路基路面结构的参数敏感性分析

本文重点研究了柔性路面结构路表弯沉，路基顶面弯沉及其路基顶面压应变对路面结构参数的敏感性，在大量计算的基础上，提出了咱面设计指标的新观点，路表弯沉受各个参数的影响较大，不能明确反映路基路面结构的工作状态。计算表明弯沉控制和应力或应变控制不能得到一致的结果，路面设计应该重视路基顶面的压应变分析。高等级半刚性路面下，路基应变较小，传递工作区较浅，因此，设计的重点应该放在稳定性上。     

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%。     

沥青路面在不同层间状态下的受力特征及施工质量优化

针对我国目前在沥青路面设计中论假设沥青路面各结构层之间为完全连续、各向同性的弹性结构与路面的实际情况不符的问题,建立了剪切弹簧模型,并通过定义滑移系数来分析研究不同层间接触状态下对路面力学的影响。研究发现:在层间结合状态由完全结合向完全自由变化过程中,层内拉应力不断变大;当结合状态为完全自由时,下面层层底拉应力最大为0.2921MPa;层内剪应力也不断增大,最大达到226.1k Pa;路面弯沉也不断变大,当层间接触为完全自由达到最大56.32。随着基层模量的增大,相应的层底拉应力不断减小,并从基层模量为1800MPa开始趋于缓和;沥青层内剪应力不断变大,层间结合状态为完全自由时最大达到0.2347MPa;竖向压应力也随之不断变大,层间接触状态为完全连续切基层模量为2200MPa时最大,为0.6712MPa。沥青路面施工时,应严格按照规范对沥青路面的粘结层进行施工,提高沥青路面的层间抗剪强度。     

泊松比取值对柔性基层沥青路面结构的受力影响

泊松比取值对于柔性基层沥青路面结构动力响应的影响是多方面的。为探讨泊松比取值对柔性基层沥青路面结构受力的影响,利用Bisar3.0软件模拟了典型柔性基层沥青路面结构的轮载动力响应,分别对路表弯沉、沥青面层层间拉应力、剪应力及土基顶面压应变进行了计算分析。结果表明:弯沉值随着沥青混合料泊松比的增大而逐渐减小;面层层底拉(压)应力对泊松比的变化较为敏感,中面层尤为明显;沥青混合料泊松比的取值大小对上面层和中面层层内剪应力影响较大,对下面层层内剪应力影响较小;土基顶面压应变随泊松比的增大而逐渐减小。路面设计中应充分考虑泊松比取值对路面结构力学特性的影响。     

层间接触状态对半刚性基层沥青路面使用寿命的影响分析

基于弹性层状体系,利用Kenlayer程序研究了标准轴载作用下半刚性沥青路面层间接触状态对路面结构使用寿命的影响。分析结果表明:层间接触状态对路面结构层中应力的分布和路面使用寿命均有重要影响。完全连续状态下的路表弯沉值、结构层层底拉应力和路基顶部压应力要小于非完全连续状态的情况,基面层间的接触状态所产生的影响要大于面层间的接触状态。层间接触状况较差时,路面结构的使用寿命会有明显下降。层间完全连续状态下的路面使用寿命,几乎是其它层间接触状态下的2~4倍。因此,铺设路面时适当铺洒粘层和透层,可保证层间连续性,     

基于层间不利状态对长大陡坡路面结构层性能影响分析

为了研究层间不利状态对长大陡坡路面结构层性能影响，通过滑动模型分析面层、基层与底基层层间不利状态，在层间不同接触状态下对路面应力和弯沉的变化，并结合室内试验评价黏结层力学性能和抗反射裂缝能力，最后通过试验段对长大陡坡路面层间黏结材料进行跟踪观测。研究表明:面层和基层为部分连续或完全滑动状态下，层间的剪应力发生了突变。面层厚度越薄，路基和路面最大剪应力越大。跟踪试验段观测表明:长大陡坡路段应力吸收层能够很好地抗反射裂缝，延长半刚性基层路面使用寿命。     

结构层模量对柔性路面力学响应的影响

为研究不同结构层模量对路面力学响应的影响,依据弹性层状体系理论,利用有限元软件计算不同模量下的柔性路面结构设计指标,并分析其变化规律。结果表明,中基层、下基层模量增加可提高沥青混合料层疲劳寿命,上面层、中面层模量增加可以减小沥青混合料层永久变形,路基模量越大,路基顶面竖向压应变和路表弯沉值越小。     

基于BISAR软件的半柔性复合路面层间粘结力分析

为研究半柔性复合路面层间粘结力对路面结构层应力的影响.通过拟定路面交通量以及材料参数,通过BISAR软件进行设计路面典型结构层计算,设计出以半柔性复合材料作为上面层的典型结构层以及沥青路面结构层,并研究层间粘结对半柔性复合路面弯沉、剪应力、行车方向拉应力和荷载方向拉应力的影响.结果表明层间粘结对半柔性复合路面弯沉、剪应力分布具有一定影响,建议在设计时将层间粘结作为重点考虑指标之一.     

市政道路横向开挖与纵向开挖病害差异分析

通过对我国某地多条道路进行调研,总结了横向开挖与纵向开挖的道路病害种类及特征,并通过落锤式弯沉仪测定路面弯沉值,评价其承载能力,建立ABAQUS有限元模型对横向开挖与纵向开挖的路表沉降、基层底部最大拉应力和路基顶面竖向压应变进行对比分析。结果表明:横向开挖与纵向开挖的病害类型与损坏程度有较大不同,有限元模拟结果表明两者的路表沉降和路基顶面竖向压应变差异显著,基层层底拉应力差异较小,在设计和施工时应当采取相应的措施。     

水泥混凝土路面层间剪切刚度试验研究

利用可模拟竖向应力的水平剪切试验仪,对层间经乳化沥青、土工布和沥青混凝土夹层处置的水泥稳定碎石水泥混凝土路面进行剪切试验,得到了路面结构在结合和分离两种状态时的水平剪切刚度,并分为两个阶段对层间抗剪能力进行了评价。结果表明:当层间黏结时,使用乳化沥青处置的试件克服层间黏结所需的剪力最大、土工布次之、沥青混凝土夹层最小,此时层间处置措施的选择需要在降低面层弯拉应力和温度应力间寻求平衡;与层间黏结的试件相比,层间分离后,剪切刚度大幅降低,路面结构分析时只有选择相应状态的层间剪切刚度才能保证结果的可靠性。     

城市道路典型路面结构验收指标及影响因素分析

对嘉兴市城市道路典型路面结构的路表设计弯沉值、路基顶面交工验收弯沉值及各结构层顶面交工验收弯沉值等设计、验收指标进行了计算,并分析了容许弯沉值的影响因素,以指导城市道路路面结构设计,并为市政工程路基路面质量控制提供依据。     

控制土基永久变形的设计指标研究

以我国1978年柔性路面设计规范规定的路面结构破坏标准为基础,利用弹性层状体系计算程序计算了典型粒料基层沥青路面的土基顶面压应变和路表理论弯沉值,并利用弯沉值修正公式对理论弯沉值进行修正;在此基础上,首先建立了路表实际弯沉值与土基顶面压应变之间的回归公式,结合1978年柔性路面结构设计规范中的弯沉值控制模型,初步建立了控制土基永久变形的土基顶面压应变控制模型。     

处治土路基顶面动静验收参数及其验收标准分析

为研究吉林省典型处治土路基顶面动静模量和动静弯沉转换关系并确定处治土路基验收弯沉标准,依托长余高速公路和双洮高速公路,针对石灰处治黏性土与水泥处治砂性土路基,采用聚类分析方法,研究分析了其路基顶面FWD动弯沉与贝克曼梁静弯沉间的相关性,同时基于现行规范所提出的路基模量与动弯沉关系模型计算了路基顶面动模量,并与承载板所测路基静回弹模量进行了对比分析.结果 表明:两种典型路基顶面的动静模量与动静弯沉间均具有较好的相关性,其中路基顶面动静弯沉间具有良好的幂函数关系,路基顶面动静模量间具有良好的线性关系.最后,采用双层路基结构体系计算模式,提出了吉林省典型处治土路基验收弯沉标准值,为吉林省典型处治土路基的施工控制,以及检测和验收提供了参考.     

基于弯拉应力等效的地基当量回弹模量

以往多层地基的顶面当量回弹模量大多是按弯沉等效得出的,该值对计算地基上面层或基层的弯拉应力是不适合的.为此,在弯沉等效的地基顶面当量回弹模量计算式的基础上,通过对荷载圆半径的修正,将弯沉等效转变为弯拉应力等效;进而,总结出了三层结构时单圆和双圆荷载的荷载圆半径修正系数回归公式,并拓展至多层结构;最后,通过工程实例证实,用弯沉等效的地基顶面当量回弹模量计算刚性或半刚性基层层底弯拉应力偏小13％～22％,而用弯拉应力等效的地基顶面当量回弹模量计算得到的基层层底弯拉应力与理论值的误差不超过1％.     

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。     

级配碎石过渡层沥青路面结构设计方法研究

基于级配碎石过渡层沥青路面结构典型病害——车辙和疲劳开裂,确定控制级配碎石过渡层沥青路面4个设计指标:沥青层底弯拉应变、级配碎石层顶面竖向剪切应力、半刚性基层层底弯拉应力与路基顶面竖向压应变,给出推荐容许值和路面结构设计流程图;在不同土基强度和交通量分级下,给出级配碎石过渡层沥青路面的合理结构。     

基于非线性层间剪应力分布模型的黏层评价指标

黏层的层间结合能力决定着沥青路面的受力状态与使用寿命。基于非线性层间剪应力分布模型,提出以层间黏结系数KG评价其层间结合能力的方法。采用直剪试验,测试常温下黏层的KG;基于层状弹性体系理论,分析KG对沥青层的层底拉应力与路表理论弯沉的影响规律,证明黏层性能是决定沥青层受力状态与寿命的首要因素,而封层或透层性能是决定路面弯沉的首要因素。所提出的层间黏结系数可作为黏层材料与工艺选择的技术指标,从而实现材料试验测试与力学计算的统一、推动路面设计理论的发展,相应的力学分析可供工程设计参考。     

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。     

沥青路面路基结构组合优化力学分析

为明确路面路基协同工作机理,指导实际工程中结构组合优化,以某高速公路3种路床搭配两种典型半刚性基层沥青路面建立了有限元模型,在总结分析沥青路面常见损坏基础上,以路表弯沉、基层底面弯拉应力、路基顶面竖向压应力为指标,研究了共6种结构组合的工作性能,对沥青路面与路基的结构设计具有一定指导意义。     

多年冻土区XPS保温板路基的顶面弯沉控制方法

为解决多年冻土区路基中铺设XPS保温板引起的弯沉超标问题,采用数值方法研究XPS保温板自身材质、下承层模量和埋设深度等因素对XPS保温板路基弯沉的影响规律。基于计算结果,提出满足弯沉控制的XPS保温板铺设的必要条件,并通过试验路段进行验证。结果表明:XPS保温板路基顶面弯沉随XPS保温板模量、下承层模量、XPS保温板埋深的增大而减小,且呈线性关系,XPS保温板自身材质和下承层模量对XPS保温板路基顶面弯沉影响较为显著。