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。     

基于蠕变参数的沥青路面结构抗车辙性能评价

为了评价各种路面结构的抗车辙性能,建立基于蠕变参数的非线性有限元模型,对3种不同的中下面层沥青混合料路面结构进行车辙深度计算。结果表明：路面结构产生的车辙断面均呈现“W”形分布,车辙最大值出现在车轮轮迹正下方,由于中面层的横向迁移,两端产生了隆起变形。3种路面结构的车辙发展与沥青混合料的蠕变规律相符合,SBR沥青混合料作为中下面层的路面结构抗车辙性能最好,70＃沥青混合料路面结构的抗车辙性能最差。     

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。     

沥青路面抗车辙性能影响因素研究

沥青路面是中国高等级公路的主要路面类型,车辙病害是沥青路面的主要病害之一。为分析沥青路面车辙影响因素及其程度,该文针对不同沥青混合料类型、不同路面构造类型进行了室内车辙试验,影响因素包括结合料类型、集料级配类型、最大粒径、上下面层混合料类型等。试验结果表明:沥青针入度、集料级配、沥青混合料物理性能对沥青混合料抗高温稳定性的影响比较接近,防治沥青路面车辙需要从沥青材料、矿料级配和沥青混合料施工质量等方面采取综合处置措施。沥青路面上面层混合料的动稳定度对沥青路面结构整体高温稳定性的影响大于下面层混合料的动稳定度。在沥青路面产生的永久变形(车辙)中,上面层混合料仍具有重要影响,但下面层混合料的影响程度上升。因此,在进行路面抗车辙能力设计时,既要考虑沥青混合料的高温稳定性,又要考虑路面结构组合。     

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。     

西南地区重交通中面层抗车辙剂技术应用

公路建设是经济发展的关键,而经济的发展又对路面承载提出了更高的要求。沥青路面是当前的主要路面形式,中面层的性质决定了路面结构的好坏。在中面层加入抗车辙剂,不仅能有效降低出现车辙损坏的可能性,也大大提高了路面的使用寿命。文中基于云南蒙文砚高速工程,分析了导致车辙形成的主要影响因素以及抗车辙剂的作用机理,选择了合适的原材料设计了掺加抗车辙剂的中面层配合比。     

重载交通沥青路面剪切屈服区分布规律研究

半刚性基层沥青路面的面层沥青混合料在重轴载车辆作用下,产生的剪应力超过其抗剪强度而容易产生过大的剪切塑性变形,使其产生横向剪切流动。考虑面层沥青混合料的粘弹性特性、不同轮载条件下非均布接地压力和路面面层及基层间的实际接触状态,选择4种典型沥青路面结构,用有限元分析方法进行力学响应分析,假定沥青混合料符合莫尔库仑屈服准则,编制基于COSMOS／M的二次开发程序找出重轴载条件下沥青面层剪切屈服区分布规律,解释重载交通沥青路面车辙产生机理。研究结果表明,沥青面层剪切屈服区随着车辆轴载增大而逐步扩展,不同路面结构沥青面层剪切屈服区扩展变化规律不尽相同,路面车辙发展速度和产生部位也不相同。     

新疆岩沥青对高速公路面层抗车辙性能影响研究

高速公路早期病害中车辙首当其冲,其原因有车辆超载、气温、降水等外界因素,也有路面结构设计不足等内部因素。文中基于路面加速加载系统,通过试验模拟不同路面面层结构使用新疆岩沥青或70#基质沥青时车辙深度,分析新疆岩沥青对路面面层抗车辙性能的影响,确定岩沥青最佳掺量,并建立累计荷载作用次数与车辙深度的关系模型,预估路面面层使用寿命。     

移动荷载作用下长大纵坡沥青路面力学响应分析

为了研究结构层参数对长大纵坡沥青路面结构力学性能和路用性能的影响作用,采用有限元软件建立了移动荷载模型及长大纵坡沥青路面结构三维有限冗模型,分析了移动荷载作用下,面层、基层竖向压应力、最大剪应力、层底拉应力随各结构层厚度、模量及结构层组合的变化规律。结果表明：面层模量的增加在提高路面抗车辙性能的同时会降低其抗疲劳开裂性能;增大基层模量可以提高面层抗疲劳性能,但同时增加了基层层底拉应力,降低了基层抗疲劳性能;对于刚度较大的半刚性基层,面层厚度取低值可以增强长大纵坡沥青路面的抗车辙性能,基层厚度对于路面结构抗车辙性能影响较小;面层与基层模量比值在0．8～1．1范围内变化时,对长大纵坡沥青路面结构受力较为有利。     

RA抗车辙剂在长大纵坡中的应用研究

针对山区高速公路长大纵坡车辙病害的情况,本文结合奉云高速中面层SBS改性沥青混凝土路面方案变更为RA沥青混凝土路面方案实体工程,从材料组成、微观结构及设置中面层抗车辙层等方面对RA抗车辙剂作用机理进行解释;通过马歇尔、车辙、冻融劈裂等试验对比分析,对RA抗车辙剂沥青混合料的路用性能进行了研究,试验结果及工程应用的成功案例表明RA抗车辙剂在长大纵坡中的应用合理、可行。     

高温条件下上坡路段沥青路面结构性能研究

结合京珠高速公路某路段的现场路面温度实测结果,运用三维有限元方法,重点分析了不同道路纵坡、不同应力场情况下,上坡路段路面结构在水平和竖向荷载综合作用时,其最大拉应力、最大剪应力和最大路表弯沉的变化规律。分析结果表明,道路纵坡改变只对面层所受应力有较大影响,且只在距路表2 cm深度范围内存在拉应力;高温温度场的存在虽然不会明显加大上坡路面结构各层的拉应力和剪应力,但会使路表弯沉明显增大,容易导致车辙破坏。对京珠高速公路某路段车辙病害展开现场调查,调查发现该路段严重的车辙变形60%是由中面层产生,其余40%是由上面层和下面层产生,即车辙大多来源于中面层。最后,提出了上坡路段沥青路面结构设计建议,还据此进行面层混合料设计,且铺筑了试验路。所设计的沥青路面车辙发展缓慢,能适应炎热环境温度下长大纵坡的道路交通。     

PR FLEX20抗车辙剂在BBME沥青面层中的应用

文中依托喀麦隆雅杜高速一期工程,对PR FLEX20抗车辙剂和使用该添加剂的BBME面层材料的性能按照法国标准进行相关试验研究。结果表明,PRFLEX20添加剂能够对沥青进行改性,提高沥青黏度的同时降低沥青的温度敏感性,并增强沥青的弹性恢复能力。通过对3种不同抗车辙剂制备的沥青混合料进行路用试验发现,PR FLEX20型抗车辙混合料具有更高的动态模量和更加优越的抗车辙和抗水损能力。掺入PR FLEX20抗车辙剂的BBME混合料的复数模量高达10 592 MPa,其车辙变形率仅为2.77%。通过现场施工和应用效果分析,BBME混凝土面层相比普通混凝土面层,不仅能较好地满足路面结构使用性能要求,还能大幅度节约路面材料,降低工程造价,带来良好的经济效益和社会效益。     

沥青路面车辙变形特性及其影响因素分析

针对高速公路沥青路面日益严重的车辙病害进行调查,选择代表性路段钻芯取样,分析路面车辙变形分布特征以及混合料密度和沥青含量变化规律,研究混合料空隙率、级配指数及车辙变形率与路面车辙深度的关系,并采用灰色理论对影响混合料抗车辙性能的因素进行灰关联分析。结果表明:中面层对路面车辙贡献率最大,伴随着车辙变形存在混合料进一步压密、沥青流动迁移现象,在空隙率、级配指数、车辙变形率、中面层4.75 mm通过率和粉胶比五个因素中,车辙变形率与车辙深度有最大的灰色关联度,对车辙深度的影响最为显著,可充分体现沥青混合料的抗车辙性能。     

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。     

高模量沥青混合料抗车辙性能与施工特性研究

为深入研究高模量添加剂对沥青混合料抗车辙性能的影响,采用美国SHARP计划的动态剪切流变试验手段从研究高模量添加剂对沥青车辙因子的影响,通过复合式结构的高温车辙试验评价高模量沥青混合料作为中面层的抗车辙效果。结果表明:高模量添加剂可有效的提高沥青的车辙因子G*/sinδ,提高沥青的PG分级,增加沥青材料的应用范围;采用高模量沥青混合料铺筑中面层能够明显的提高路面结构的抗车辙性能;同时,高模量添加剂对路用性能均有不同程度的提高。     

聚合物骨架混凝土与沥青混凝土车辙影响对比研究

对聚合物骨架混凝土和沥青混凝土开展车辙影响对比研究。分别对两种不同力学性能的路面材料进行室内车辙板和大型环道加速加载试验。结果表明聚合物骨架混凝土较沥青混凝土具有更好的抗车辙能力。对上述环道车辙试验进行有限元验证,结果表明:聚合物骨架混凝土在正常使用条件下,路面材料处于弹性工作状态,几乎不产生车辙;沥青混凝土路面在高温或重载交通条件下,车辙深度超过20mm,高温和重载对沥青混凝土车辙影响较大,交通对车辙影响相对较小。     

基于动态参数的新型半刚性沥青混凝土路面结构力学分析

基于弹性层状体系理论,借助大型有限元软件ABAQUS建立了新型半刚性路面结构三维有限元模型,引入铺面材料动态模量参数,并编写了UTRACLOAD和DLOAD用户子程序,研究不同车速以及连续变速下的路面结构动力响应,与基于静态参数的路面结构力学响应进行了对比;并分析了特定车速下新型半刚性路面结构与传统路面结构各力学性能指标的差异.结果表明;车速对路面结构各动力响应值的影响较小;车辆在连续变速时,路面结构上中面层受到了更为不利的剪应力作用;相比于静态模量,采用动态模量分析的半刚性基层层底拉应变减小,而沥青混凝土上面层剪应力水平增加;新型半剐性路面结构能有效降低交叉口路段车辙情况发生的几率,提高其抗永久变形能力.     

基于温度场的混合式基层沥青路面结构车辙数值模拟分析

为了研究基于温度场的混合式基层沥青路面结构的车辙性能,以广西地区气候特征为例,针对混合式基层沥青路面结构特点和现有研究的不足,运用有限元方法,借助ABAQUS计算了4种不同组合的路面结构的温度梯度分布和车辙深度。结果表明:采用连续变温的沥青路面车辙模拟分析方法更符合实际情况;通过合理的结构设计,混合式基层的抗车辙性能比半刚性基层沥青路面更优越;以水稳为底基层,级配碎石为过渡层及大粒径沥青碎石混合料作下面层的混合式基层沥青路面结构,不仅有利于减少路面裂缝的产生,改善沥青路面的内部排水,而且不会因其剪切破坏而产生更严重的车辙;沥青路面中面层是车辙变形的主要层面,厚式沥青路面结构的抗车辙性能欠佳,但通过合理的结构设计,也不会出现过于严重的车辙现象。     

超高温地区机场沥青道面的抗车辙性能

为研究超高温重载条件下机场跑道沥青道面的抗车辙性能,通过室内超高温车辙试验,分析车辙深度在不同温度、荷载和层间接触条件下的变化情况以及沥青面层类型、厚度和结构形式对道面高温抗车辙性能的影响。结果表明:增加黏油层或采用改性沥青材料能够显著提高沥青道面在重载条件下的高温稳定性;路面结构形式对沥青面层的高温稳定性有一定影响,其中动稳定度与相对变形指标并不完全一致。