含半柔性水泥乳化沥青加铺层的路面结构承载力和疲劳寿命研究

在对比分析国内外旧水泥混凝土路面加铺补强结构形式的基础上,分析了半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层、旧水泥混凝土路面对不同路面结构承载力、疲劳寿命的影响。计算结果表明:在旧水泥混凝土路面破损不是很严重的情况下,两种路面结构的半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层均满足路面结构承载力和疲劳寿命指标要求,但考虑综合受力和建造成本因素,宜优先选用结构A,即加铺一层半柔性水泥乳化沥青混合料层和一层沥青混合料面层;当旧路面当量回弹模量相同时,增加沥青层厚度可有效减少各结构层层底拉应力,但在满足承载力和疲劳性能的前提下,并不是沥青层越厚越好。     

基于统计损伤理论的沥青路面疲劳失效过程分析

基于应变等价性假设,并结合统计损伤理论,建立了模拟沥青路面在载荷下变形过程的损伤本构模型。其次,在该本构模型的基础上,分析了路面变形过程中强度退化特性及疲劳失效条件,并进一步推导了在疲劳载荷下路面材料失效的判据,最后,通过分析表明本文方法的合理性与可行性。     

沥青路面土基模量季节变化影响分析

通过铺筑室内土基足尺试验,模拟南方气候条件的变化控制地下水位,实测得到1年内各个月份的土基模量值,用弹性层状体系理论计算了典型路面结构各个时期内各计算点处的应力、应变、变形,进而对常用的路面设计指标弯沉、疲劳、车辙进行了损伤分析,将计算结果与考虑最不利季节模量的计算值进行了对比分析,得出对于我国半刚性路面,土基模量的季节性变化对弯沉和疲劳损伤影响较大,而对于车辙损伤的影响较小的结论。     

考虑半刚性结构层横向贯通裂缝的沥青路面疲劳特性分析

采用有限元计算分析在无横向裂缝和有横向贯通裂缝两种工况条件下沥青路面的弯沉、沥青层最大拉应力和最大剪应力、半刚性层最大拉应力以及计算疲劳寿命,分析结果表明,考虑半刚性层存在横向贯通裂缝时,内部应力增加且计算疲劳寿命将大为降低。在提出高速公路沥青路面结构必要时应考虑存在裂缝的工况下进行验算。     

沥青混凝土小梁断裂路径数值模拟研究

半刚性基层沥青混凝土路面是我国最为常见的路面结构形式,但沥青混凝土路面容易在使用过程中发生断裂,而沥青材料的疲劳断裂行为是半刚性基层沥青混凝土路面开裂的主要原因。通过使用扩展有限元方法对沥青混凝土三点预置缺口梁的疲劳裂纹扩展进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验进行了对比,发现两者在断裂形态上非常相似,并且裂纹在最初几次载荷加载时扩展尺寸较大。     

山区2级公路路面早期大面积疲劳破坏状况研究

通过对某山区2级公路沥青路面交通量、气象资料、弯沉测定、钻芯试验、路面结构以及排水设施等方面的调查分析,得出该路面出现早期大面积疲劳开裂破坏产生的原因为:超载严重导致基层层底实际拉应力大于设计拉应力而出现疲劳破坏;边沟未设泄水孔、土路肩,致使路基形成封闭水域而导致结构层积水;面层过薄、路面开裂导致雨水下渗并汇聚在面层基...     

路面铺装材料环道疲劳实验的动态实时测试与数据分析

在公路路面铺装材料环道疲劳实验上构筑了基于压电传感阵列的动态实时自动检测系统，获得了路面铺装材料在70万次连续碾压疲劳试验全过程的动态数据，探索了通过小波分析等数据分析方法，发现路面铺装材料疲劳，开裂，破坏等渐变过程的方法，其结果与人工肉眼判别的裂纹和损害情况基本吻合。     

高强弹簧钢丝网水泥混凝土桥面铺装层疲劳试验研究

研究高强弹簧钢丝网在水泥混凝土桥面铺装层中的应用,参考英国桥梁规范BS 5400和疲劳研究成果,根据疲劳积累损伤理论,对新河特大桥铺装层进行疲劳试验研究.通过试验验证高强弹簧钢丝网水泥混凝土桥面铺装层的设计能满足设计、使用要求.     

半刚性基层材料病害原因与防治措施

分析了半刚性材料干燥、温度收缩原理,并对半刚性材料的开裂及疲劳破坏进行了分析。通过对不同基础强度半刚性路面的疲劳寿命进行计算表明,提高基础承载能力可显著提高半刚性材料路面的寿命和耐久性。在分析的基础上,介绍了半刚性基层路面病害的预防及处理。