高模量沥青混凝土路面力学数值模拟

高模量沥青混凝土(HMAC)作为一种新型路面材料,具有模量高、抗车辙性能好、对低温开裂及温度疲劳开裂敏感性不强等优点,对于提高路面抗车辙能力非常有效。该文利用通用有限元软件ANSYS,对设置高模量沥青混凝土层的半刚性基层沥青路面的荷载响应进行数值模拟分析,结果表明高模量沥青混凝土可显著抑制车辙的产生,并推荐出高模量沥青混凝土层的模量和厚度的合理范围。     

高模量沥青混凝土路面抗车辙性能分析

从力学角度研究沥青混凝土模量的提高对于车辙产生的影响,提出了抵抗车辙危害新方法。从车辙产生的机理出发,分析高模量沥青混凝土材料的基本力学性能及路面结构中面层模量对车辙产生的影响;利用试验方法分析了高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值,利用数值计算方法分析路面结构力学性能并分析高模量下路面结构的力学响应。通过试验研究发现,高模量沥青混凝土材料的动稳定度和动态模量值都有显著提高,有利于抵抗车辙产生;数值计算结果表明,路面承受最大剪应力的范围在路面结构的中面层,采用高模量沥青混凝土材料,提高路面结构中面层的弹性模量,可以有效地改善路面结构的受力状态,降低剪切应变的数值,抑制和减少沥青路面车辙的产生。     

高模量沥青路面车辙的数值分析

为研究高模量沥青混合料对沥青路面抗车辙能力的影响,分别采用PR外掺剂和50#硬质沥青制备高模量沥青混合料,应用于路面结构的中、下面层,再利用ABAQUS有限元程序进行了路面车辙的数值分析。结果表明,采用PR外掺剂和50#硬质沥青后,沥青混合料模量显著提高,蠕变应变显著降低;高模量沥青路面的路表车辙大幅减少,幅度达36.4%;沥青面层各层永久变形占总车辙的比例表现为上面层比例变化不大,中面层比例降低,下面层比例提高。高模量沥青混合料可以提高沥青路面的抗车辙能力,值得推广应用。     

高模量沥青混凝土对沥青路面结构的高温受力影响分析

为了分析高模量沥青混凝土对沥青路面结构在高温条件下受力的影响,揭示高模量沥青混凝土路面的抗车辙机理,该文对沥青路面结构层材料进行了动态模量试验,并基于高温动态模量建立了弹性层状体系模型,使用Bisar软件分析了高温条件下中面层模量对路面结构受力的影响。结果表明:在高温条件下,随着中面层模量的提高,荷载下方上面层层底与中面层层顶的压、剪应力应变大幅降低,下面层的应力应变有小幅降低,整个路面结构应变水平的降低使其具有良好的抗车辙能力,该研究成果可为沥青路面的抗车辙设计提供参考。     

高模量沥青混凝土技术应用研究

为有效加强沥青混凝土路面抗车辙能力,改善路面使用品质,延长使用寿命及提高投资效益,在公路养护工程中引进应用了高模量改性沥青混凝土技术,取得良好效果。文章结合工程实际,研究了高模量改性沥青混合料的材料特性、作用机理及应用效果,为重载大温差沥青路面的车辙病害防治及类似沥青路面施工提供参考。     

高模量沥青混凝土在路面车辙处理中的应用

车辙是高温地区沥青路面的主要病害之一。处理车辙一般采用铣刨后重新摊铺抗车辙能力强的沥青混凝土的处理方案。为尽可能利用旧路面的使用价值,尽量减少车辙的铣刨深度,提高沥青混凝土的高温模量显得尤为重要。文章介绍了高模量沥青混凝土在京珠高速公路粤境南段车辙处理中的应用情况。     

高模量沥青混凝土在路面车辙处理中的应用

车辙是高温地区沥青路面的主要病害之一。处理车辙一般采用铣刨后重新摊铺抗车辙能力强的沥青混凝土的处理方案。为尽可能利用旧路面的使用价值,尽量减少车辙的铣刨深度,提高沥青混凝土的高温模量显得尤为重要。文章介绍了高模量沥青混凝土在京珠高速公路粤境南段车辙处理中的应用情况。     

高模量沥青混凝土在路面结构中的优化

为探讨高模量沥青混凝土在路面结构中的设置及使用情况,该文利用Bisar3.0软件对高模量沥青混凝土路面结构进行力学响应分析,进而得到了高模量沥青混凝土的合理设置层位与回弹模量。结论表明:高模量沥青混凝土可以有效地提高路面抗车辙性能,并建议设置在中面层,回弹模量取值在2 500~3 500 MPa范围之内,同时,在设置高模量沥青层的基础上不建议缩减面层厚度。     

特稿

在我国大规模建设高速公路的同时,部分高速公路的沥青路面在通车后不久就出现了早期损坏,尤其是重载和恶劣气候的双重作用,加剧了高温车辙变形和水损害。为了有效减缓沥青路面早期病害的发生,研究人员通过研究发现,使用高模量沥青混凝土可以明显改善沥青路面的使用性能,并延长使用寿命。在国外,高模量沥青混凝土已得到了广泛的使用。其原理是通过提高沥青混凝土的模量,减少在车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形,提高路面抗高温变形能力,改善路面的疲劳性能,延长路面的使用寿命。目前,国际上主要通过降低沥青混凝土中沥青标掺加复合聚合物高模量沥青混凝土技术性能研究高模量沥青混凝土在国内外的应用     

强柔性高模量基层沥青路面粘弹性力学分析

具有较薄面层与强柔性高模量沥青混凝土基层的沥青路面是一种新颖的路面结构,该文以埃塞俄比亚Addis Ababa-Adama高速公路为例,对其路面结构分别进行了粘弹性力学计算,并与普通模量基层路面对比,结果表明:强柔性高模量基层路面结构具有较好的整体强度和抗车辙能力,抗疲劳开裂能力尤为突出,具有长寿命路面的特性。     

天然岩沥青改性沥青路面抗车辙性能分析

分析了天然岩石沥青改性剂的作用机理,通过车辙试验和动态蠕变试验研究了岩沥青改性沥青混凝土的高温性能,并采用有限元分析计算了岩沥青改性剂对沥青路面结构抗车辙性能的影响。研究结果表明:岩沥青改性剂可提高沥青混凝土的模量,使混合料的动稳定度值和蠕变模量得到大幅提高,明显改善了沥青混合料的高温性能;与普通沥青路面结构相比,岩沥青改性沥青路面结构的抗车辙变形能力可提高20%。     

无单元Galerkin方法在沥青混凝土路面车辙分析中的应用

运用无单元Galerkin方法对沥青混凝土路面的车辙深度进行了计算,分析了路面的不同结构类型、荷载大小和中面层模量及厚度对路面抗车辙性能的影响。在半刚性路面模型基础上,分析了不同节点布置方案对计算结果的影响。计算结果表明,半刚性路面的抗车辙性能较好,荷载和不同的中面层材料对沥青混凝土路面抗车辙能力有较大影响。因此,为了有效地防止车辙的产生,应该在路面设计时对中面层的抗车辙能力予以考虑。     

高模量沥青混合料应用综述

该文对高模量沥青混合料的应用作了论述。高模量沥青混合料(High Modulus Asphalt Concrete)能够减少路面结构的变形,延缓车辙的产生,改善路面的疲劳性能,延长路面的使用寿命。目前HMAC在国外已经比较成熟,并且已有相应的规范标准,而我国刚刚起步,针对高模量沥青混合料,应进一步研究,形成符合我国国情的成套技术。     

钢桥面铺装车辙破坏机理及成因分析

首先研究了钢桥面铺装车辙的破坏机理,认为对于SMA及密级配改性沥青混凝土,其车辙形成存在着初始的压密及流动变形阶段,而浇筑式沥青混凝土的车辙形成于流动变形阶段。深入研究表明,严酷的环境条件,铺装材料设计不当,以及慢速交通、重载交通、粘结层粘结能力丧失及施工压实不足是钢桥面铺装车辙形成的主要因素。     

SMA沥青路面抗车辙性能研究

通过足尺路面加速加载试验系统,对SMA沥青路面的抗车辙能力与普通沥青混凝土路面进行了对比试验。试验结果表明,SMA沥青混合料具有较好的抗车辙能力,而中面层沥青混凝土是沥青路面车辙的主要贡献者,仅仅加铺一层SMA沥青混合料并不能从根本上解决沥青路面的车辙问题,需要加强对各层沥青混合料的综合设计。     

沥青稠度指标与重载交通车辙试验相关性分析

通过沥青稠度指标对沥青的评价、稠度与沥青常规指标的比较分析以及稠度指标在重载交通沥青评价中的应用研究,比较了沥青稠度指标与重载交通车辙试验的相关性,表明稠度指标与沥青混合料车辙试验相关性较好,可以反映沥青混凝土路面的抗高温性能,能够为寻求适合重载交通的沥青结合料提供依据。     

沥青稳定基层沥青混凝土路面抗剪性能的理论分析

沥青稳定基层沥青混凝土路面是否会出现严重车辙,为人们所担忧。理论计算分析表明,在静力荷载作用下沥青层中最大剪应力发生在深度8 cm处,且随着基层厚度的增加剪应力降低,故采用沥青稳定柔性基层不会产生结构性车辙;当基层模量增大时,沥青层中下层剪应力反而增大;沥青混凝土面层采用高模量材料能有效降低剪切应变,而当采用复合基层时也有利于面层剪应力的减小。     

抗车辙沥青路面的设计及应用研究

在对沥青路面车辙病害及成因分析的基础上,提出按照长寿命沥青路面结构设计理论加大抗车辙沥青路面的厚度,并通过采取多级嵌挤密级配设计法进行沥青混合料级配优化设计和掺加抗车辙剂的方法对胶结料进行改性,从而综合提升沥青混合料的抗车辙性能。绥牡高速公路长大纵坡的工程应用实践表明,在加大沥青层厚度和优化沥青混合料性能的基础上,可以使路面获得良好的抗车辙性能和使用性能。