旧水泥混凝土路面上沥青加铺层力学分析的有限元法

利用三维有限元方法，计算分析了具有接缝的旧水泥混凝土路面上沥青加铺层在行车荷载和温度作用下的应力和位移状况，分析了反射裂缝产生和发展的原因以及加铺层厚度在防治反射裂缝中的作用，为合理设计加铺层提供理论依据。     

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.     

橡胶沥青应力吸收层作用机理的研究

为了防止反射裂缝,用橡胶沥青作为应力吸收层,建立有限元模型,分析层间接触的应力吸收层荷载应力、沥青加铺层厚度变化对应力吸收层荷载应力的影响,应力吸收层厚度、模量变化对荷载应力的影响。研究表明:在加铺层结构中的关键层采用橡胶沥青是非常有必要的。     

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。     

基于应力吸收层的冷再生加铺层耦合应力分析

利用线弹性力学原理建立路面结构三维模型,分析了沥青混凝土冷再生加铺层结构的荷载—温度耦合应力,总结出了在三种不同裂缝情况下冷再生加铺层结构各层应力随结构参数变化的规律。在此基础上采用有限元法建立路面结构三维模型,分析结果为泡沫冷再生基层能够有效的阻止反射裂缝的蔓延,设置应力吸收层后对减小面层剪应力、层底拉应力、基层拉应变和基础顶面压应变意义重大,使大修后的冷再生路面结构更具有柔性及耐疲劳性能,因此能够抑制和延缓裂缝反射到加铺层顶所需的时间,从而在很大程度上延长了路面的使用寿命。     

基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层材料研究

旧水泥路面直接加铺沥青面层后易导致反射裂缝产生,为此基于应力吸收层对沥青加铺层结构进行研究。结合沥青路面线弹性断裂力学原理对加铺结构进行理论分析;对应力吸收层裂缝尖端以及路面荷载应力进行ANSYS有限元计算得出以下几点结论:同等条件下设置应力吸收层可有效减弱应力集中,使沥青加铺层底部荷载值下降幅度达到35%左右;对不同应力吸收层厚度下的荷载应力计算可知当吸收层厚度为2.5 cm时最大主应力σ_1、最大剪应力τ_(max)以及等效应力σ_e达到最大分别为0.513、0.752、1.336 MPa,对比厚度为1 cm时刻增幅达到12.39%、9.26%、9.27%,随着厚度持续增加应力缓慢下降,厚度为6 cm时降幅为16.53%、9.56%、9.44%。因此吸收层厚度为2.5 cm时可最大程度消散车辆荷载应力以及荷载反射裂缝。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层设置玻纤格栅应力响应分析

旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是目前我国旧路改造的主要形式之一,但是由于受到行车荷载和温度应力的反复作用很容易出现反射裂缝。本文对设置玻纤格栅的加铺结构利用ABAQUS通用有限元软件进行行车荷载、温度荷载作用分析,通过对比有、无玻纤格栅情况下的力学指标,得出设置玻纤格栅能够有效延缓、防止反射裂缝的扩展,为旧路改造设计、施工提供依据。     

基于应力吸收层使用效果的加铺层路面反射裂缝预估模型建立

从应力吸收层实际使用效果出发,提出了以量化计算反射裂缝实际发生状况及应力吸收层实际效果的参数:反射裂缝发生率Rc及应力吸收层止裂度DI.结合反射裂缝裂尖场强逐年变化及交通量数据,回归得到反射裂缝预估模型,得到如下主要结论:1)采用应力吸收层的加铺层路面反射裂缝发生率Rc为未采用应力吸收层加铺层路面的29.7％,应力吸收层的止裂度DI达到3.36,采用应力吸收层可显著缓解加铺层路面发生反射裂缝;2)在行车荷载作用下,加铺层底部开裂形式以滑开型开裂为主;3)建立了未采用应力吸收层及采用应力吸收层水泥路面沥青加铺层反射裂缝发生预估模型.     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层荷载应力分析

视路面结构为弹性层状体系,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加铺层结构三维有限元模型,分析了车辆荷载、加铺层厚度和材料参数变化及各种典型防止反射裂缝措施对沥青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τ max和等效应力σt;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％.     

基于应力强度因子的旧水泥路面沥青加铺层反射开裂特性研究

在路面改造中,旧水泥路面加铺沥青是一种十分有效的方法,但容易出现反射裂纹的问题。该文运用断裂力学和有限元数值模拟相结合的方法,研究在交通载荷作用下沥青表层反射裂纹扩展情况。通过应力强度因子对产生病害的路面进行了疲劳断裂寿命预估。探讨了裂纹反射深度、沥青加铺层弹性模量和厚度对产生病害路面疲劳断裂寿命的影响。研究表明:反射裂缝在交通载荷作用下以Ⅰ和Ⅱ型扩展为主;整个反射裂纹上最危险点在裂纹的边缘,比较容易发生裂纹扩展;交通载荷作用在水泥混凝土板边缘处对路面破坏最严重;反射深度越深,剩余的疲劳断裂寿命越少;增加沥青加铺层的厚度和降低沥青加铺层的弹性模量能够增加其疲劳断裂寿命;相比改变加铺层弹性模量,增加加铺层厚度对于路面的疲劳断裂寿命影响更明显。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力参数化分析

针对旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的路面改造工程,为提高加铺层使用性能,有效防止形成反射裂缝,本文应用有限元计算法,建立车辆荷载作用下路面结构应力的计算模型,分析了路面结构参数对应力结果影响,并采用正交分析法进行了结构层参数变化的敏感性分析。结果表明,随着车辆荷载的作用下,应力吸收层受到的等效应力较面层大,且呈线性增长;随着不同结构层厚度和模量的增大而有相应的增减;对不同加铺结构层的等效应力而言,各因素影响程度不同,对面层的而言,吸收层厚度为主要影响因素;对吸收层的而言,吸收层模量为主要影响因素。     

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％.     

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.     

底基层结构特性对沥青路面反射裂缝的影响

采用三维有限元静力分析方法,计算分析了在贫混凝土基层上加铺沥青面层的复合式结构在行车荷载作用下应力随底基层模量、底基层厚度的变化情况,从理论上研究了不同底基层模量、不同底基层厚度对沥青面层反射裂缝的影响,阐述了底基层模量和厚度对沥青面层荷载应力的重要作用,提出了在结构层厚度一定的情况下,底基层最佳模量的取值范围。     

基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝。国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式。这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施。力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义。并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性。     

旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力影响因素分析

为了分析旧水泥路面沥青加铺层的应力分布情况,采用三维有限元力学计算方法,分析加铺层模量、旧水泥混凝土板的有关参数以及基础条件对加铺层应力的影响。由计算可知,在一定程度内,加铺层模量的增大有助于减弱荷载造成的损害;适当增大接缝宽度,提高基层和土基的模量及有效处治板底脱空,可以减小沥青加铺层内的应力,延缓或防止反射裂缝发展。     

基于有限元方法的应力吸收层延缓反射裂缝分析

半刚性材料目前占到我国各等级公路路面基层材料用量的95%以上,半刚性基层沥青路面虽然具有板体强、抗冻性好等诸多优点,但是容易出现反射裂缝.国内外对半刚性基层沥青路面反射裂缝的防治包括增加沥青面层厚度、在基层与面层之间增加级配碎石层或应力吸收中间夹层等多种方式.这些措施的侧重各有不同,综合利用多种防裂措施与方法可以达到最佳的防裂措施.力图通过三维有限元建模分析,分别考虑层间连续和层间光滑两种状态,施加正荷载和偏荷载,用以分析典型路面结构中路面厚度对面层底部受力状态的影响,得出单纯增加路面厚度并非最佳防裂手段,并论证了保持良好层间粘结对与延缓反射裂缝的重要意义.并通过荷载作用下加铺应力吸收层的路面结构的力学分析,提出了合理的应力吸收层厚度和模量,指出应力吸收层与半刚性基层粘结良好的重要性.     

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夹层温度应力分析

反射裂缝是旧水泥混凝土路面沥青加铺层早期破坏的主要形式,沥青加铺层作为道路结构的面层,除了承受各种车辆荷载的反复作用外,还受外界温度的影响,水泥混凝土板随温度的变化产生的翘曲变形是引起反射裂缝的原因之一.通过建立水泥混凝土路面沥青加铺层三维有限元模型,计算车轮荷载位于最不利位置,降温幅度、沥青加铺层厚度、沥青加铺层模量...     

旧板破裂尺度对沥青加铺层反射裂缝及旧板回弹模量实测值影响分析

通过对旧水泥混凝土路面板进行破裂稳固处理,使板块有效尺寸减小,可以抑制或消除旧水泥混凝土路面上沥青加铺层内的反射裂缝。通过建立有限元模型,模拟分析了水泥混凝土路面板不同破裂尺度对沥青加铺层荷载应力、温度应力的影响。模拟分析结果表明,随着水泥混凝土板块尺寸的减小,沥青加铺层的荷载应力有一定程度的降低,而温度应力则出现大幅度的降低,最大温度应力出现在旧板块边缘中间处的沥青加铺层层底,说明破裂旧水泥混凝土路面能有效地控制沥青加铺层反射裂缝的产生。结合试验路的承载板试验数据,分析表明破裂后路面板块尺寸越小,旧路面作为新加铺层基层其回弹模量值越小,承载能力就越低。综合旧板块破裂尺度和反射裂缝与回弹模量的关系,建议旧路面板的破裂尺度宜在50~80 cm之间。