应力吸收层防治沥青混凝土加铺层反射裂缝机理分析及应用

通过对旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层反射裂缝形成机理分析,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置了薄沥青混凝土应力吸收层.经工程实例应用,设置应力吸收层的沥青混凝土加铺层,在温度及荷载周期性反复作用下具有较强的抗反射裂缝能力,为旧水泥混凝土路面改造工程提供参考.     

应力吸收层缓解沥青混凝土加铺层应力集中的数值模拟分析

沥青混凝土加铺层的反射裂缝,主要是由旧水泥混凝土路面接缝处应力集中导致加铺层应力过大而引起的。采用有限元方法对设置与未设置应力吸收层的加铺层结构进行对比分析可知,在旧水泥混凝土路面与沥青混凝土加铺层之间设置应力吸收层后,加铺层结构的荷载应力、温度应力及应力强度因子均有大幅度的降低,应力吸收层的模量越低,效果越明显。理论分析结果表明,应力吸收层可有效地缓解接缝处沥青混凝土加铺层的应力集中现象,延缓反射裂缝的产生与发展速度。     

复合式路面中夹层对旧水泥混凝土板荷载应力影响分析

为考察旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土层时,设置夹层对旧水泥混凝土板应力的影响,结合G 104徐州机场路改造工程,利用AN SY S三维有限元计算工具,对比分析了单夹层及复合夹层结构中旧水泥混凝土板荷载应力变化规律。结果表明,两种夹层设置方式对水泥混凝土板荷载应力影响规律几乎相同。     

ISAC应力吸收层对加铺层荷载及温度应力的影响分析

ISAC应力吸收层是一种用于防止沥青加铺层反射裂缝的新型应力吸收层,它由玻纤格栅、土工布和粘弹性薄膜层复合组成夹层。采用三维有限元法对设置ISAC应力吸收层的标准加铺层结构与另两种未设置ISAC应力吸收层的对比加铺层结构进行应力分析,计算结果表明:在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置ISAC应力吸收层后,加铺层结构的荷载应力与温度应力均有较大幅度的降低。     

STRATA应力吸收层对加铺层荷载及温度应力的影响分析

STRATA应力吸收层是一种用于防止沥青加铺层反射裂缝的新型沥青混合料,它采用特殊聚合物对沥青进行改性,具有高弹性、不透水及抗裂性能好的优点。采用三维有限元法对设置DTRATA应力吸收层的标准加铺层结构与另两种未设置STRATA应力吸收层的对比加铺层结构进行应力分析,计算结果表明:在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置STRATA应力吸收层后,加铺层结构的荷载应力与温度应力均有较大幅度的降低。     

基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构分析

通过采用有限元软件计算分析不同防止反射裂缝措施条件下及加铺层厚度、应力吸收层厚度和应力吸收层模量变化对加铺层底荷载应力的改善情况.结果显示,应力吸收层的设置对层底荷载应力和沥青加铺层厚度设计均存在显著影响.同时,提出了应力吸收层厚度和模量的设置原则和要求,为旧水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计提供了理论依据.     

旧水泥路面加铺沥青层结构力学特性分析

采用沥青加铺层结构是修补旧水泥路面的有效方法,由于旧水泥路面裂缝的存在,沥青加铺层易产生反射裂缝.建立三维有限元模型,对水泥混凝土路面加铺沥青层结构的受力特性进行了分析,通过分别改变加铺层厚度,夹层模量及轴载,得出加铺层应力响应的变化规律,并对不同加铺层结构在温度荷载耦合作用下的应力进行了对比分析.其结论对实际工程中选...     

旧水泥路面沥青加铺层温度荷载应力分析

针对目前旧水泥混凝土路面加铺沥青层存在的普遍现象,在分析沥青加铺层温度场及温度应力的基础上,对某公路不同沥青加铺层的温度荷载应力进行分析。结果表明:对旧水泥混凝土路面进行处治、修复和采取防范措施后加铺沥青层,效果较直接加铺沥青层应力状况有了明显改善,建议在实际工程中先改善传荷能力,再铺设STRATA应力吸收层。     

特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层防裂机理分析

反射裂缝是旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的主要病害之一,目前尚无理想的解决方法,针对这一问题,提出了采用特粗粒径沥青碎石AM-40作为裂缝缓解层的方法,利用特粗粒径沥青碎石的多空隙结构阻断裂缝尖端的扩展路径,消散及吸收由交通荷载及环境温度变化所产生的应力及应变,减小接缝处加铺层的应力集中现象。采用三维有限元法对设置普通沥青混凝土与特粗粒径沥青碎石2种类型裂缝缓解层的加铺结构进行力学对比分析可知,后者的荷载应力、温度应力及耦合应力均小于前者的应力值。通过加铺层试验路观测与理论计算分析表明,特粗粒径沥青碎石裂缝缓解层可有效地防止或减缓水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的反射裂缝。     

车载作用下沥青混凝土加铺层路面的疲劳性能研究

以汉宜高速公路旧水泥混凝土路面的沥青加铺工程为依托,采用室内试验的方法,对STRATA应力吸收层＋Superpave 12.5混合料复合小梁与Superpave 12.5混合料小梁进行了抗疲劳对比试验;应用ANSYS软件对含有STRATA应力吸收层的沥青混凝土加铺层和未设置应力吸收层的结构在车载作用下的疲劳寿命进行了评估。试验和数值模拟表明,STRATA应力吸收层能有效地增强水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层的使用性能,提高高速公路的使用寿命。     

接缝对旧水泥混凝土破碎板加铺层结构内力影响分析

旧水泥混凝土路面存在的接缝是对加铺层使用性能及寿命造成影响的最为直接的原因之一.为此,建立三维有限元模型,分析了水泥混凝土破碎板裂缝接触状态,系统研究了水泥混凝土路面破碎后接缝变化对破碎板沥青加铺层结构荷载应力及温度应力的影响规律.结果表明:接缝宽度的适当减小虽然使加铺层接缝两侧弯沉值有所增加,但有利于降低加铺层中的荷载应力、温度应力,特别是大大降低弯沉差.建议在旧水泥混凝土板破碎实际施工中,尽量减小接缝宽度.     

旧沥青路面裂缝对白色罩面层受力的影响分析

采用有限元方法,分析了旧沥青路面裂缝对白色罩面层受力的影响,得到了板底荷载和温度最大耦合应力随加铺层厚度和模量等参数变化的规律。结果表明:旧沥青路面横向裂缝位于加铺水泥混凝土板板中时,板底荷载应力、温度应力及二者耦合应力均为最大,且随加铺水泥混凝土板模量增加而增大,随水泥加铺层厚度的增加而减少。     

水泥混凝土路面加铺应力吸收层结构应力分析

旧水泥混凝土路面上沥青混凝土罩面结构中大量反射裂缝的形成和存在,主要是由于旧路面板受到行车荷载或者是持续循环的温度应力的反复作用,或者是二者耦合作用。解决反射裂缝问题,必须将如何消解旧板裂缝或接缝处的应力集中现象放在罩面工程的首要位置考虑。设置应力吸收层可有效地防治和延缓反射裂缝的产生、扩展。对采用应力吸收层的罩面结构进行三维有限元分析和耦合应力分析,得出应力吸收层的设置能有效地改善接缝处路面结构的应力集中现象。旧水泥混凝土路面的破损状况与结构特征的有效评定是加铺前的关键步骤,关系到加铺成功与否,对于防治和延缓反射裂缝有着重要的作用。     

旧水泥混凝土路面加铺层中裂缝缓解层的有限元力学分析

旧水泥混凝土路面加铺改造后主要破坏来自于旧水泥混凝土路面的反射裂缝,如何防止反射裂缝的发生也是旧水泥混凝土路面加铺改造的难点.为此,研究采用大碎石沥青混合料作为裂缝缓解层,对比分析了大碎石沥青混合料、密级配AC-20混合料、级配碎石与水泥稳定碎石4种不同加铺层的结构应力,采用有限元分析方法分析了在最不利荷载作用下,温度应力、荷载与温度应力耦合作用下以及加铺材料中的孔洞对加铺层底应力的影响,发现大碎石沥青混合料裂缝缓解层对防止反射裂缝的发生具有良好的作用.     

水泥路面“白改黑”的防裂技术

为解决旧水泥混凝土路面"白改黑"加铺沥青面层的防反射裂缝技术问题,以提高道路的行驶舒适性,文中在分析反射裂缝的形成机理、各种抗反射裂缝措施的特点及加铺层底的荷载、温度应力及经济成本的基础上,指出:旧水泥路面与加铺层间设置夹层的方法对改善加铺层受力状态作用明显;而SAMI橡胶应力吸收层的技术经济和环保效果最佳;在旧路破坏严重的情况下,共振破碎技术不失为一种较好的施工方法。     

基于有限元的旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层荷载应力分析

以弹性层状体系理论为基础,采用ANSYS程序建立了经过可靠性验证的旧水泥混凝土路面沥青混凝土加铺层结构三维有限元模型,分析了车辆荷载、加铺层厚度、材料参数变化及各种典型防止反射裂缝措施对沥青混凝土加铺层底最不利处荷载应力的影响.分析结果表明:增加沥青混凝土加铺层厚度能有效降低加铺层结构层底最大主应力σ1、最大剪应力τmax和等效应力σe;对分析的实例加铺层结构,在铺筑级配沥青碎石过渡层的情况下,土工布夹层模量变化对缓解荷载应力的作用并不明显;在加铺层结构拟采用的各种典型防止反射裂缝措施中,以7 cm厚AM-20沥青碎石过渡层+2.5 cm厚应力吸收层组合措施效果最佳,其加铺层底的最大主应力σ1、最大剪应力τmax和等效应力σc下降幅度分别达78.6％、82.9％和84.4％.     

含土工合成材料防裂夹层的水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

采用含土工合成材料的沥青加铺层结构形式对旧水泥混凝土路面进行加铺改造,使用有限元法对沥青加铺层结构的车辆荷载应力及温度应力进行力学计算,定量分析了土工合成材料防裂夹层的抗裂机理。结果表明,对于因车辆荷载应力或温度应力形成的反射裂缝而言,土工格栅的抗裂效果都要优于土工布。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力分析

目前旧水泥混凝土路面的改造工程中,采用沥青加铺层是比较常见的方案,并在其间设置应力吸收层来控制反射裂缝。利用BISAR30程序分析了应力吸收层厚度和模量变化,对旧水泥混凝土路面非接缝和非裂缝区沥青加铺层结构应力的影响。计算结果表明:随着应力吸收层厚度的增加,沥青加铺层的路表弯沉和层底拉应力也不断地增加,并使路面内部的拉应力和剪应力均有不同程度的增大,且随着应力吸收层模量的增大,沥青加铺层内部的路表弯沉和层底拉应力及路面内部应力和剪应力均有不同程度的减小。     

应力吸收层对沥青加铺层内结构的影响规律研究

运用有限元软件Ansys分析了在旧水泥混凝土上设置应力吸收层后对沥青罩面层的影响,采用半正弦动态荷载分别对直接加铺沥青层、设置应力吸收层的沥青加铺层和设置有土工材料夹层的应力吸收层的沥青加铺层3种情况进行分析,得出设置吸收层后对防止反射裂缝有一定的帮助,吸收效果为有土工材料夹层的应力吸收层应力吸收层无应力吸收层。同时通过分析吸收层厚度和模量变化对罩面层的影响,得出应力吸收层并不是越厚越好,以及适当减小应力吸收层的模量对加铺层内的应力减小也有一定帮助。     

动载作用下旧沥青路面加铺混凝土路面结构力学响应分析

为了研究旧沥青路面加铺混凝土路面结构在动态荷载作用下的力学响应,利用有限元软件ANSYS建立了加铺后的路面结构有限元模型,并对模型采用了full法进行求解,通过对模型施加半正弦动态荷载,研究了旧路、加铺层的设计参数和荷载运行速度对加铺后路面结构的瞬态动力学响应,并对混凝土加铺层拉应力进行了时间历程分析。结果表明,荷载驶过混凝土加铺层瞬间会对混凝土板块形成明显的冲击作用,速度越快造成的冲击效果越不明显,旧路沥青层动弹性模量对混凝土加铺层最大拉应力影响较低,综合地基的回弹模量和沥青层厚度对最大拉应力影响较高,加铺层厚度的变化大于加铺层动弹性模量变化对拉应力的影响。