沥青路面结构非线性瞬态温度场数值模拟

为了较准确地预测路面结构温度分布,解决实测耗费大的问题,基于热传学原理,建立沥青路面结构体系的非线性瞬态温度场计算模型,借助路面所处地区的标准气象资料,确定温度场的边界条件和初始条件,采用ADINA有限元进行分析求解.计算结果表明:沿路面深度方向,温度呈非线性分布并出现变化幅度减小、变化相位滞后的现象;日温差随路面深度增加呈指数分布迅速减小.计算结果和实测值的对比分析表明,该模型具有很高的预测精度.     

连续变温沥青路面车辙变形数值模拟

采用ABAQUS有限元软件建立三维半刚性基层沥青路面结构的温度场模型,输入某地区夏季高温1天24 h温度,考虑了沥青路面材料性质(弹性模量、蠕变参数)随温度变化的特征,进行持续变温的车辙变形模拟分析。主要研究高温时,路面在不同行车速度作用下,不同深度结构层竖向变形、剪切蠕变、压蠕变规律。结果表明:竖向变形、剪切蠕变、压蠕变值在整个行车道路横向范围内呈正负交替变化。不同层位的竖向变形、剪切蠕变、压蠕变变化规律不相同,但同一层位变化规律是一致的,都随着行车速度的降低而增加,而且发现当车速处于中低速(30~80 km/h)时,车速增大对竖向变形、剪切蠕变和压蠕变的减小程度均明显高于中高速(80~120 km/h)。路表位置轮载外侧边缘受到拉、剪切的综合作用,也验证了拉应力和剪应力作用下,轮胎轨迹外侧边缘容易出现纵向裂缝。而路表正最大剪切蠕变出现在左侧轮迹内侧右边缘,负最大剪切蠕变出现在右侧轮迹内侧左边缘。所以在路表处轮迹内侧边缘容易出现剪切破坏的裂缝。剪切蠕变、压蠕变主要出现在中面层(4~10 cm范围内)。在沥青路面设计时,上面层与中面层需要选择时间硬化蠕变模型中A,n参数变化对温度敏感性小的沥青混合料,以提高沥青路面的抗车辙能力。     

半刚性基层沥青路面结构温度场分析

关于沥青路面温度场分析研究众多,但由于理论形式过于复杂,至今实际应用较少。假定路面结构为均质半无限体,采用正弦函数形式表征路表温度变化,推导简化了日变化与年变化条件下沥青面层与半刚性基层平均温度和变温振幅的计算公式;并给出了相位差的回归公式,为计算半刚性基层沥青路面结构温度应力、分析半刚性基层沥青路面结构的温缩机理提供了方便。     

基于数值模拟的沥青路面结构可靠度分析

以有限元分析软件ANSYS为工具,进行了沥青路面结构可靠度的分析与计算,讨论了几何建模、网格划分、失效概率的计算、随机输入输出变量的确定、各设计参数的变异性对于沥青路面结构可靠度的影响、设计参数的相关性等问题。并通过基于多层弹性层状体系应力计算程序对可靠度计算方法进行了检验。结果表明:模量的变异比厚度的变异对可靠度影响大,尤其以土基模量的变异性对可靠度影响最大;面层厚度的变异对于可靠度的影响也比较大。输入变量相关程度都比较低。有限元软件ANSYS计算沥青路面结构可靠度有足够的精度,且计算简便,可以作为路面结构可靠度领域的一种新的计算途径。     

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。     

基于时间硬化蠕变模型的组合式基层沥青路面结构车辙分析

为了研究组合式基层沥青路面的车辙性能,借助ABAQUS的时间硬化蠕变模型,计算了在连续变温条件下3种不同形式的组合式基层沥青路面结构的温度场和车辙深度。结果表明:通过ABAQUS定义热学参数,接入太阳辐射和路表热对流子程序,能较好地模拟沥青路面结构的温度梯度变化;随着路面深度增加,温度波动滞后时间逐渐增加,路面结构的平均温度在16:00达到最大值;竖向变形最大值位于路表面双轮轮隙中心,横向变形最大值位于中面层中部,由于中面层的横向迁移,在轮迹带两侧产生了隆起变形;通过合理的结构设计,厚式沥青层组合基层结构不会出现严重的车辙现象;ATB下面层、级配碎石上基层和水泥稳定碎石底基层的组合式基层沥青路面结构,其车辙深度最小,且能改善路面内部排水,延缓反射裂缝的产生。     

半刚性基层沥青路面车辙有限元模拟及灰关联分析

车辙是高温地区半刚性基层沥青路面典型破坏形式之一,基于足尺路面试验环道(RIOHTRACK)路面结构的特点,利用实测温度场和累计标准轴载作用次数对足尺路面结构进行车辙仿真计算,采用Abaqus有限元软件建立模型并与实测车辙值进行对比,实测值与计算值都表现出了相同规律且具有较高的一致性.分析了不同温度、行车速度、荷载水平...     

半刚性基层沥青路面车辙特性分析

针对半刚性沥青路面的车辙特性,利用有限元软件ABAQUS模拟分析了连续变温温度场下不同路面结构车辙发展规律、沥青面层不同结构层的车辙比例及路面车辙与沥青层厚度的关系.结果表明:路面车辙的发展规律与沥青混合料永久变形规律相似,同样表现出3阶段特性,同样并不存在严格意义上的等速阶段,只是在荷载作用次数的某一范围内,车辙发展...     

基于季节性变化的沥青路面结构车辙损伤分析

为分析季节性变化对沥青路面结构的车辙损伤特性的影响,提出车辙损伤率的概念,并选取半刚性基层、柔性基层和冷再生基层三种典型的沥青路面结构,采用有限元模型进行受力及抗车辙性能分析。研究结果表明:剪应变随季节性的变化显著大于剪应力;抗剪切变形性能从强到弱依次为柔性基层、冷再生基层、半刚性基层;抗车辙性能从强到弱依次为半刚性基层、冷再生基层、柔性基层;半刚性基层、柔性基层和冷再生基层的车辙损伤率分别为不考虑季节性变化的1.56、1.50、1.68倍,因此在路面结构选取时应充分考虑季节性变化的影响,并综合剪应力、剪应变及车辙损伤率的大小。     

基于Ham-burg车辙试验的沥青路面车辙损坏分析

该文针对河南某段高速公路沥青路面出现的车辙病害,通过调查发现车辙变形主要是由沥青面层产生的,其中沥青加铺层变形约占车辙总量的86%。通过对典型车辙断面钻芯试样进行汉堡车辙试验,分析沥青路面各结构层相对变形。结果表明:汉堡车辙试验能较好地模拟沥青路面在高温和荷载作用下的变形,可用于旧沥青路面抗车辙性能评价;沥青混合料加铺层下层的流动变形是路面车辙变形的主要原因;选择合理的加铺厚度及优质材料能够提高沥青路面抗车辙性能。     

半刚性基层沥青混凝土路面温度场有限元分析

通过对基层温度的长期观测,获得了温度随时间的变化规律和温度随深度的变化曲线。利用ANSYS有限元软件对半刚性基层沥青路面计算所求出的数值解与实际值进行对比分析,发现其能够很好地反映路面结构的温度分布状况;路面表面温度同基层顶面最高或最低温度的出现存在时间差,路面到达一定深度范围内,温度随时间变化基本保持一致。     

基于实测数据的沥青混凝土路面结构温度场特性分析

为研究沥青路面温度场受外界环境的影响及其敏感程度,对重庆南岸区大气温度及太阳辐射能量进行实测。根据传热学理论,运用ABAQUS有限元软件进行建模并对其进行二次开发。结合沥青混凝土路面结构材料在不同温度时的蠕变非线性效应,改变大气气温、风速等参数,分析沥青路面结构温度场随相关参数的变化的规律。结果表明:沥青路面结构受大气温度的影响主要体现在路面面层,达到路面结构一定深度后,对路面结构的温度场的影响很小;大气温度是影响沥青路面全天温度场变化的主要因素;在中高温天气时,随着太阳辐射能量的增加,大气温度对路表温度的影响随之减小;随着路面结构深度的增加,不同深度位置处与大气对流作用频率下降,只有当上层结构与大气对流完成之后,才能由其以下的结构与大气对流,进而使下层结构温度差峰值向后延迟;风速对沥青路面温度场影响较大,应注意风速产生的温度场结果误差。     

沥青路面复合基层的合理结构研究

为了确定沥青路面柔性基层与半刚性基层组成的复合基层的合理结构．通过构建复合路面计算模型．利用BISAR程序计算了不同轴载作用下路表弯沉、路面各层底应力、各结构层的顶面压应力及各层面剪应力．并对其分布规律进行了探讨。通过调整面层、柔性基层与半刚性基层的厚度．对复合基层沥青路面进行了重载作用下结构内力响应分析,并提出了复合基层设计参数的合理取值。     

沥青路面温度场的现场观测与分析

通过在沥青路面结构层中埋设温度传感器,对沥青路面结构的温度场变化情况进行了连续的的现场观测,描述了昼夜温差及温度随深度的变化情况,并分析了这些变化对沥青混合料动态模量的影响。阐述了在我国路面结构分析和设计中考虑昼夜温差及温度随深度的变化情况的必要性。     

沙漠地区典型沥青混凝土路面结构温度场的仿真分析

为了确定沙漠地区高等级路面结构温度变化规律，提供路面工作环境温度指标，利用文献[1]建立的层状路面结构非线性温度场的数学模型和计算方法，对内蒙古自治区沙漠地区典型气候条件下，典型路面结构温度场、温度变化速率以及温度梯度进行了仿真分析，分析结果能够为沙漠地区高等级路面设计和材料选择提供理论依据和指导作用。     

沥青路面温度场的热量分析研究

以高速公路沥青路面为依托工程,现场连续实测了各结构层的温度,分析了高温和低温温度场及其日周期变化规律.在此实测数据基础上,选取合适的材料热物性参数,针对冬季低温和夏季高温2种情况,计算分析了沥青路面的热量交换,以期进一步认识沥青路面的温度场.结果表明,沥青路面的温度场可以用结构层单位体积的热量变化来描述,二者的变化规律具有良好的对应性;路面热交换主要集中于沥青层,而在基层的变化较小;路面在冬季处于放热状态,在夏季处于吸收并储存热量状态.     

高模量沥青混凝土路面车辙变形数值模拟

基于粘弹性理论,利用有限元数值模拟软件ANSYS,建立高模量沥青混凝土路面车辙变形的计算模型,并对高模量沥青混凝土进行抗压回弹模量试验和蠕变试验。对2项试验数据进行回归处理分析,得到外加剂(PR PLASTS)不同掺量和不同温度条件下高模量沥青混凝土的材料参数,并利用这些参数进行数值模拟计算,分析轴载、温度、外加剂(PR PLASTS)掺量、荷载作用次数和面层厚度等对车辙变形的影响,且拟合得出车辙变形的计算公式,其可为高模量沥青混凝土在沥青路面中的应用提供理论依据。     

考虑有效温度及荷载的沥青混凝土路面车辙等效温度研究

针对当前车辙等效温度计算方法的不足,提出了考虑有效温度和有效荷载作用次数的沥青混凝土路面车辙等效温度计算思路,讨论了车辙等效温度的计算参数及有效路面代表温度和有效荷载作用次数的计算方法,并根据车辙预估模型提出了车辙等效温度计算方法,以陕西省西安地区为例给出了计算实例.结果表明,不同地区的对应有效车辙温度的月份并不相同,...