玻璃纤维土工格栅在沥青路面施工中的应用

为了解决车辆荷载造成的沥青路面损坏问题,基于某高速公路沥青混凝土路面的施工实践,通过在沥青路面结构中增设玻璃纤维土工格栅,对玻璃纤维土工格栅的基本功能、施工方法、施工工艺等方面进行系统的介绍,并对设置玻璃纤维土工格栅的路面结构层进行了响应分析。结果表明:在沥青路面结构层中铺设玻璃纤维土工格栅可有效减少和延缓早期破坏,提高路面使用性能,且玻璃纤维土工格栅具有良好的经济效益。     

土工格栅提高沥青混凝土路面高温抗变形能力分析

文章对常温和高温下的沥青混凝土路面,当沥青结构层中有、无贯穿裂缝,有、无土工格栅加筋时工况的应力分别进行了数值计算分析。结果表明:无论是常温或是高温,在沥青混凝土路面结构层中加铺土工格栅后可有效的改善路面结构的应力状态,特别是当基层有贯穿裂缝时土工格栅能有效地分散由于基层裂缝引起的应力集中现象。同时文中揭示了土工格栅的增强机理和防裂作用,证明土工格栅加筋沥青混凝土路面与其他改善措施无法比拟的优点。     

施工期荷载对耐久性基层沥青路面的影响分析

施工期超载运输可能对路面结构产生影响,进而影响路面结构发生早期破坏。从施工车辆的轴载调查人手,分析了施工期车辆超载情况下耐久性基层沥青路面结构层各层的应力状况,并根据路面材料特性提出建议,可供公路建设管理单位参考。     

路基回弹模量衰减对路面结构性能的影响研究

基于中国现行公路路面结构设计原理,选用路基回弹模量作为路基性能表征指标,通过改变路基回弹模量的大小,计算标准轴载作用下典型沥青路面结构及水泥砼路面结构层底拉应力与疲劳寿命。研究表明,沥青路面及水泥砼路面结构层底拉应力与路基回弹模量具有良好的对数函数关系,而路面结构疲劳寿命与路基回弹模量具有良好的二次函数关系;随着路基回弹模量的降低,路面结构层底拉应力快速增加,而疲劳寿命急剧衰减;为确保路面结构能达到设计标准轴载作用次数,必须确保路基具有足够高的回弹模量。     

级配碎石基层沥青路面复合土工格栅最佳层位研究

为优化级配碎石基层沥青路面复合土工格栅结构,基于层状结构体系理论,采用黏弹性模型和Mohr-Coulomb模型表征沥青面层和级配碎石层的特性,通过Abaqus建模分析典型路面结构的应力、土工格栅的抗开裂性能和疲劳寿命,确定和试验路验证了土工格栅的最佳层位。结果表明:土工格栅位于沥青面层与级配碎石层交界面处时,级配碎石层受压,沥青层底的最大拉应力和拉应变最小,且结构疲劳寿命最长。综合考虑级配碎石厚度和模量对沥青层和半刚性基层层底最大拉应力的影响,建议级配碎石的模量≥300 MPa,厚度取15~20cm。研究成果可为复合路面结构提供设计理论依据和施工经验。     

离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

FWD作用下沥青路面动力特性数值研究

为了研究路面厚度、模量、加载速度等因素对FWD作用下沥青路面动力特性的影响,该文基于有限元原理建立沥青路面动力特性模型,并通过与实测数据进行对比分析验证所建模型的精度,最后对FWD作用下的沥青路面弯沉及应力等动力特性及路面厚度、模量、加载速度对其动力特性的影响进行了研究,重点研究了不同结构层厚度及加载速度下面层、基层和底基层各自的应力变化情况以及路面弯沉变化趋势。研究表明:结构层厚度、设计参数(模量等)、加载速度等因素的变化对沥青路面动力特性均存在不同程度的影响,研究结果有助于根据路面结构的应力及变形特点进行路基路面结构设计,同时对分析路面损坏的原因及采取何种预防措施提供参考及依据。     

结构参数对应力层沥青路面结构剪切应力的影响

文章在分析设置应力吸收层的半刚性基层沥青路面结构参数的基础上,研究了沥青路面结构层厚度和模量对水平剪切应力的影响,针对设置应力吸收层对路面结构的剪切应力的不利影响,提出了应确保中面层最小厚度的思路。     

超载作用下半刚性基层和柔性基层沥青路面结构的力学分析

为了研究对半刚性基层沥青路面和柔性基层沥青路面在超载作用下的力学响应,选取2种路面的典型结构,考虑路面结构层完全连续的条件,采用不同的荷载模拟超载情况,利用弹性层状体系计算程序APBI,对2种路面结构进行计算分析.结果表明:在层间接触连续的条件下,柔性路面受荷载作用比较敏感,因此设计柔性路面时,需对超载情况进行充分考虑...     

采动区土工格栅加强沥青路面力学性能研究

公路穿越采动区,地面将产生不均匀沉降,使路面结构产生附加应力,其值可能超过道路允许应力而导致路面结构破坏。为此提出了一种增强路面性能的路面结构--采动区土工格栅加强沥青路面结构。文中采用弹性力学理论推导出地表不均匀变形引起沥青路面结构附加应力的解析表达式;利用ABAQUS软件进行足尺数值模拟,研究了土工格栅在沥青面层不同位置时对路面抗变形能力的影响,以及与普通路面相比显著增强了抵抗变形的能力等。研究表明土工格栅加强沥青路面可减小路面的裂缝,从而降低路面的破坏几率。     

复合式路面受力的分析研究

结合车辆超载情况,分析复合式路面的力学特性;计算不同沥青混合料面层厚度、不同模量和不同超载情况下复合式路面结构的综合应力、总疲劳应力以及层间剪应力等。结果表明,复合式路面结构具有优良的承重性能。     

高温重载条件下全柔性高模量沥青路面结构的应用研究

本文依托喀麦隆雅杜高速公路,考虑喀麦隆热带雨林气候条件下高温重载交通组成特性,采用非线性有限元方法对雅杜高速公路全柔性沥青路面结构进行力学敏感性研究,并优化路面结构设计方案。结果表明,避免重载、超载是预防全柔性高模量沥青路面病害产生的有效措施。提高基层模量可有效减小路面下基层层底拉应力,改善全柔性高模量沥青路面的抗疲劳性能,而增加面层模量对改善全柔性高模量沥青路面使用性能效果不显著。通过增加上、下基层厚度可有效减少全柔性高模量沥青路面各结构层的水平剪应力、竖向压应力和下基层层底拉应力,提高全柔性高模量沥青路面的抗车辙和抗疲劳性能,根据力学响应结果确定了6 cm BBM上面层+9 cm BBM下面层+10 cm EME基层的路面组合结构为最佳的路面结构方案。     

模量对柔性基层沥青路面力学响应研究

采用ABAQUS有限元软件建立三维沥青路面模型,模拟柔性基层沥青路面在不同的结构层模量组合下的力学响应,研究结构层模量对柔性基层沥青路面的力学响应(应力、应变和位移)。结果表明:沥青路面结构层模量对柔性基层沥青路面力学响应有重要影响;对于柔性沥青路面,要确保下面层有足够的模量,并且选择合宜的柔性基层模量;在路面设计、施工中需要注重中、下面层与柔性基层的施工质量。     

基于有限元ISAC应力吸收层温度应力分析

研究表明:在水泥混凝土基层上加铺沥青面层修筑的复合式路面可以克服水泥混凝土路面和沥青路面各自的缺点,集两种路面结构的优点。但根据美国俄亥俄州交通厅对已建成CC-AC复合式路面的复合式病害调查结果显示,复合式路面易产生反射裂缝。国外相关研究表明:采用应力吸收层技术可以解决此问题。其中的一种应力吸收层为ISAC,它对解决温度型反射裂缝有很好的效果。笔者应用有限元软件分析了设置ISAC的CC-AC复合式路面结构在温度荷载作用下的应力状态,通过改变土工材料的拉伸模量及橡胶沥青的劲度模量,来讨论路面结构内最不利位置上的应力及接缝处相对水平位移的变化,得出ISAC中材料模量的推荐值,为设置ISAC的复合式路面提供一些建议。     

差异沉降对路面结构附加变形影响的大比尺模型试验

为合理描述新老路基差异沉降条件下路面结构层的附加变形问题,借助大型地基差异沉降平台,开展了新老地基差异沉降条件下拓宽沥青路面层影响机制大比尺模型试验研究。试验结果表明:在地基差异沉降作用下,沥青路面结构层整体处于受拉状态,下面层受到的地基差异沉降的影响最为明显,在地基差异沉降达到14cm时,路面结构面层开始出现塑性变形;新老路基中铺设土工格栅可以缓解下部地基差异沉降并减小路面结构层的附加应变;路面汽车荷载能在一定程度上缓解拓宽路基差异沉降导致的结构层附加变形;地基差异沉降会导致路面结构层与路基出现脱空从而产生局部弱支撑,在重力的作用下,沥青混凝土路面板呈现弯曲状态,路面表层会出现反坡。     

考虑实测轮载的动态模量加载波形及荷载作用时间取值研究

利用三维有限元计算工具,考虑沥青路面结构层不同的模量和厚度组合,结合实测的竖向轮胎-路面接地压力并考虑水平作用力,分析沥青路面结构层不同深度处的竖向应力脉冲波形.分析结果表明:同一沥青路面结构层不同深度处,不仅其竖向应力脉冲波形不相同,波长也不一样;也就是说,对同一路面结构不同深度处动态模量的确定,除了需要考虑不同的实验室加载波形和加载频率以外,还需要对荷载作用时间的取值做出修正.     

粒料基层沥青路面结构力学响应研究

通过FWD实测粒料基层沥青路面结构的弯沉并将路面结构层的反算模量用于路面结构三维有限元力学模拟,分析了粒料基层沥青路面结构在车辆荷载作用下的力学响应特点,对比了粒料基层顶面压应力理论计算结果.通过埋设在粒料基层顶面的土压力盒实测压应力,对两者存在差异的影响因素进行了探讨.     

ISAC应力吸收层温度应力仿真分析

应用ANSYS有限元程序分析了设置ISAC的CC-AC复合式路面结构在温度荷载作用下的应力状态,通过改变土工材料的拉伸模量及橡胶沥青的劲度模量,讨论路面结构内最不利位置处的应力及接缝处相对水平位移的变化,得出ISAC中材料模量在低温下的推荐值,为设置ISAC的复合式路面提供参考。     

高速公路加宽工程中土工材料力学性能研究

以京港澳(北京—香港—澳门)高速公路某试验断面为背景,通过ABAQUS有限元软件建立数值模型,分析路基加宽工程中土工格栅不同材料参数、不同铺设位置、宽度及嵌入老路堤深度对加宽性状的影响。结果表明,格栅模量增加能提高对路基位移的限制作用,且在侧向位移上表现更明显;土工格栅嵌入老路堤的长度增加与铺设宽度增加均能提高对路基侧向位移的限制,但这种变化并非始终为线性;铺设2层土工格栅且铺于底部与中部对侧向位移的限制作用最佳,若只铺设1层格栅则铺于路基底部效果最佳。     

车辆超载对新疆地区干线公路沥青路面的损伤影响分析

目前新疆地区主要干线等级公路的车辆超载现象十分严重,从而对沥青路面造成很大的损伤和破坏,使其正常使用寿命大大降低。以新疆某干线公路典型的半刚性路面结构为例,针对车辆超载情况并考虑到超载时轮胎接地压力为非均匀分布的特点,运用三维有限元方法分析了路面弯沉、轴载及基层模量之间的关系以及超载对路面使用寿命的影响。