荷载和变温综合作用下沥青路面非线性疲劳损伤研究

介绍了沥青路面的非线性特征以及描述材料疲劳寿命的不同数学模型,探讨了损伤与荷载和温度的关系。在收集气象资料、实测沥青层各深度范围内温度状态以及与最大拉应变相关性分析的基础上,提出以沥青层层底温度作为疲劳损伤分析的设计温度,并通过回归分析建立疲劳温度与气温和层厚的预估模型。最后通过基于Chaboche疲劳模型的ABAQUS有限元程序,对车辆荷载和变温综合状态以及仅车辆荷载状态下的沥青路面进行疲劳损伤比较分析,结果表明,考虑荷载和变温综合作用的疲劳损伤要远大于仅考虑荷载的情况,当超载一倍时,损伤程度更加严重。     

考虑横观各向同性疲劳损伤的沥青路面数值模型

为研究车辆荷载作用下沥青路面的疲劳损伤问题,假定路面结构内受拉区的疲劳损伤横观各向同性,推导了沥青路面考虑横观各向同性疲劳损伤的本构方程.采用FORTRAN语言开发了材料子程序UMAT,结合有限元分析软件ABAQUS,得到了沥青路面的横观各向同性疲劳损伤数值分析模型.通过对该模型在不同荷载下的疲劳寿命分析,建立了荷载-疲劳寿命曲线,与试验结果进行对比,验证了模型的可靠性,并分析了损伤度及水平拉应力在路面结构内的分布规律.研究结果表明:疲劳损伤主要分布在基层底面双轮中心线附近,该位置最先产生疲劳裂纹,随着荷载作用次数增加,受损区水平拉应力在减小的同时,分布规律也发生了很大的改变,其最大值位置沿道路竖向从基层底面向上移动,沿道路横向从双轮中心线位置往两侧移动;本文方法得到的路面疲劳寿命与试验结果吻合较好,相对误差在4.57%~9.82%之间.      

移动行车荷载下半刚性基层沥青路面的动力响应分析

随着我国经济的蓬勃发展， 高等级公路的总里程不断增加， 半刚性基层沥青路面是目前高等级公路最主要的路面结构型式。 为了进一步了解半刚性基层沥青路面在移动行车荷载下的力学响应， 以浙江某高速公路为背景， 利用 MIDAS GTS 软件建立了全断面三维有限元模型， 采用标准轴载 BZZ-100 对轮胎接触面积内的路面施加移动行车荷载， 对路面结构各层竖向位移、 正应力和剪应力的分布和变化规律进行了分析研究。 分析结果可为路面结构设计提供参考。     

耦合场下吐鲁番半刚性沥青路面三维有限元分析

基于吐鲁番地区半刚性沥青路面车辙和横向裂缝病害严重的问题,对耦合场下的半刚性沥青路面进行力学响应量的分析。利用ANSYS软件对半刚性沥青路面结构建立三维有限元模型,在施加太阳辐射等温度荷载的同时施加车辆荷载,研究吐鲁番地区半刚性沥青路面在耦合场下的力学响应量,为吐鲁番地区半刚性沥青路面结构组合设计提供一些建议。分析结果表明:沥青面层厚度对沥青层最大剪应力和半刚性基层最大拉应力有着明显的影响,并建议吐鲁番地区沥青面层厚度取值为16~18 cm;沥青层最大剪应力和半刚性基层最大拉应力在7~13点,分别增加了4.5%和5.8%。     

冷再生基层沥青路面疲劳设计指标和设计标准研究

以现有理论为依据进行试验并获得结果,从中分析出冷再生基层沥青路面疲劳性能影响的主要因素即各结构层模量及厚度。通过分析得出了冷再生基层沥青路面的面层与基层疲劳设计标准,在设计中引入路表弯沉作为参考标准进行面层设计,引入容许拉应力作为参考标准进行基层设计;结果表明若材料参数、环境参数及荷载参数在规定的合理范围内,路表弯沉及层底拉应力指标作为冷再生基层沥青路面的设计指标,其抗疲劳性能设计可以达到施工要求,满足冷再生基层设计目标。     

非均布动荷载作用下沥青路面粘/线弹性有限元分析

为探求非均布动荷载作用下粘／线弹性沥青路面模型之间的动态响应差别,结合我国当前半刚性基层路面特点,采用层状体系理论,建立ANSYS3-D有限元模型,施加非均布动荷载,进行非线性求解计算,并对路面结构模型各层的动态力学响应进行比较分析和研究．     

沥青路面裂缝成因及防治

沥青路面在使用期内开裂的主要原因可分为两大类：一种是由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝,一般称之为荷载型裂缝,另一种主要是沥青面层在温度变化时产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和疲劳破坏裂缝,     

基于路面车辙性能的长大纵坡划分方法研究

首先就长大纵坡路段沥青路面损坏进行调查,然后进行车速变化和水平荷载下长大纵坡路段的路面性能分析,最后就长大纵坡划分标准进行了研究。综上研究,提出根据行车车速作为长大纵坡的划分指标,优化连续纵坡行车车速预估模型,并提出长大纵坡路段的划分标准。     

山区沥青路面结构剪应力三维有限元分析

为解决山区沥青路面上坡路段严重的车辙破坏,通过对上坡路段车辆行驶特性的分析,计算车辆对路面结构的水平和垂直荷载。通过建立道路三维有限元模型,分析山区沥青路面车辆荷载对结构剪应力的影响,采用合理的结构设计和纵坡技术指标,提高山区沥青路面抗剪切性能。     

祁临高速公路路面大修时机理论探究

沥青路面面层直接承受行车荷载和环境的作用,对其最基本的要求是耐久、平整和抗滑。随着通车早期未治超重载车辆的逐渐增多,再加上高速、大流量和渠化交通的联合疲劳作用下沥青路面出现早期损坏。主要针对荷载疲劳作用对沥青路面的影响进行探究,确定基于荷载疲劳作用的路面大修时机及方案。     

沥青路面疲劳当量温度计算方法研究

我国现行沥青路面设计规范以15℃作为测定沥青混合料疲劳性能的试验温度,忽略了地区之间存在明显的温度差异。根据路面弹性力学层状理论,对控制应力与应变两种疲劳加载模式进行分析,讨论了适用于路面实际疲劳状况的加载模式。分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素,并采用SHELL方法,根据Miner法则计算疲劳当量温度,提出了日疲劳当量温度的计算公式,计算了我国8地区的年疲劳当量温度,讨论了不同地区疲劳当量温度的取值范围和取值方法。此研究结果为提高路面结构分析精度提供了可靠的温度参数依据。     

倒装路面结构面层在移动荷载作用下的层底拉应力分析

利用ANSYS建立倒装路面结构在移动荷载作用下的有限元模型,研究超载对于倒装路面结构沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明,在车辆荷载作用下,倒装结构沥青面层层底拉应力比半刚性路面大,在移动行车荷载作用下可达到0.17MPa;沥青面层层底拉应力随行车速度增加有小幅增加,增加幅度在15%以内;随荷载水平增加,倒装路面结构沥青面层层底拉应力呈线性增加,在超载100%时,沥青层层底拉应力为标准轴载情况下的1.7倍。     

旧砼路面板上沥青加铺层直道试验研究

对不同结构方案下的旧水泥混凝土路面板上沥青混凝土加铺层结构进行直道试验,分析研究了不同轴重及荷载次数作用下的接缝弯沉差、车辙变形以及路面的疲劳特性,并对比了沥青加铺材料及结构优劣性.结果表明,在不同轴载的反复作用下,所研究的新型沥青混凝土材料在接缝路表弯沉、车辙变形量和路面结构的抗剪切疲劳特性等方面都优于普通的AC-20沥青混凝土.     

环氧沥青混凝土复合铺装结构疲劳试验研究

水泥混凝土桥面铺装整体结构的疲劳特性是决定铺装层使用寿命的关键.通过对双层沥青铺装层结构的复合梁以及"水泥混凝土板+双层沥青混合料铺装"三层复合结构的疲劳试验,对水泥混凝土桥面铺装层复合结构的疲劳性能进行了研究,同时考虑了层间防水粘结层的影响.结果表明当微应变为700×10-6时,"环氧沥青混凝土+SMA"结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的1.4倍;"水泥混凝土板+环氧沥青混凝土+SMA"三层复合结构的疲劳寿命是其他类型铺装结构的2.1倍.结论表明"环氧沥青+SMA"复合铺装结构适宜于水泥混凝土桥面铺装.     

高速公路车辙原因分析与防治

根据我国高速公路沥青路面车辙病害情况,从沥青及其混合料、路面结构、超载、坡度和温度等几个方面系统地分析车辙的产生原因,并在此基础上从使用改性沥青、采用先进的沥青路面设计方法和改善沥青级配几个方面阐述减轻车辙的主要措施,有助于减轻沥青路面车辙病害问题的解决,提高路面质量.     

荷载作用下半刚性基层沥青路面开裂原因分析

利用线弹性断裂力学理论和有限元法计算裂纹尖端应力强度因子,并且利用Paris公式计算了沥青路面的疲劳寿命。提出现在我国半刚性基层沥青路面容易产生反射裂缝的可能是由于沥青面层较薄、沥青面层刚度较低、基层刚度过高等综合因素造成的。基层抗压模量的变化对沥青路面疲劳寿命影响比面层抗压模量的变化更显著,随着面层厚度的增加,沥青路面的疲劳寿命有较大的提高。     

柔性基层沥青路面结构设计参数分析

综合分析了国内外柔性基层沥青路面典型结构,采用正交分析方法,讨论了沥青稳定基层厚度、级配碎石基层厚度及土基模量等关键结构参数对路表回弹弯沉、沥青层层底拉应力2个柔性基层沥青路面性能指标的影响。研究表明:土基模量对于路表回弹弯沉的影响最为显著;当沥青层厚度在25 cm以内时,增加沥青层厚度可以减小沥青层底拉应力,延长沥青路面疲劳寿命。     

重载交通沥青路面设计指标研究

重载交通地区车辆超载严重,路面质量下降迅速,严重影响了车辆的行驶速度和运行安全.沥青路面结构设计重点考虑沥青面层的疲劳开裂、半刚性基层的开裂和车辙三个方面的临界破坏情况.采用ANSYS有限元软件进行路面结构力学响应分析和常用沥青路面结构应力应变分析.     

重载交通沥青路面设计指标研究

重载交通地区车辆超载严重，路面质量下降迅速，严重影响了车辆的行驶速度和运行安全。沥青路面结构设计重点考虑沥青面层的疲劳开裂、半刚性基层的开裂和车辙三个方面的临界破坏情况。采用ANSYS有限元软件进行路面结构力学响应分析和常用沥青路面结构应力应变分析。