结构参数对倒装式沥青路面力学响应影响分析

采用Bisar软件建立路面结构计算弹性层状体系模型,通过改变级配碎石（水稳）基层的厚度和模量,对倒装式沥青路面力学响应进行分析,揭示了级配碎石（水稳）基层的厚度和模量变化对沥青路面弯沉、沥青面层层底拉应力和水稳基层层底拉应力等路面力学响应的影响规律;结合正交试验,提出在基层结构参数中沥青路面弯沉主要受级配碎石基层模量和水稳基层厚度的影响,沥青面层层底拉应力基本不受基层厚度和模量的影响,因而应考虑面层与基层间的粘结情况,水稳基层层底拉应力主要受水稳基层厚度的影响。     

级配碎石复合式基层沥青路面力学响应研究

级配碎石复合式基层沥青路面结构能够有效解决半刚性基层所存在的病害问题。为了了解落锤式弯沉仪(FWD)作用下沥青路面的动力响应特性,采用ABAQUS软件建立两种路面结构有限元模型,分析了复合式路面结构与半刚性基层路面的差异,并研究了不同路面结构参数条件下的各结构层特征及其影响相关性。结果表明:在相同路面结构条件下,通过数值模拟分析得到的路表弯沉数值与路面实测结果的趋势是一致的,具有很高的相关性;采用级配碎石基层替代部分水泥稳定碎石,在一定程度上削弱了路面结构的整体刚度和抗疲劳性能;对路面结构进行半正弦曲线加载,路表弯沉随时间的变化存在一定的滞后现象,结构层厚度和回弹模量对路表弯沉具有重要影响;结构参数对面层层底最大拉应变的影响程度大小为:水泥稳定碎石回弹模量沥青面层厚度水泥稳定碎石厚度沥青面层模量。     

基于正交试验的沥青路面倒装结构力学响应研究

依托西非某国实体工程,采用法国沥青路面设计软件Alizé,通过设计正交试验方案,重点研究了各层位厚度和模量对沥青路面倒装结构力学响应影响的变化规律,提出了基于力学响应的倒装类沥青路面结构和材料参数显著性程度。计算结果表明:沥青路面倒装结构中,GNT属"薄弱层",须严格控制原材料、级配及施工工艺等;GLC层厚度和土基模量对路面结构受力影响显著,尤其是土基顶面压应变和弯沉指标;为加强路基路面整体结构强度,需重视土基影响区和GNT影响区;在进行法规沥青路面倒装结构验算时,应优先考虑各层位厚度,通过不断优化厚度因素,从而实现既满足法规要求又经济合理的目的。     

沥青路面结构层施工过程的变形特征测试

依托于遂广高速公路沥青路面动态响应测试试验段,从静态弯沉和动态弯沉两个方面对半刚性基层沥青路面和倒装式结构沥青路面施工过程的变形特性、荷载扩散能力进行了研究。结果表明:半刚性结构沥青路面路表动态弯沉值和静态弯沉值均小于倒装式结构沥青路面,且结构S3动、静态弯沉值略大于结构S2,半刚性结构中水泥稳定碎石层是结构承载特性的主体,倒装式结构中水泥稳定碎石层和沥青层均具有抵抗车辆荷载的作用,因此建议倒装式结构中采用较厚的沥青层或高性能的沥青材料;级配碎石层的加入导致倒装式结构荷载扩散范围小于半刚性结构沥青路面,其下水泥稳定碎石层在满足其结构层层底拉应力的情况下可适当减薄,加厚沥青层;落锤式弯沉仪测试结果的精度、稳定性和可靠度要优于贝克曼梁测试值,且两者测试值受结构和材料特性的影响较大,没有明显的相关性,建议沥青路面结构层施工过程变形特征测试中采用落锤式弯沉仪。     

遗传算法优化BP神经网络的路面结构层模量反算方法研究

路面结构层回弹模量是路面结构设计中最重要的指标之一。文中针对新沥青路面设计规范中推荐的路面结构层模量和上海典型路面结构厚度,利用有限元程序建立了弯沉盆数据库;然后基于数据库搜索理论,采用遗传算法优化BP神经网络模型,实现路面结构参数与弯沉盆大小的映射、学习,达到模量反算的目的;通过加入噪声,提高神经网络模型的鲁棒性和泛化能力,实现对FWD实测弯沉盆的模量反算。     

基于FWD的沥青路面弯沉及反算模量的温度修正

利用落锤式弯沉仪(FWD)在中原地区沥青路面的实测弯沉盆,采用系统识别方法对沥青路面结构层模量进行反算,进而分析沥青路面弯沉及反算模量与沥青温度之间的关系,并建立了相应的温度修正公式。     

级配碎石沥青路面倒装结构力学响应分析

倒装结构中,级配碎石层由下基层变成上基层,引起受力状态明显变化,分析和了解此变化规律有助于优化路面设计。现采用ABAQUS建立动载下不同沥青路面结构的有限元模型,分析路面在不同结构参数下的力学响应。结果表明:与半刚性基层路面相比,倒装结构能够适当发挥材料的特性,有效防止反射裂缝;但弯沉较大,且容易产生Top-Down裂缝,疲劳寿命较短。可以通过改变各结构层的厚度和模量来改善。     

两种沥青路面的力学响应及结构层寿命对比分析

采用弹性层状理论软件BISAR计算倒装式沥青路面与半刚性基层沥青路面的力学响应量,分析力学响应量与(级配碎石和水泥稳定碎石上)基层厚度的关系,结合抗拉强度结构系数,引入沥青路面结构层反算寿命的概念,对不同基层厚度的两种沥青路面的寿命进行分析。研究表明,两种沥青路面的力学响应量随基层厚度的变化有相似的变化规律,但倒装式沥青路面的弯沉和面层底拉应力更大,沥青面层内剪应力更小;级配碎石的设置可有效延迟半刚性基层开裂的时间,降低沥青路面发生反射裂缝的概率。     

两种长寿命路面结构各层位参数影响性分析

通过Bisar3.0计算沥青路面结构的顶面弯沉、路基顶面压应变和沥青层底拉应变,将此3个计算结果作为指标值,以各个结构层的厚度和模量以及土基回弹模量为影响因素,通过设计正交试验,分析各层位参数对3个指标的影响量。结果表明,沥青面层厚度和基层回弹模量对沥青层底拉应变和土基顶面压应变有着较为显著的影响,而路表弯沉值受土基回弹模量的影响最为显著。     

改扩建老旧硬路肩承载能力评估及利用研究

利用落锤式弯沉仪FWD的单点弯沉值、弯沉差、各结构层动态模量、弯沉盆参数D_x-D_x ,多角度评估复合式路面硬路肩路面承载力;通过现场各结构层取芯及强度试验,分析影响硬路肩路面承载能力的主要因素。在分析硬路肩利用方式的基础上,运用有限元软件模拟计算保留硬路肩拼接旧路面结构层的力学状况,结果表明保留硬路肩是可行的。     

沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构力学行为分析

开级配沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构受力特性与传统半刚性基层沥青路面不同,应用基于多层弹性层状体系理论的 BISAR软件通过改变各个结构层的厚度和模量两个因素,计算得到了路面层底应力、最大剪应力和弯沉等力学指标的变化规律,对确定合理沥青稳定碎石排水基层沥青路面结构具有一定指导意义。     

半刚性基层沥青路面结构施工阶段的测试与分析

以上海市罗山路工程为依托,在施工阶段逐层进行了测定,包括回弹弯沉、承载板测定路面当量回弹模量、各结构层底面应变状态等.通过测定数据的分析,研究半刚性基层沥青路面各结构层的贡献情况,对分析半刚性基层沥青路面结构的结构性能,进行路面结构的组合设计具有较大的参考价值.     

沙漠公路倒装式沥青路面力学性能研究

沙漠地区昼夜温差大,年最热月、最冷月极端气温均较为明显,公路产生温缩、干缩开裂病害难以避免,造成路面结构强度下降。基于此,提出沙漠公路倒装式沥青路面结构试验段方案,利用粒料类柔性基层防止或延缓沥青路面反射裂缝。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中路面结构验算方法,采用HPDS计算软件,分析研究倒装式沥青路面级配碎石层厚度、模量对路面结构力学性能影响以及路面结构的疲劳衰减性能。结果显示：级配碎石层过厚,容易造成沥青层的弯拉疲劳开裂,且路表弯沉值小幅减小,而厚度过小,不宜压实,容易产生离析,应以15～18 cm为宜;级配碎石层回弹模量越大,半刚性层疲劳开裂和沥青混合料层疲劳开裂对应的累计当量轴次以及沥青混合料层永久变形量均增大,半刚性层层底拉应力明显减小。     

带裂缝CTB沥青路面路表动态弯沉盆分布特征

为解决沥青路面模量参数反演时有效FWD弯沉盆测试数据甄别问题,采用三维动力有限元数值分析方法,探讨了半刚性基层沥青路面存在不同形式裂缝时路表动态弯沉盆的分布特征,提出了有效弯沉盆测试数据的筛选指标和标准,并结合依托工程进行了验证分析。研究结果表明:0.2 mm的裂缝宽度是决定半刚性基层沥青路面裂缝面之间是否存在接触行为的临界值;裂缝破损条件下,半刚性基层沥青路面路表动态弯沉盆分布规律与完好路面结构存在着显著的差异;直接路表弯沉及表面模量指标合理可靠,可以针对实测弯沉盆测试数据有效地进行筛选。研究成果为基于FWD测试技术正确实施半刚性基层沥青路面模量参数的反演分析,提供了前期技术依据与保障。     

沥青路面黏弹性力学反问题研究

针对沥青材料的黏弹性特性,对沥青路面黏弹性力学反问题进行了研究。采用黏弹性理论,利用Abaqus有限元软件,建立了沥青路面广义Maxwell模型的黏弹性反算模量的有限元模型,基于足尺路面试验环道的FWD落锤式弯沉仪的动力荷载试验结果,对两种沥青路面结构进行了黏弹性反算模量的计算,并对考虑黏弹性的沥青路面模量的反算方法及反算模量的可靠性进行了研究。结果表明:使用广义Maxwell模型的黏弹性反算模型,利用Abaqus有限元软件对沥青路面进行模量反算的方法是可行的,其反算模量结果正确,相比考虑弹性的结果,其误差较小;将反算结果替换原始模型中的初始模量,进行正分析,发现计算弯沉盆和实测弯沉盆匹配良好,各测点计算弯沉值与实测弯沉值较吻合。     

基于有限元方法对半刚性基层沥青路面设计指标敏感性分析

由于沥青路面在现行的组合设计中没有太重视,本文基于内蒙古自治区高速公路半刚性基层沥青路面的结构设计参数进行调查,利用ANSYS有限元软件,采用正交试验的方法建立模型,分析了面层厚度、层间接触状况、基层厚度以及路基模量这4个因素对沥青路面的路表弯沉和半刚性基层层底拉应力的敏感性。为以后的沥青路面结构组合设计提供理论基础。     

基于FWD路表动态弯沉盆参数的路基模量评价研究

为客观地反映既有路基的承载能力状况,基于结构动力学基本理论,建立了沥青路面结构的动力有限元数值分析模型,分析了路基模量参数与路表动态弯沉盆参数指标的相关关系,据此构建了路基模量参数的预测分析模型,并探讨了层问非连续接触、路面横向开裂及刚性层深度等因素条件对路基模量预测结果的影响.结果表明:路表动态弯沉盆参数指标与路基模量之间具有良好的相关性,路基模量可由直接弯沉参数指标d9、形状参数指标F8以及结构层厚度联合确定;路面开裂及层间非连续接触行为对路基模量参数的预测结果没有影响;当路基内刚性层深度小于6 m时,路基模量预测分析结果明显偏大.研究结果为进一步推广FWD测试设备在路基结构性能评定中的广泛应用提供了技术保障.     

半刚性基层沥青路面结构设计指标的研究

本以上海市罗山路工程为依托，在其施工阶段逐层进行了测定，包括回弹弯沉、承载板测定路面当量回弹模量，各结构层底面应变状态等。同时对材料进行室内物理力学性质测定。通过测定数据的分析，研究半刚性基层沥青路面各结构层的贡献情况。对分析半刚性基层沥青路面结构的结构性能，进行路面结构的组合设计具有较大的参考价值。     

沥青路面反算模量的温度修正

根据落锤式弯沉仪（FWD）实测的弯沉盆，采用同伦方法反算沥青路面结构层的模量，分析沥青面层反算模量与温度的统计关系，并建立反算模量的温度修正公式。     

半刚性基层沥青路面拉应变预估方法研究

基于弹性层状体系理论,计算分析了半刚性基层沥青路面半刚性层底拉应变与FWD弯沉盆参数BDI的关系,通过计算回归,建立了相应的拉应变预估公式.预估公式参数敏感性分析表明,在层间连续条件下,对结构层模量、厚度、荷载重量等参数在工程常见范围内的路面结构,所建预估公式均取得了良好的预估精度.