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。     

交通荷载下低路堤高速公路路基沉降规律分析

应用COMSOL软件对交通荷载作用下低路堤高速公路路基沉降进行计算,总结交通荷载下低路堤高速公路路基沉降特点。计算结果表明：交通荷载引起的路基沉降主要发生在行车道的下,是车辙形成的主要原因;汽车前后轮间的差异沉降随车重增加而增加,随车流量增加而迅速增加,前后轮间的差异沉降是路面横向裂缝产生的主要原因;交通荷载引起的路基沉降主要发生在通车初期,通车前5年完成沉降的80％。     

半填半挖红粘土路基非饱和渗流与变形数值模拟

针对半填半挖路基,建立非饱和土流固耦合有限元模型,进行雨水入渗条件下红粘土路基边坡渗流与沉降变形耦合的数值模拟,计算出降雨条件下路基含水率及孔隙水压力发展变化情况,并分析填挖方不同渗透性对路基差异沉降的影响,对比边坡防护前后降雨入渗对差异沉降变形的影响。分析得出:半填半挖路基降雨入渗时,填方土体入渗快于挖方土体,随着时间的增加,饱和区逐步扩大,红粘土路基发生湿软变形,填挖交界处产生差异沉降,通过采取路基顶面及坡面的防水处理,能显著降低雨水入渗对路基内部渗流场和应变场的影响及由此造成的湿化差异沉降变形,路基边坡竖向以及侧向变形均有大幅度减小。     

路堤填料动力参数对路基沉降影响分析

分析在交通荷载作用下，路堤填料的动力特性参数对路基的累积残余变形大小的影响，为实际工程选择路基填料提供理论上的依据。用２种工况模拟汽车竖向动载；（１）反复作用的半波正弦荷载；（２）考虑汽车行驶间隔效应的不连续半波正弦荷载，并半第２种工况等效为连续的半波正弦荷载。利用编制的程序进行非线性ＦＥＭ分析，计算结果与实测相符，验证了计算方法和计算结果的正确性。分析了路基土的动力特性参数对路基沉降大小的关系。     

软土地基上路基加宽工程沉降变形的数值分析

针对软土地基上高速公路加宽工程中新老路基的差异沉降问题进行了有限元计算,分析新路基作为附加荷载对老路基和地基的影响。计算结果表明,加宽部分路基的填筑将会使得老路路肩与路基中心间差异沉降的产生,极易导致路基纵向裂缝病害。通过参数变化后的计算与分析,建议采用合适的加宽宽度、路基填料和软基处理等措施,控制和降低加宽部分对原有路基沉降变形的影响。     

路基侧向变形行为及侧向约束模型试验研究

分析路基产生侧向变形的力学机理,采用弹性理论法和有限元法对路基坡脚处的侧向变形进行计算,并采用地下连续墙作为地基的侧向约束结构进行模型试验,监测地基不同深度处的侧向变形.结果 表明:弹性理论法的计算结果偏小,但同时说明路基的沉降计算不应忽视侧向变形的影响,路基在荷载作用下产生的塑性变形是工后沉降的主要组成部分,而侧向变...     

荷载、速率效应对路基受力变形的影响研究

通过实施典型路面结构试槽工程,布设土压力计传感器,采用标准车在5、10和15km/h的行驶速度下,分析荷载速率变化对路基受力变形的影响规律。结果表明:不同沥青路面结构的路基压应力变化规律相似,静荷载工况下的路基压应力均大于动荷载工况;研究同时构建出了典型路面结构路基压应力随荷载速度变化的数学模型,揭示出了沥青路面结构在超重荷载工况下,路基压应力值受荷载速度效应影响显著。     

新老路基拼接中差异沉降的数值模拟

以扩建中的沪宁高速公路为实例,运用FLAC3D程序对高速公路新老路基拼接中所产生的差异沉降问题进行了数值模拟分析,对拼接路基在荷载作用下的应力与变形特征以及差异沉降的发生过程进行了研究,讨论了路基的变形发展及应力的集中与分布情况。结果表明:新老路基的拼接部位是整个拓宽公路最薄弱的环节,水平应力和竖向应力都在拼接部位发生应力集中,最大沉降发生在新拓宽路基形心位置下方,采用台阶式拼接是一种控制新老路基差异沉降的有效方法。     

不同高度拓宽路堤在行车荷载作用下的仿真分析

针对京石高速公路拓宽工程情况,采用ANSYS进行仿真计算,以最大差异沉降(应变)和路面结构层拉应力为计算指标,分析在行车荷载作用下不同高度拓宽路堤的应力、应变(或沉降)情况。研究表明:1行车荷载对路基顶面差异沉降有影响,路堤高度越小,影响越大。当路堤高度达到16m后,行车荷载影响增长率小于5%;2在超载30%情况下,路堤差异沉降增长率:1.6m高路堤的增长率为19.07%,5m高路堤增长率为14.12%,8m高路堤为13.00%;轴载25kN对路基沉降影响可忽略不计;3同一时间,路堤高度越大则累积最大塑性应变越大;高度一定则塑性应变增长率随着时间的发展逐渐减小;4随路堤高度增大,沥青路面结构应力松弛效果产生的速度越快。     

路基路面结构的动力特性试验研究

路面路基结构的沉降变形主要来自地基路堤土层的固结压密沉降和交通荷载反复作用下路面路基各结构层的累积残余变形。文章论述了路面路基结构在车辆荷载作用下的动力特性试验研究,通过比较水的浸入和压实密度降低两种因数对路面路基结构应力和变形特性的影响程度可发现,水的浸入对路面路基结构应力和变形的影响要大于压实密度降低对路面路基结构的影响。水的浸入和碾压质量不高是造成路面早期破坏的因数之一。     

多年冻土地区沥青混凝土路面材料对结构附加应力的影响

多年冻土地区路面结构出现大量早期损坏,究其原因,与多年冻土地区独特的工程特点有直接关系。多年冻土地区路基的融沉变形使沥青混凝土路面结构层产生附加应力,其与荷载应力的综合作用,直接导致路面结构的破坏。采用有限元法,并将融沉变形简化为二次曲线,建立沥青混凝土路面结构的横向计算模型。计算分析了路面材料与基层底面附加应力的变化关系,并得出附加应力的主要影响参数,为多年冻土地区路面的结构设计提供依据。     

冻土地区路基融沉变形对沥青路面结构的影响

采用有限元方法建立了路基发生融沉变形时沥青路面结构的轴对称计算模型,将融沉变形分别简化为二次曲线和余弦曲线,分析了融沉变形对最大拉应力点位的影响,重点讨论了融沉盆形状、半径、融沉深度等因素对沥青路面结构面层和基层最大拉应力的影响。结果表明:路基的不均匀融沉变形在路面结构面层顶面产生拉应力,成为面层破坏的主要原因;在基层底面产生较大的附加应力,将会造成基层开裂,因此在多年冻土地区的路面设计中应考虑附加应力的影响。     

软土地基上不同沥青路面结构的适应性研究

采用通用非线性有限元程序ABAQUS分析了淮盐高速公路试验路4种路面结构的工后沉降、不均匀沉降及层底拉应力。分析结果表明,在两层半刚性基层之间或刚性与半刚性基层之间设置级配碎石夹层的路面结构有较好的抵抗塑性变形的能力。有效减缓软土地基不均匀沉降对沥青面层造成的不利影响。由此,提出了不同于常规的半刚性基层沥青路面,具有应力消散能力,适应于软土地基的合理沥青路面结构。     

基于直道足尺车辙试验的沥青路面重载轴载换算方法研究

车辙现已成为沥青路面一个严重问题,车辙也将发展成为沥青路面设计指标之一,故需建立起与其相对应的轴载换算公式。通过对3种典型的沥青路面结构进行直线式加速加载足尺试验,对不同重载作用下路面车辙随荷载作用次数的变化关系进行分析,得到了车辙预估方程,进而用等形变法建立了基于路面车辙等效的重载轴载换算公式。实验证明,利用该这个公式,再通过车辙预估方程计算的车辙与直道实测车辙数据拟合情况较好。     

车辆荷载作用下纤维沥青路面响应分析

基于弹性理论,采用有限元方法分析车辆荷载作用下,纤维沥青混凝土的模量、不同道路等级下的纤维沥青混凝土层位置和厚度、基层厚度对路表最大弯沉、基层和底基层的层底径向应力的影响。结果表明,纤维加入到沥青路面后,提高了路面的整体变形能力,从而可以减小路面面层的厚度;基层厚度的增加,不仅缓解了由于纤维沥青混凝土面层厚度减小而产生的基层和底基层的层底径向应力的增加,而且可以减小纤维沥青混凝土的掺入量。在考虑提高路面结构的整体性以及面层和基层之间的粘结力时,给出了不同道路等级下纤维沥青路面结构的合理设计。     

基于统计损伤理论的沥青路面疲劳失效过程分析

基于应变等价性假设,并结合统计损伤理论,建立了模拟沥青路面在载荷下变形过程的损伤本构模型。其次,在该本构模型的基础上,分析了路面变形过程中强度退化特性及疲劳失效条件,并进一步推导了在疲劳载荷下路面材料失效的判据,最后,通过分析表明本文方法的合理性与可行性。     

不同路面结构的重载敏感性分析

我国主要的路面结构为半刚性基层沥青混路面、水泥混凝土路面及柔性基层沥青路面,不同的路面结构在荷载的作用下表现出不同的力学特性。本文通过非线性力学分析,探讨了路面结构在重载作用下的非线性特性,得出了考虑重载条件的沥青路面轴载换算方法。结合路面结构轴载状况的调查及新的轴载换算方法,分析了不同路面结构对重载的敏感性。     

水平荷载作用下沥青路面表面开裂机理分析

基于线弹性力学和有限元方法,建立路面结构三维模型。计算垂直荷载、水平荷载及其组合作用下沥青路面力学响应,分析沥青路面表面开裂的机理。结果表明,沥青路面表面裂纹是水平荷载与垂直荷载组合作用导致的剪切或拉伸破坏,水平荷载是破坏的主要因素。     

重载交通沥青路面剪切屈服区分布规律研究

半刚性基层沥青路面的面层沥青混合料在重轴载车辆作用下,产生的剪应力超过其抗剪强度而容易产生过大的剪切塑性变形,使其产生横向剪切流动。考虑面层沥青混合料的粘弹性特性、不同轮载条件下非均布接地压力和路面面层及基层间的实际接触状态,选择4种典型沥青路面结构,用有限元分析方法进行力学响应分析,假定沥青混合料符合莫尔库仑屈服准则,编制基于COSMOS／M的二次开发程序找出重轴载条件下沥青面层剪切屈服区分布规律,解释重载交通沥青路面车辙产生机理。研究结果表明,沥青面层剪切屈服区随着车辆轴载增大而逐步扩展,不同路面结构沥青面层剪切屈服区扩展变化规律不尽相同,路面车辙发展速度和产生部位也不相同。     

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。