ATB基层的合理模量和厚度范围研究

采用Bisar3.0程序对设置ATB柔性基层的沥青路面结构进行力学响应分析,分析各结构层层底最大拉应力随ATB层厚度和模量的变化趋势。结果表明,上面层、下面层和基层的层底最大拉应力随ATB模量和厚度的增大而增大;中面层的层底最大拉应力随ATB层厚度的增大、模量的降低而增大;底基层的层底最大拉应力随ATB模量和厚度的增大而减小;根据各结构层层底最大拉应力的分析结果和2100万交通轴载作用寿命下的要求,综合推荐ATB层的合理厚度范围为6～14cm、合理模量范围为1000～1400MPa。     

耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力三维有限元分析

为了分析各因素对耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的影响, 建立了三维有限元模型, 确定了计算参数, 通过正交设计法安排参数组合, 计算混凝土基层底面的荷载应力, 并对计算结果进行极差与方差分析。分析结果表明: 混凝土基层底面荷载应力随沥青面层厚度增大总体呈减小趋势, 但减小幅度不大, 随基层厚度增大而减小, 随基层模量增大而增大, 随地基模量增大显著减小, 面层模量变化对基层荷载应力几乎无影响; 置信概率为95%时, 对基层荷载应力有显著影响的因素是地基模量、基层模量和基层厚度, 当置信概率为90%时, 地基模量、基层模量、基层厚度和面层厚度影响的显著性依次减小。     

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。     

半刚性基层模量对路面结构受力的影响

针对不同的半刚性基层模量,采用BISAR3.0计算程序进行计算,分析了面层竖向应力、面层底面及基层底面拉应力、路表弯沉、表面剪应力最大值产生的位置,以及随半刚性基层模量的变化趋势.结果表明:过大的基层模量,会导致路面车辙,发生剪切破坏、基层开裂,降低面层的疲劳寿命,但过小的基层模量又不能形成足够的强度;综合分析认为,基...     

重载交通下半刚性基层路面荷载敏感性试验及对策措施

应用Shell法的BISAR程序,计算不同轴重条件下半刚性基层各层的层底拉应力,并分析重载作用下路面疲劳寿命的相对降低趋势,在此基础上分析基层模量和基层厚度对路面疲劳性能的影响,提出了重载道路路面结构设计应优先增加基层厚度的观点。     

路基回弹模量对沥青路面设计参数的影响

路基回弹模量是影响路面整体结构强度的重要因素,采用BISAR3.0路面应力计算程序,分析了路表弯沉、基层底面拉应力、面层剪应力等沥青路面设计参数伴随路基回弹模量变化的趋势。分析结果表明:随着路基回弹模量的增加,路面结构层的力学性能得到明显的改善,路面的理论疲劳寿命也大为提高。     

季冻区水泥稳定碎石基层连续施工方案合理性研究

北方季冻地区通常要在较低的温度环境下采用分层连续施工方案进行水泥稳定碎石基层施工,运用KENPAVE路面力学分析软件,系统研究了不同温度下水泥稳定碎石基层厚度、抗压回弹模量、车辆荷载等因素对基层拉应力的影响,进而得出了不同温度下分层连续施工时抗压回弹模量和厚度之间的最佳组合。与此同时,通过水泥稳定碎石劈裂强度与施工车辆荷载作用下底基层层底拉应力的对比,对季冻区水泥稳定碎石基层连续施工方案合理性进行了分析,为不同温度下水泥稳定碎石基层施工方案提供了依据。     

底基层性质对路面结构层的附加应力影响研究

路面结构层的底基层特性对路面结构层附加应力有一定的影响.文章采用ABAQUS有限元软件,结合江苏省某高速公路,分析了底基层模量、厚度对路面结构层附加应力的影响.结果表明路面结构的面层均处于受压状态;基层和底基层处于受拉状态;附加应力在路面结构中心处最大,向两侧逐渐减小,路肩处附加应力最小.面层、基层内的附加应力随底基层模量和厚度的增大而减小;底基层的附加应力随底基层模量和厚度的增大而增大.     

土基模量对水泥混凝土路面轮载疲劳开裂损伤的影响

基于有限元软件KENSLABS, 构建了水泥混凝土路面轮载损伤计算模型, 引入地基季节调整系数与零养护疲劳准则, 分析了土基模量整体削弱对路面疲劳开裂指数的影响, 探讨了当量轴载系数与多轴通过一次的计算次数对土基模量的依赖性, 研究了不同土基模量下板厚、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数等核心路面设计参数与路面开裂指数的关系。研究结果表明: 水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着地基季节调整系数的减小而增大, 增大速度随地基季节调整系数的减小而加快, 当地基季节调整系数从1.0减小为0.8和从0.4减小为0.2时, 在单轴、双轴和三轴荷载作用下, 路面开裂指数分别增大了2.8、2.9、1.5倍和49.8、269.0、1 351.4倍; 当量轴载系数与多轴通过一次的重复计算次数受到板厚与土基模量的影响, 在土基模量为60 MPa, 板厚为15cm或35cm时, 单轴荷载比双轴荷载更易产生损伤, 双轴荷载比三轴荷载更易产生损伤, 在土基模量为20MPa, 板厚为15cm时也是如此, 但在土基模量为20MPa, 板厚为35cm时, 结论则与前相反; 水泥混凝土路面疲劳开裂指数随着面板厚度、水泥混凝土抗弯拉强度、单轴轴重、单轴每日重复作用次数而改变的幅度与土基模量直接相关, 当土基模量为20、60 MPa时, 面板厚度从21cm增加到25cm, 疲劳开裂指数分别减小1.18×10、1.18×10^-2, 当混凝土抗弯拉强度从4.0 MPa增大到4.4 MPa, 疲劳开裂指数分别减小1.28、2.20×10^-3, 当单轴轴重从80kN增大到160kN时, 疲劳开裂指数分别增大5.48、7.36×10^-3, 当单轴荷载每日重复作用次数从50增加到90时, 疲劳开裂指数分别增大2.05×10 -1、5.07×10^-4; 增设厚度为15cm的水泥稳定基层后, 设定工况下的路面疲劳开裂设计寿命增加3.42年; 在提高土基模量的同时, 宜优先考虑适当增加板厚, 严禁超载, 设置水泥稳定基层等措施, 可以控制水泥混凝土路面受轮载作用的疲劳开裂破坏。     

结构层参数对SAMI-R防反射裂缝影响有限元分析

水泥稳定碎石基层在我国沥青路面中普遍采用,但因其自身特点容易产生干、温缩裂缝,且裂缝会在荷载和温度的共同作用下反射至路表,从而影响路面的使用性能.通过在基层和面层之间设置橡胶沥青应力吸收层(SAMI-R)是工程中采用较多且行之有效的防反射裂缝方式.采用大型通用软件ABAQUS进行了路面结构的力学分析,得出SAMI-R层厚度增加对防反射裂缝效果不利,适当增加模量有利,厚度的影响要比模量显著;增加面层厚度和模量有利于控制剪切型反射裂缝扩展,但增加到一定程度后面层底将由受压变成受拉,不利于疲劳开裂的控制;增加基层厚度和模量不利于反射裂缝扩展的控制,但影响较小.     

级配碎石基层沥青路面非线性力学响应分析

为了明确级配碎石柔性基层沥青路面结构层位功能,就沥青面层厚度、级配碎石基层厚度和模量三个路面结构参数对级配碎石柔性基层沥青路面非线性力学响应进行分析,结果表明：随着面层厚度增大,基层最大剪应力降低,且面层厚度为9cm时面层剪应力最不利,面层厚度为12cm时面层层底拉应力最不利;基层厚度对基层剪应力影响不显著,且当基层厚度为30cm时,面层剪应力、层底拉应力均出现最小值;随着基层模量的增大,面层最大剪应力、层底拉应力和基层最大剪应力均有不同程度降低.     

基层设计参数对路面结构力学性能的影响研究

以路表弯沉、基层层底拉应力、底基层层底拉应力为考核指标,以基层厚度、模量和底基层模量为考核因素,采用正交方法进行路面结构组合设计。针对每种路面组合结构,利用有限元软件建立模型进行力学计算并得出结论：基层厚度越大,路面力学性能越好;三个因素对路表弯沉和基层层底拉应力的影响排序为基层厚度〉基层模量〉底基层模量,对底基层层底拉应力的影响排序为基层厚度〉底基层模量〉基层模量。经综合考虑可得到每个设计参数的最优取值。     

带残留层的冷再生基层沥青路面结构力学行为研究

采用双圆垂直均布荷载模式,利用Shell设计法对带残留层的冷再生基层沥青路面结构力学响应进行分析.结果表明残留层模量、厚度直接影响再生层与残留层层底拉应力,高模量薄厚度的残留层对再生层设计是不利的.在有残留层存在时,冷再生基层沥青路面设计应考虑残留层的厚度和模量.     

不同基层开裂状态的沥青路面应力对比

为比较基层裂缝形态不同时, 湿度和温度变化所引起的面层及基层内应力的变化情况, 采用三维有限元方法建立了含不同深度、宽度与间距基层裂缝的路面模型, 采用实测的基层有限元参数, 分析处于不同开裂状态的水泥稳定碎石基层沥青路面在失水和降温时, 基层内的最大应力与应力分布情况, 以及对沥青面层的影响。分析结果表明: 对于新铺筑的基层, 因失水引起的收缩应力较温差的影响更为显著; 其他条件一致时, 基层模量为4000MPa左右时, 对于减少基层开裂最有利; 无论对于失水还是降温条件, 各结构层自身的模量是影响其应力的最显著因素; 基层与底基层间粘结不好时, 面层底部的拉应力比层间完全连续时更大, 基层裂缝更易反射至面层。     

半刚性基层双层连续摊铺层间结合状态

为了提高寒冷地区道路基层使用寿命, 研究了半刚性基层层间黏结机理, 设计了适用于基层试件的直剪模具, 对基层层间抗拉强度和抗剪强度进行试验, 分析了不同摊铺方法对基层层间结合效果的影响。运用BISAR3.0软件, 设定了不同的层间摩擦因数, 在不同层间结合状态下计算了各结构层层底拉应力分布情况, 提出了适用于北方寒冷地区沥青混合料与水稳碎石混合料的疲劳方程, 计算了双层连续摊铺工艺下路面的使用寿命。计算结果表明: 采用双层连续摊铺时, 基层试件层间抗拉性能较传统试件提高了1.8倍, 但仅达到了标准试件抗拉强度的37.9%, 双层连续摊铺距离层间结合理想状态(完全连续)还有一定的差距; 在抗剪强度上, 双层连续摊铺相比于传统摊铺工艺提高了7.3倍, 采用双层连续摊铺施工可以有效改善基层路用性能; 随着层间摩擦因数的提高, 各结构层层底拉应力不断减小。可见, 双层连续摊铺可以有效提高半刚性基层层间结合效果, 改善层底应力分布, 使路面结构寿命提高了16.1%~47.4%。     

冷再生沥青结构中残留层对路面结构的影响

根据冷再生层厚度以及不同的残留层厚度和模量,建立路面结构力学模型,利用有限元软件对路面结构进行计算,得到残留层厚度和模量的变化与冷再生层层底拉应力的变化规律,分析了残留基层厚度对路面结构的影响.